XX750kV变电站#3所用变35kV侧电缆终端下部异常发热原因分析

XX750kV 变电站 #3 所用变 35kV 侧电缆终端下部异常发热原因分析

王雅湉， 杨博 ， 李洪涛，高亮，马智明

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摘要：本文通过对XX750kV变电站#3所用变35kV 侧电缆终端异常发热进行概述，通过对异常电缆终端的外观、X射线图像、解体后进行分析，从而对此次电缆终端异常发热原因进行分析，并提出防范措施。

关键字：电缆终端；异常发热原因；防范措施

1 概述

2020年12月6日11时，试验人员进行XX750kV变电站#3所用变35kV侧电缆终端红外测温时，发现B相电缆终端下侧部位发热，发热点温度89.8℃，正常相温度-14.1℃，温差103.9K，为电压致热型危急缺陷。随即通知运维人员申请停电，进行检查、检修。

2 异常设备检查及处理

2.1 外观检查

外观检查发现：（1）发热点所在位置处密封胶发黄，存在热化焦灼现象；（2）密封胶因密封不严，存在开裂现象。

2.2 X射线检测

经X射线成像检测发现：（1）B相电缆终端靠下侧左部铜屏蔽层处存在可疑造影；（2）发热位置处铜屏蔽层出现断口且分布不均匀如图1左图、中图所示。正常相电缆X射线检测未发现异常现象，如图1右图所示。

图1 电缆X射线成像检测图

2.3 解体检查

对#3所用变35kV侧电缆终端进行解体检查，发现：

(1)外护套热化凝结，靠上侧部位脏污，留有泥渍，积污严重。发热位置处外护套有焦灼痕迹，热化凝结呈凹陷状（长3㎝，宽2㎝，深1.5㎝），留有许多黑色粉末，有刺激性气味产生。热化凝结位置靠上侧脏污严重，泥渍伴有潮湿现象，积污严重。电缆终端外护套与电缆本体连接处缝隙不均匀，缝隙最大位置处存有1㎝的缝隙。

（2）铜屏蔽层缠绕不均匀且存在搭接，搭接位置处铜屏蔽层有断口。断口位置处铜屏蔽层分内外两层缠绕，内层铜屏蔽长度仅有6㎝，内外两层铜屏蔽有错开现象并留有断口。发热位置处至电缆终端位置处的铜屏蔽层缠绕不均匀，热化凝结位置处铜屏蔽层与断口处内层铜屏蔽有搭接。经过核对，该位置所在位置与X射线成像检测发现断口的位置相符。

（3）铜屏蔽层与包带之间，包带与外半导电层之间均存在受潮并有“铜绿”，已形成铜锈。外护套热化凝结位置周围处的铜屏蔽层与包带之间，包带与外半导电层之间均存在受潮，已有“铜绿”，并已形成铜锈。

（4）外护套热化凝结位置处铜屏蔽存在“电化学腐蚀”，主绝缘融化呈焦状，已形成“横条状”放电通道。外护套热化凝结位置处铜屏蔽层腐蚀严重，有“电化学腐蚀”情况，铜屏蔽层搭接位置处已形成“横条状”的放电通道。拆除该位置处的铜屏蔽层及外半导电层，发现主绝缘融化呈焦状，但未击穿。如下图2所示。

图2 电化学腐蚀位置处及主绝缘检查图

2.4异常设备处理

现场人员进行发热电缆终端更换，对更换后的电缆终端交流耐压试验，绝缘电阻测试。检测数据无异常。

3 电缆终端异常原因分析

3.1发热原因分析

本次电缆终端发热为局部性发热，非整体性发热。发热原因为电缆终端铜屏蔽层施工工艺问题。铜屏蔽层缠绕不均匀且存在搭接，搭接处铜屏蔽层有断口，绝缘能力薄弱。电缆终端靠下侧铜屏蔽层出现搭接，搭接位置处存在断口并形成潮气汇集区引发以下几点破坏因素：

（1）电场分布不均匀破坏因素。铜屏蔽层有一定的接地保护作用，可以避免在绝缘层与护套之间发生局部放电现象。#3所用变35kV侧B相电缆终端靠下侧铜屏蔽层搭接的出现，使该位置的电缆泄流能力受阻，易因受潮损坏造成放电。

（2）搭接位置潮气汇集产生电腐蚀破坏因素。电缆终端铜屏蔽层搭接位置处形成潮气汇集区，铜屏蔽表面吸附水膜，少量的H⁺与OH^-，并溶有O₂等气体，导致铜屏蔽层表面形成电解质溶液，金属材料铜与电解质溶液接触，通过电极反应产生电化学腐蚀。经一段时间，破坏电缆的铜屏蔽层、包带及外半导电层，使主绝缘受损，并形成局部放电。

（3）铜屏蔽接地不良引发局部放电破坏因素。铜屏蔽层搭接位置处发生电化学腐蚀，产生O₃、HNO₃等产物，电化学腐蚀造成电缆铜屏蔽虚接，导致电缆铜屏蔽接地不良，在铜屏蔽搭接处产生悬浮电位，并发生持续的局部放电，损坏电缆半导电层及主绝缘，形成放电通道，导致电缆终端靠下侧的局部发热。

3.2主绝缘放电通道分析

电缆通过电流较大，周围会产生磁场。铜屏蔽搭接位置处受潮腐蚀造成接地不良，造成电流周围磁场分布不均匀产生畸变，搭接位置处产生悬浮电位，发生局部放电，损坏主绝缘，形成主绝缘表面沿“横条状”型放电通道，引起发热，最终导致电缆主绝缘击穿放电。

4 结论

本次电缆终端异常发热原因为电缆本体铜屏蔽层本身存在施工工艺问题，长时间在高海拔大温差地区运行的情况下因密封胶开裂使外护套“积污”严重，绝缘老化。由于气温变化及电缆的“呼吸效应”，铜屏蔽层搭接位置处受潮引发电化学腐蚀造成接地不良，形成放电通道，导致电缆终端下侧发热。

5 防范措施

（1）建议加强电缆终端制作过程中铜屏蔽层的防护措施，应尽量避免铜屏蔽层缠绕而出现搭接的情况，杜绝绝缘类缺陷；

（2）严格控制密封胶的施工工艺，加强电缆终端与电缆终端连接处的防水处理。应研制适用于高海拔大温差地区的密封胶；

（3）加强电缆终端红外测温，建议采用基于电平调节缩小温差的红外检测手段，高效区分整体发热和局部发热，提高电缆电压致热型的检测灵敏度，快速定位发热异常位置。

参考文献:

[1]DL/T 344-2010 额定电压66kV～220kV交联聚乙炔绝缘电力电缆户外终端安装规程.

[2]柏海峰.35kV电缆终端故障分析及处理[J].四川电力技术,2011,34(03):73-74.

[3]陈天翔.电气试验[M].中国电力出版社,2016:232-245.

作者简介:

王雅湉（1987），女，学士，工程师。主要从电气试验工作。

杨博（1986），男，学士，工程师。主要从电气试验管理工作。

李洪涛（1995），男，学士，工程师。主要从电气试验工作。

高亮（1992），男，学士，助理工程师。主要从电气试验工作。

马智明（1992），男，学士，助理工程师。主要从电气试验工作。