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教您如何检修10kV大截面变联电缆接地故障的带电

时间：2021-06-08

国网北京市电力公司检修分公司、国网北京市电力公司物资分公司的研究人员刘青、高智益、江婷等，在2016年第2期《电气技术》杂志上撰文，回路电阻测试仪通过对一起10kV大截面变联电缆接地故障的处理，摸索出一种临时带电检修的方法。在10kV大截面变联电缆数量快速增长的客观情况下，为设备常见接地故障的日常检修提供了一种新思路。

        在城市电缆网中变压器联络电缆、短距离电缆线路一般采用单端接地的构造方式，匝间耐压试验仪在实际运行过程中，该类型的高压电缆线路经常出现接地电流异常的故障，通常情况下故障原因均为单端接地受到破坏造成两端直接接地形成大环流，采用带电修复的方法即可处理。
        然而发生在北京某变电站变联电缆的接地故障却无法采用常规方法带电处理，氧化锌避雷器测试仪经电缆专业技术人员研究，采用了一种新型带电检修处理方法，不仅快速处理了故障，也对今后北京地区10kV大截面电缆类似故障的处理有一定借鉴作用。
        1中试控股电力讲解电缆接地故障情况
        2008年6月，北京某变电站一路10kV大截面电缆B相变压器侧的接地点上出现明显发热，低压工频试验设备接地情况如图1所示。通过实际测量，发热点温度高达100摄氏度，环境温度仅为40摄氏度。
        根据现场情况，高压断路器磨合测试系统初步判定故障原因可能有两个：一是接地点的螺丝松动，由于虚接造成发热；二是出发热点外可能有其它接地点，造成电缆两端直接接地从而形成环流造成发热。
        我们分别对电缆负荷、接地线上流过的电流以及发热点电压进行了测量，电缆故障定位仪结果分别为178A、105A和2.6V，且发热点螺丝上的弹片无任何松动迹象，由此可以判断，该发热是由两端接地形成环流引起的。

         2中试控股电力讲解解决方法
         找到问题所在，体温筛查红外热像仪处理故障的关键是找到其它接地点。鉴于这条线路刚投运不久，电缆外护套磨损的可能性较小，通过组织人员进行仔细排查，基本上否定了外护套磨损的原因，问题的症结就在开关柜侧的接地处理上，必须停电进行处理。
        从安全以及效果上来讲，停电处理都是最为可靠的，变压器温度计校验装置然后现实情况却不允许这条电缆停电，因为这会直接导致变压器的全停。根据电网运行要求和设备运行实际情况，反复进行了方案讨论，决定在发热点加装大电阻的方式减小接地电流，从而暂时性的解决发热问题，等到计划停电时再进行完全修复，带抽头充气式多用高压试验变压器解决方法如图2所示。

          3具体操作
          该路电缆为一路双回，液相锈蚀测定仪采取图3所示的方式进行排列。

        通过计算我们决定串联一个R＝100KΩ的大电阻，抽真空装置根据水平排列的外护套感应电压的近似计算公式：
USA=IB（（ｓｉｎ６０。）（XS+Xm）+（1/2）j（ＸＳ－Ｘｍ））（Ｖ／ｍ）
ＵＳB＝－ｊＩBＸＳ（Ｖ／ｍ）
USC=IB（（ｓｉｎ６０。）（XS+Xm）+（1/2）j（ＸＳ－Ｘｍ））（Ｖ／ｍ）
式中ＸＳ＝2ωln（2S/DS）*10-7（Ω/m），Ｘｍ＝2ωln２*10-7（Ω/m）
        可以计算出该条电缆线路故障相外护套感应电压ＵＳB=0.04V/m，单节蓄电池电池活化仪故障处理后感应电流I基本上可忽略不计，满足安全运行条件。
具体的处理步骤为：
（1）首先将电阻R的低压侧与地网牢靠连接；
（2）戴绝缘手套将故障相电缆的接地引线从中间断开，手握式携带型短路接地棒同时用万用表监测断口处的对地低压；
（3）戴绝缘手套剥除断口处高压侧引线的外护套，并与接地电阻高压侧连接；
（4）测量故障处理后接地引线的电流、电阻R高压侧对地电压，分别为2.4A和2V，引线上电流主要为杂散电容电流，如图4所示。
        国网北京市电力公司检修分公司、国网北京市电力公司物资分公司的研究人员刘青、高智益、江婷等，智能耐压测试仪在2016年第2期《电气技术》杂志上撰文，通过对一起10kV大截面变联电缆接地故障的处理，摸索出一种临时带电检修的方法。在10kV大截面变联电缆数量快速增长的客观情况下，为设备常见接地故障的日常检修提供了一种新思路。
         在城市电缆网中变压器联络电缆、短距离电缆线路一般采用单端接地的构造方式，SF6气体定量检漏仪在实际运行过程中，该类型的高压电缆线路经常出现接地电流异常的故障，通常情况下故障原因均为单端接地受到破坏造成两端直接接地形成大环流，采用带电修复的方法即可处理。
         然而发生在北京某变电站变联电缆的接地故障却无法采用常规方法带电处理，地下管线探测仪经电缆专业技术人员研究，采用了一种新型带电检修处理方法，不仅快速处理了故障，也对今后北京地区10kV大截面电缆类似故障的处理有一定借鉴作用。
        1电缆接地故障情况
         2008年6月，北京某变电站一路10kV大截面电缆B相变压器侧的接地点上出现明显发热，SF6综合测试仪接地情况如图1所示。通过实际测量，发热点温度高达100摄氏度，环境温度仅为40摄氏度。
        根据现场情况，初步判定故障原因可能有两个：一是接地点的螺丝松动，CT、PT伏安特性测试仪由于虚接造成发热；二是出发热点外可能有其它接地点，造成电缆两端直接接地从而形成环流造成发热。
        我们分别对电缆负荷、接地线上流过的电流以及发热点电压进行了测量，结果分别为178A、105A和2.6V，且发热点螺丝上的弹片无任何松动迹象，由此可以判断，手持式红外热像仪该发热是由两端接地形成环流引起的。

        2解决方法
        找到问题所在，处理故障的关键是找到其它接地点。双钳相位伏安表鉴于这条线路刚投运不久，电缆外护套磨损的可能性较小，通过组织人员进行仔细排查，基本上否定了外护套磨损的原因，问题的症结就在开关柜侧的接地处理上，必须停电进行处理。
从安全以及效果上来讲，停电处理都是最为可靠的，然后现实情况却不允许这条电缆停电，因三倍频发生器为这会直接导致变压器的全停。根据电网运行要求和设备运行实际情况，反复进行了方案讨论，决定在发热点加装大电阻的方式减小接地电流，从而暂时性的解决发热问题，等到计划停电时再进行完全修复，解决方法如图2所示。

              3具体操作
          该路电缆为一路双回，变压器温升专用直流电阻测试仪采取图3所示的方式进行排列。

          通过计算我们决定串联一个R＝100KΩ的大电阻，三通道直流电阻测试仪根据水平排列的外护套感应电压的近似计算公式：
USA=IB（（ｓｉｎ６０。）（XS+Xm）+（1/2）j（ＸＳ－Ｘｍ））（Ｖ／ｍ）
ＵＳB＝－ｊＩBＸＳ（Ｖ／ｍ）
USC=IB（（ｓｉｎ６０。）（XS+Xm）+（1/2）j（ＸＳ－Ｘｍ））（Ｖ／ｍ）
式中ＸＳ＝2ωln（2S/DS）*10-7（Ω/m），Ｘｍ＝2ωln２*10-7（Ω/m）
        可以计算出该条电缆线路故障相外护套感应电压ＵＳB=0.04V/m，便携精密制冷宽温水槽故障处理后感应电流I基本上可忽略不计，满足安全运行条件。
具体的处理步骤为：
（1）首先将电阻R的低压侧与地网牢靠连接；
（2）戴绝缘手套将故障相电缆的接地引线从中间断开，手提式滤油机同时用万用表监测断口处的对地低压；
（3）戴绝缘手套剥除断口处高压侧引线的外护套，并与接地电阻高压侧连接；
（4）测量故障处理后接地引线的电流、电阻R高压侧对地电压，精密露点仪分别为2.4A和2V，引线上电流主要为杂散电容电流，如图4所示。

（5）处理后，原发热点的温度恢复正常。电缆故障用一体化高压发生器事后在结合变压器停电进行最终恢复时确认该故障是由于开关柜边缘咯破接地线冷缩管从而造成非正常接地所致，如图5所示，与故障分析过程一致。

         4总结
        当前北京电网10kV大截面电缆的数量与日俱增，SF6密度继电器校验仪全部采用单端接地的方式（一般均为变压器侧直接接地，开关柜侧悬空）。然而因开关柜尖锐柜沿、终端引上卡具等损坏开关柜悬空地线冷缩套造成异常两端接地的情况时有发生，鉴于开关柜侧需要进行拆卡子、砸封堵、开柜门等工作，均需采取停电处理的方式，而这会造成变压器的全停。
        本文提出了一种带电检修方法，绝缘手套检测设备可以减少变压器非计停的次数。但是这种处理方法仅是一种临时性的措施，因为采用该种方法时一旦开关柜侧又发生虚接，就会使得电缆金属护套悬浮，产生几千伏的电容分压，带来更为严重的后果。
        为了避免这种情况的发生，可以采取以下措施：
（1）保持开关柜底部金属板的边缘平滑，氧化锌避雷器直流参数测试仪如有必要，最好垫上绝缘皮子，防止金属板硌上接地辫子上的冷缩套；
（2）将开关柜侧接地辫子尽可能留短、采用绝缘包绕放置在开关柜内；
（3）鉴于10kV大截面变联电缆的长度均不超过100m，SF6纯度分析仪采用本文的方法进行处理时，电阻R通常选择100Ω即可满足小电流运行条件。