浅析风电场35kV电缆中间头故障原因及控制措施巫平

浅析风电场35kV电缆中间头故障原因及控制措施巫平

(广发惠东风电有限公司广东惠州516000)

摘要:集电线路是风电场汇集电能的组成部分,高压电缆中间头制作的优劣,关系到集电线路能否长期保持安全、稳定的运行。本文通过对一起高压电缆中间头接地短路事件进行研讨,分析诱发电缆中间头故障的原因及制定相应控制措施,降低电缆中间头发生故障的几率,同时提升风电场运维人员的技术水平。

关键词:电缆中间头;风电场;故障分析;控制措施

1概述

某风电场建设规模容量为49.6MW,安装23台单机容量为2MW和2台单机容量为1.8MW的永磁直驱型风力发电机组(XE96-2000BF)。风电场配套建设一座ll0kV升压变电站,25台风电机组所发电量通过风机箱变由690V升至35kV,经4条集电线路汇集电能至35kV母线。其中35kV集电线路长约25公里,采取直埋电缆敷设方法,35kV电缆中间接头数量约20余个。

2事件经过

2018年1月6日9点9分,风电场升压站主控后台报“35kV#1集电线过流Ι段动作(CA相)”,35kV#1集电线路311开关带负荷跳闸,35kV#1集电线路所有风机停机(9台风力发电机组)。#1集电线路311开关柜本体保护装置显示过流Ι段保护动作:动作时间122ms,动作电流6.793A。

3、处理过程

事件发生后,现场运维人员测量35kV#1集电线路三相对地绝缘,数值为:A:17MΩ,B:∞MΩ,C:0MΩ,相间绝缘:A-B:200MΩ,B-C:500MΩ,A-C:0MΩ,初步判断为CA相间接地短路。后经专业检测单位使用电缆测距仪排查,确认故障点位置在#6箱变往升压站方向604米的动力电缆中间接头处(A、C相)。维修人员挖出故障电缆中间头后检查发现电缆AC相有绝缘碳化的表象,进一步将表皮绝缘层剥开后发现A、C相接头部分熔断。

经过专业人员重新制作电缆中间头,绝缘检测合格后送电恢复正常运行。

图一电缆中间头故障照片

4、电缆中间头故障原因分析

1)施工现场环境因素

风电场多位于山地、沿海地区,常年湿度较高、盐雾影响严重,所以风电场35kV集电线路电缆中间头户外施工环境更为恶劣。施工现场的湿度及洁净度密切影响电缆中间头的制作质量。当相对湿度较大,固体表面上容易形成薄薄的潮气吸附层[1],导致电缆受潮,从而伤害电缆的主绝缘,使击穿电压降低,造成事故隐患。

2)施工工艺不合格

电缆中间头的制作对施工工艺的要求极高,从开剥电缆外皮、去铠装、剥铜屏蔽、剥去外半导体、除去主绝缘、对接芯线、压接、处理瑕疵、收缩冷缩材料、恢复铜屏蔽、绕包防水绝缘自粘带、恢复接地到绕包铠装带等整个电缆中间头制作过程工序多且复杂,不严格按照施工工艺进行制作就极其容易出错并留下重大的电缆故障隐患。

常见的工艺缺陷有:灰尘,汗渍等粘附在工作区造成爬电现象导致纵向击穿;电缆主绝缘有刀痕、伤及芯线;半导电环切有毛刺、凸起[2];压接产生的棱角未彻底打磨局部场强集中,电场畸变,产生局部放电等现象;防水带绕包松散,密封不良,导致中间头受潮气、水分的侵蚀,引起中间头绝缘受潮老化等。

3)运行环境差

风电场电缆中间头一般采取直埋地下的方式,未设置电缆井。经过长时间运行后,电缆中间头所处的位置随着地质沉降、雨水冲刷导致沙土垫层流失、底层土壤潮湿、部分地方存在积水等现象。电缆绝缘受潮、老化极大的增加了电缆中间头故障的几率。

5、控制措施

电缆头是电缆绝缘的薄弱环节,电缆故障绝大多数为电缆头或电缆中间接头故障。因此把控电缆中间头的施工质量、运行情况至关重要。

1)要严格控制选用质量好、技术新的电缆及中间接头。电缆及中间头质量的好坏直接影响风电场的安全运行,选择品牌时应严格审查生产厂家资质,并对所选型号进行市场调查,杜绝采用故障率高、口碑差的产品。

2)要严格控制电缆头的施工质量,特别是绝缘水平。在制作电缆中间头时,场站应该派人到现场进行全流程监督,严格把控现场作业环境、材料检验、工序、制作质量等环节,切实保障电缆中间头不带病投入运行。

3)要改善电缆中间接头的运行环境。按相关标准设置电缆井,能有效的将电缆中间头与土壤、积水隔离开,为其提供相对适宜的运行环境。同时,有利于日后对电缆中间头进行巡查,做到动态管理,提前对潜在的缺陷进行处理,达到未雨绸缪的效果。

参考文献:

[1]杨春雨,蔡景素,夏俊.10kV电缆中间头故障原因及控制措施[J].农村电气化,2015(5):27-29.

[2]郝层层,孟磊,陈香宇,etal.10kV电缆中间头故障时间规律分析[J].河北电力技术,2017(2).

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