FSVC系统电源电缆故障分析及对策

统电源电缆故障分析及对策 赵筱蓉 （攀钢钒热轧板厂） 摘 要： 针对热轧板厂 统电源电缆多次发生短路接地放炮情况进行系统归纳分析，并结合现场实际情况，提出了改善 统电源电缆的相关措施，总结已取得的效果。 关键词： 电缆；故障；绝缘；过热 0 引言 随者市场经济和钢铁生产形势的需要，攀钢热轧板厂主传动系统采用交交变频控制，交交变频电路又称周波变流电路，该电路一般均采用普通晶闸管构成的三相桥式电路或 12 相电路，利用电网电压进行换相，通过相位控制的方法来得到所需要的正弦电压输出波形。 由 于采用相位控制，周波变流电路的输入端需要提供滞后的无功电流，致使系统的输入功率因数较低，由于输入电流受到输出波形的调制，使整个输入电流的频谱非常复杂，而周波变流装置的容量一般都很大，所以其谐波和无功功率对电网的影响不容忽视。 为抑制谐波和无功功率，提高功率因数，改善电网的供电质量，配备有静态无功补偿装置，即： 对系统中无功功率进行快速动态补偿。 1 存在的问题 制交交变频对电网产生的冲击和谐波，原系统两路电源采用6（ 3 185 格的电缆，但从 2000年投入运行以来，四次发生电缆短路放炮事件 : （ 1） 2000 年 5 月 电所供 电缆短路放炮，造成两根电缆绝缘为零，四根电缆绝缘受损；重新敷设电源电缆 6根 3 240 8 （ 2） 2006 年 7 月 电所供 电缆在电缆终端头处短路放炮，造成六 根 3 240 中一根电缆已断裂，两根电缆绝缘为零。重新制作 6个终端头和两个中间头，并做逐根电缆做电缆直流泄漏测试。轧线停产 36 （ 3） 2007 年 11月 电所供 电缆中间头短路放炮着火， 6根 3 240 8根控制电缆受损；重新敷设六根约 200 作 6个中间头和6个终端头，电缆耐压测试；轧线停轧 48 以上电缆短路放炮事故给设备正常稳定运行和生产顺行带来极大的隐患，恢复时间长，恢复 费用高，严重影响生产正常进行。 2 原因分析 成电缆故障的原因 高压电缆系统故障分类的方法较多，按照故障产生的原因大致分为制造原因、施工质量原因、设计缺陷、外力破坏四大类。综合分析归纳电缆故障的原因和特点 1如下： （ 1）机械损伤。有直接受外力损坏；施工损伤；自然损伤。 （ 2）绝缘受潮。电缆中间头或终端头密封工艺不良或密封失效；电缆制造不良，电缆外护层有孔或裂纹；电缆护套被异物刺穿或被腐蚀穿孔。 （ 3）绝缘老化。电缆选型不当，致使电缆长期在过电压下工作；电缆线路周围靠近热源，使电缆局部或整 个电缆线路长期受热而过早老化；电缆工作在具有可与电缆绝缘起不良化学反应的环境而过早老化。 （ 4）过电压。绝缘层内含有气泡、杂质或绝缘油干枯；电缆内屏蔽层上有节疤或遗漏；电缆绝缘已严重老化。 （ 5）过热。电缆长期过负荷工作，是电缆过热的重要原因；火灾或邻近电缆故障烧伤；靠近其他热源，长期接受热辐射。 （ 6）谐波。 引起附加线路损耗增大，引起电缆过热 ； 电缆负荷容量增加，电压提高，缩短电缆寿命 ； 电压波形出现尖峰，加速电缆绝缘老化，缩短电缆寿命，以致损坏。 （ 7）产品质量缺陷。电缆本体质量缺陷； 电缆附件质量缺陷；三头制作质量缺陷； （ 8）设计不良。防水不严密；选用材料不妥当；工艺程序不合理；机械强度不充足。 次电缆放炮的原因分析 （ 1） 2000 年 5 月 电所供 电缆短路放炮，造成两根电缆绝缘为零， 4根电缆绝缘受损。其原因是由于管径余量小，施工时机械牵引力过大而拉损电缆；隧道无通风设施，隧道内温度长期高达 50 以上，电缆散热条件差，因电缆过热而引起热击穿或电击穿； 敷设密度过大，电缆载流量降低。 因此在运行仅两个月就发生电缆短路接 地放炮，此故障属于电缆本体施工故障。 （ 2） 2006 年 7 月 电所供 电缆在电缆终端头处短路放炮，造成 6根 3 240 中一根电缆已断裂，两根电缆绝缘为零。其原因是绝缘层内含有气泡、杂质；电缆护套被异物刺穿；谐波引起附加线路损耗增大，导致电缆负荷容量增加，电压提高，同时还可能使电压波形出现尖峰，引起电缆过热，加速电缆绝缘老化，缩短电缆寿命，以致损坏。 因此在开关柜电缆终端头处发生短路接地放炮，此故障属于电缆户内终端头故障。 （ 3） 2007 年 11月 电所供 电缆中间头短路放炮着火，6根动力电缆和 18根控制电缆受损，三根控制电缆烧损。其原因是施工损伤，电缆的中间头过于接近转弯处，电缆弯曲过度而损伤绝缘层或屏蔽层；电缆中间头密封工艺不良或密封失效；谐波引起附加线路损耗增大，导致电缆负荷容量增加，电压提高，同时还可能使电压波形出现尖峰，引起电缆过热，加速电缆绝缘老化，缩短电缆寿命，以致损坏； 因此在开关柜电缆中间头处发生短路接地放炮，此故障属于电缆中间头故障。 （ 4） 2009年 3月 27日发 现 原因是电缆终端头绝缘层被防火泥腐蚀穿孔，应及时整改重新制作电缆头。 3 采取的对策 原 计管径偏小，锈蚀严重，管接头处容易使电缆外皮划伤，造成电缆绝缘下降，散热效果极差，容易短路放炮；另外，由于 统高压控制室设计空间有限，造成电缆通道的空间较小，散热效果差，且开关柜靠墙安装，开关柜柜体较窄，上线空间狭窄，在较窄的空间里 185的电缆连续转两个 90 的直角弯，造成电缆内部应 力结构变化，扭曲变形，另外 谐波会引起附加线路损耗增大，导致电缆负荷容量增加，电压提高，同时还可能使电压波形出现尖峰，引起电缆过热，加速电缆绝缘老化，缩短电缆寿命，以致损坏； 加上长期大电流高温运行，造成电缆绝缘下降，发生短路接地放炮事故。因此，为彻底改善电缆安装运行环境，减少故障发生的不利因素，制定如下方案措施： （ 1）将原外水系统废旧管路拆除，把外循环水管路移至室外，重新配管； （ 2）将高压室内柜子正面的墙拆除，把原高压室内的电缆沟加宽至 3 m； （ 3）将进线电源电缆与馈出电缆分道敷设； （ 4）在室外另修一 条电缆沟敷设电缆，改善电缆敷设环境； （ 5）在新修电缆沟上增设通风设施，改善电缆沟的通风散热条件； （ 6）同时将电缆提高电压等级为15/20 容更换为 6（ 3 240 每一根均整根敷设，不做中间接头，减少故障发生点。 （ 7）严格控制电缆头制作工艺过程，严格把关电缆头制作。 4 效果 经过上述改造后，彻底改善了 缆采取整根敷设，不做中间接头，大大减少了故障点，消除了因中间头问题而存在的安全隐患，同时由于大大加宽了高压室内电缆沟，增大了电缆进柜时的 弯曲半径，降低了电缆在敷设时受机械扭曲损伤的可能性，从多方面降低电缆发生故障的可能性，减少了故障的发生。 （ 1）根据运行情况统计，故障时间按平均 2 年出一次，每次 48 h 计算，其经济效益： 48/2 500 500 85510（万元） （ 2）由于损坏严重，无法使用， 检修人工费和相关材料需 13 万元计算，其总经济效益： 510+13=523（万元） 5 结语 电力电缆在电力系统中用来传送和分配