110kV电缆终端绝缘油老化引起的故障分析

李学斌 李会吉 10磅仿宋体 （山东晋煤明水化工集团有限公司，济南 250200）

四号楷体 摘要 本文对绝缘油老化引起的一起高压电缆终端故障进行了深入的分析，结合可能造成终端内绝缘油老化的原因，提出了相应的解决办法和一些建议，为高压电缆终端在电力系统中安全、稳定运行提供依据。

10磅黑体 关键词：高压电缆终端；绝缘油；老化；故障 10磅仿宋体，行距15磅，字间距加宽0.2磅，通栏排，左右各空2个字 10磅Times New Roman斜体 Fault Analysis of 110V Cable Termination Caused by Aging of Electric Insulating Oil Li Xuebin Li Huiji

四号Times New Roman加粗 (Shandong Jinmei Mingshui Chemical Group Co., Ltd, Ji’nan 250200) 10磅Times New Roman Abstract This paper analyzed the fault of the high voltage cable termination caused by aging of the electric insulating oil deeply. The corresponding solution and some advice was put forward combined with the possible reason, for ensuring the high voltage cable termination running securely and steadily in power system.

Keywords：high voltage cable termination; electric insulating oil; aging; fault

10磅Times New Roman 10磅Times New Roman加粗 随着我国城市电网的不断改造，高压电缆终端到：故障电缆绝缘层外侧在浸泡绝缘油情况下出现大量水树，而在未浸泡绝缘油的情况下未出现水树。

已广泛应用于输电线路上。据调查，国内所用电缆终端大部分都需要在套管与应力锥之间充以聚丁烯、聚异丁烯或者硅油之类的绝缘油[1]。可见电缆终端内绝缘油的性能好坏直接关系着电缆线路的安全运行。通过查阅资料发现：对于绝缘油的研究中，国内学者主要关注应用在变压器等电力设备的各种特性，而应用于电缆终端的绝缘油研究较少[2-5]。本文主要对运行在110kV电缆终端内的硅油老化状况图文小五号黑体，居中排 正文10磅宋体，行距15磅，进行研究，指出引起电缆系统故障的问题所在，以字间距加宽0.2磅 及今后解决的办法和途径，为今后中国高压电缆系两栏排，中间空2字 油具有卓越的耐热性、电绝缘性和较高的抗压缩性更是广泛被各大生产厂家所亲睐。

（a）电缆故障点 （b）终端内电缆的状况 统的安全、稳定运行提供参考依据。其中，由于硅图1 事故现场电缆状况 2 测试结果与讨论

表1 试样说明 序号 1# 2# 试样说明 密封放置的硅油 1 事故现场 2011年8月，某企业110kV电缆系统发生故障，此系统在线运行12年。故障相电缆终端为瓷套电缆终端，其应力锥已炸裂。内部的填充绝缘油为硅油。图1给出了事故现场的电缆状况。从图1中可以看

甘肃省电力公司重点科技项目（2013101003） 小四号黑体，上下各空0.5行， 顶格排 表头小五号黑体，居中排 2.1 材料的介电常数、介质损耗 故障机组的硅油，此硅油已经在线运行12年 表文六号宋体 六号宋体 图2和图3试样的介电常数和损耗角正切值与温度的变化关系。从图中可以看出，2#试样的介电常数和损耗值较大。在温度较高（90℃）时，与1#相比，2#10试样的介电常数和损耗角正切值明显增大。磅黑体，顶格排

图2 试样的介电常数与温度的关系

图3 试样的损耗角正切与温度的关系

材料的介电常数与损耗角正切反映的是材料在电场作用下的极化过程。材料的介电常数与损耗角正切越大，其极化过程越强。因此，可以判定，2#试样极化程度较大。这一现象可能由以下两方面导致：其一是2#中的硅油吸收大量水分子，由于水分子是极性小分子，在施加电场后较容易发生转向，从而使极化强度增大。其二可能是由于2#试样在电缆终端内运行多年，导致硅油老化裂解，大分子链分解成小分子链聚合物，从而增大了2#试样的介电常数与损耗值。

2.2 材料的电阻率及击穿场强

试样的电阻率随温度的关系如图4所示。从图4可以看出，2#试样的电阻率明显低于1#的，相差约两个数量级。

试样的击穿场强随温度的关系如图5所示。由

图可见，2#试样的击穿场强也明显低于1#试样的击穿场强。其中，与1#试样相比，2#试样在30℃时的击穿场强下降了43%，而90℃时的击穿场强也降低了26.5%。

图4 试样的电阻率与温度的关系

图5 试样的击穿场强与温度的关系

材料的电阻率和击穿场强与材料中的载流子浓度和数量密切相关。2#试样的电阻率和击穿场强较低说明此试样中的载流子（即导电成分）增多，这也可能是由于试样受潮及材料老化裂解导致。 2.3 微水含量

通过对2#试样介电性能的分析，可以初步断定2#试样已经老化。为了进一步确定老化的原因，对试样进行了微水含量的测试。测试结果见表2。

表2 试样的微水含量 试样 试验结果/（g/ml） 平均值/（g/ml） 38.5 1# 44.1 41.9 43.2 2# 144.6 141.8 134.9 145.8 特别是电缆运行中的呼吸作用增大了该处进潮的可能性。潮气的进入特别容易在油和瓷件以及油和电缆绝缘间的界面中聚集，形成通道。这一点可以在图1所示的现场事故照片中清楚地表现出来，图1中电缆绝缘表面的水树正是由于潮气聚集在此，在高电场的作用下，通过12年的运行积累，最终形成大量的从绝缘表面向内发展的水树，目前水树的平均长度已达到1.5mm的长度。

对2种试样的微水含量试验结果进行比较可以得到：2#试样中的微水含量是1#试样的3.4倍。根据文献描述，绝缘油中的水分增多，不止是极性分子增多，导致介电性能下降，它还能催化绝缘油加速老化。

3 绝缘油受潮的原因分析

3.1 安装工艺的影响

电缆终端的安装工艺不当可能会引起绝缘油受潮。如一些电缆附件公司在安装附件时没有对附件抽真空，因此在湿度较高的安装环境下，水分可能凝结在终端套管内壁并进入绝缘油中，使得绝缘油受潮。

Pout1CpAV3 （1） 24 结论

近几年，110kV高压电缆系统的实际安装与运行过程中，由于绝缘油绝缘性能降低引起的高压电缆终端异常发热甚至击穿爆炸等事故屡屡发生，尽管电缆终端内绝缘油一般都具有良好的化学稳定性、电缘性和耐候性，粘度范围广，凝固点低，疏水性能好等优点，但随着中国电力行业的不断发展，高压电缆终端的电压等级不断提高，目前国内各个式中，Pout为风机所捕获的风能功率，Cp为风力发厂家生产的绝缘油性能是否能满足新环境的要求，电机的功率系数，A为风力发电机组叶片所扫过的在公式编辑器中定义： 这一点有待于进一步研究；同时，在电缆终端长期面积，为空气密度，V为风速。 运行时，其安装工艺质量对运行的影响进一步显现 出来。因此，应该对电缆终端内绝缘油的绝缘状况 进行密切关注，增加相关现场非破坏性测量手段，由上述公式所知，在一定风速的情况下，要改及时发现问题，才能保证设备的运行安全。也只有变所获取风能的输出功率，只有改变风力发电机的功率系数，见式（2）；也就是改变叶片角度和叶尖正文中只有上下角标时，随文排，尽速比，见式（3）。 量不用公式编辑器，正斜体容易改 CpF, （2） V式中，为叶尖速比，为风力发电低速轴机械角速度，为叶片桨距角度，R为叶片旋转时所成外圆的半径。

电缆终端密封不良也会造成电缆终端内的绝缘油受潮。电缆终端的密封主要分两部分：即密封圈和防水带材。金属零件之间的密封主要靠密封圈，其成份主要是各种橡胶（如丁基橡胶、乙丙橡胶和丁氰橡胶等），密封圈的密封效果主要体现在材料的弹性，有些密封圈的材料在未老化前的弹性较为优越，运行一段时间后就会老化，而老化后的弹性会迅速降低，这就会使金属零部件之间的密封性能变差。电缆终端的出线杆的密封处理是密封圈进行密封的，当出线杆不是直着通过密封部位时，由于密封圈受力的不均匀性，会造成局部的密封不严现象，

生产单位、施工单位及使用单位共同关注，才能彻底解决因绝缘油造成的运行事故。 参考文献 10磅黑体，上下各空0.5行，居中排 R （3）

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小五号宋体，顶格排 作者简介 六号黑体，顶格排 李学斌（1969-），男，山东省济南市章丘市人，本科，工程师，主要从事企业高低压配电运行管理工作。 六号宋体，顶格排，作者名字用楷体