一、        35kV电缆事故原因分析

1.      事故现象

    2013年10月12日丰源热电厂35kV单相接地光字牌断续闪动，持续一段时间后光字牌稳定。经查为Ⅰ热化1线故障，约一个小时后，正在联系化肥厂停电的过程中，发生丰源热电厂35kV系统开关柜烧毁事故。经现场检查，丰源热电厂35 kV配电室有4个隔位开关柜烧毁，Ⅰ热化1线化肥厂电缆头B相对地绝缘放电，导线烧断。

2.      前两次电缆头事故情况

丰源热电厂1、2#机投运一年左右，曾发生过35kV开关柜内1#主变35kV电缆头烧毁的事故。事隔一年多以后，又再次发生35kV开关柜内电缆头烧毁的事故。

3.      丰源热电厂35kV开关柜事故的原因分析

① 聚乙烯交联电缆等固体绝缘设备在内部过电压下老化加快，寿命缩短。

弧光接地过电压、铁磁谐振过电压、真空断路器开断过电压等内部过电压幅值不高，一般只有额定相电压的3～4倍，对完好的设备绝缘不会直接导致击穿事故，但会造成局部放电。对于固体绝缘，会在局部放电处形成永久性的损伤。在内部过电压的持续作用下，固体绝缘的聚乙烯交联电缆由于积累性损伤而加速老化，很快形成绝缘的薄弱环节，最后导致绝缘事故。

而对于充油电缆或架空线路等可恢复性的绝缘，3～4倍的过电压不会直接造成绝缘的击穿，过电压消失后，绝缘又能恢复到原来的水平。所以，在上个世纪八十年代以前，我国主要由充油电缆和架空线路构成的3～35kV中压电网，只以限制幅值较高的雷电过电压作为过电压的防护重点，所采用的过电压保护器就是传统的放电电压超过4倍相电压的避雷器，而对内部过电压一般不采取特殊的限制措施。

正因为3～4倍的内部过电压没有得到有效的限制，聚乙烯交联电缆的运行寿命远远达不到厂家承诺的20年。大量的运行经验表明，聚乙烯交联电缆的运行寿命只有10年左右，相比之下远比充油电缆低得多。

② 丰源热电厂35kV开关柜存在先天性绝缘隐患。

丰源热电厂35kV开关柜在投运不到4年的过程中，多次发生绝缘事故，除了固体绝缘电缆击穿的积累效应之外，还与35kV开关柜存在的先天性绝缘隐患有关。

丰源热电厂35kV开关柜不同相带电导体之间的空气距离只有220mm，远小于我国现行规程规定300mm。在外部弧光接地过电压的作用下，柜内电缆头等很快形成绝缘的薄弱环节，导致相间短路故障。

开关柜内虽然加装了相间隔板，但由于电场分布的不均匀，相间隔板与带电导体或绝缘体之间会发生局部放电。这种局部放电，造成固体绝缘的积累性损伤，很容易发展成弧光接地故障。

③对地绝缘放电是10月12日事故的起因。

2013年10月12日是由单相接地故障发展成为相间短路事故的。在运行人员处理单相接地的过程中，已经发现Ⅰ热化1线是故障线路，而且单相接地故障持续了一个多小时，才发生丰源热电厂35kV开关柜烧毁事故。显然，单相接地最初发生在Ⅰ热化1线化肥厂电缆头处。

反之，如果单相弧光接地首先发生在丰源热电厂35kV开关柜内，Ⅰ热化1线化肥厂电缆头B相对地放电应是弧光接地过电压对绝缘的积累性损伤造成的。那么，当Ⅰ热化1线化肥厂电缆头B相对地放电时，已经构成了相间短路。事实上，Ⅰ热化1线化肥厂电缆头B相对地放电持续了一个多小时。而相间短路时继电保护将快速动作切除故障，显然单相弧光接地首先发生在丰源热电厂35kV开关柜内的假设是不能成立的。

④ 2013年10月12日事故的发展过程分析

Ⅰ热化1线化肥厂B相电缆头对地放电，发生单相间歇性弧光接地故障，丰源热电厂35kV系统单相接地光字牌断续闪动。

B相间歇性电弧接地，使A、C相产生3.1～3.5倍的弧光接地过电压。在弧光接地过电压的持续作用下，丰源热电厂35kV开关柜内电缆头等固体绝缘加速老化。

与此同时，随着Ⅰ热化1线化肥厂B相电缆头故障点的发展，故障由间歇性电弧接地逐渐发展成为稳定的电弧接地，此时丰源热电厂35kV系统单相接地光字牌由断续闪动稳定下来。

在联系Ⅰ热化1线停电的过程中，丰源热电厂35kV开关柜内电缆头等固体绝缘由于积累性损伤，A相或C相形成绝缘的薄弱环节，与化肥厂B相电缆头构成两相异地短路。

由于单相接地故障持续时间较长，化肥厂B相电缆头导线已被烧伤，达不到热稳定的要求。当丰源热电厂35kV开关柜内发生另一点击穿时，化肥厂B相电缆头导线因承受不了短路电流的冲击而烧断。

丰源热电厂35kV开关柜内故障点流过短路电流，电弧高温使相间绝缘严重破坏，同时金属蒸汽和金属粉末使柜内空气绝缘严重降低，形成相间弧光短路，波及到35kV开关柜的4个隔位。

二、        丰源热电厂35kV系统存在的过电压问题

1.      弧光接地过电压问题

弧光接地过电压不仅丰源热电厂35kV系统存在， 实际上，这是我国中性点非直接接地的电网中普遍存在的问题，只是在上个世纪九十年代以后随着聚乙烯交联电缆的大量采用，弧光接地过电压的危害才逐渐地暴露出来：

① 除了接地电弧对故障点的导线和绝缘的直接破坏之外，非故障相3.1～3.5倍的过电压，将会造成电气设备固体绝缘的积累性损伤，很快形成绝缘的薄弱环节，进而发展成相间短路事故。

② 弧光接地过电压的能量由电源提供，持续时间较长，当过电压超过避雷器所能承受的400A 2ms的能量时，就会造成避雷器的爆炸事故。

③ 弧光接地过电压使电压互感器饱和，容易激发铁磁谐振，导致电压互感器烧毁事故。

2.      铁磁谐振过电压问题

 铁磁谐振过电压，是中性点非直接接地的3～35kV中压电网经常发生的一种内部过电压，持续时间较长的。与弧光接地过电压一样，会使固体绝缘设备加速老化，进而发展成绝缘事故。同时，也会导致电压互感器烧毁事故。铁磁谐振及其引起的过电压，也是威胁丰源热电厂35kV系统安全可靠性的重要隐患之一。

3.      谐波污染问题

 电弧炉、可控硅等设备给电力系统带来的谐波污染，是冶金系统存在的普遍问题。谐波与正常工作电压的迭加，使设备绝缘承受的电压超过设备本身的额定电压，会使绝缘寿命缩短。谐波还可能引起谐振，导致谐振过电压。

三、        对丰源热电厂35kV系统的改进建议

    综上所述，过电压、固体绝缘和35kV开关柜存在的先天性绝缘隐患，是导致丰源热电厂多次发生35kV开关柜内绝缘事故的主要原因。提高电缆设备的绝缘和更换35kV开关柜，需要数额巨大的投资，是不现实的。对目前丰源热电厂35kV系统存在的各种过电压，采取有效的限制措施，才是经济合理且可行的。为此，建议采取如下措施：

1、   限制弧光接地过电压的措施

一直以来，人们认为消弧线圈能够限制弧光接地过电压。其实，消弧线圈不但不能限制弧光接地过电压，有时反而会加大过电压的幅值。不仅如此，消弧线圈在正常运行中会与系统对地电容串联谐振，产生虚幻接地或串联谐振过电压；与系统对地电容并联谐振，产生传递过电压；导致选线灵敏度降低甚至无法选线。

中性点采用小电阻的接地方式，虽可降低弧光接地过电压，但以牺牲供电可靠性为代价。使本不存在过电压危险的单相金属接地故障或不允许停电的生产设备中断供电。这种接地方式，对于企业电网是不可取的。

HQLXH智能型消弧消谐装置可在发生弧光接地的30ms之内快速动作，不仅使故障点的电弧立即熄灭，而且能有效地将弧光接地过电压限制在线电压的水平，防止绝缘的老化，避免发生避雷器爆炸和电压互感器烧毁事故。该装置已在冶金、煤炭、石化及供电企业得到推广和应用。运行实践表明，该装置在提高供电电网和企业内部电网的供电可靠性方面收到了良好的效果。

为此，我们建议在丰源热电厂35kV母线装设一套HQLXH智能型消弧消谐装置。

2、   防止铁磁谐振的措施

发生铁磁谐振的原因是过电压导致电压互感器饱和，只有从根本上破坏铁磁谐振的条件，才能有效地防止铁磁谐振。国内已研制出了6～10kV不饱和的电压互感器或抗铁磁谐振的电压互感器，不仅有效地避免了铁磁谐振的发生，而且还可防止因过电压造成过激磁导致电压互感器烧毁的事故。对于35kV系统，可在电压互感器开口三角侧加装微机消谐装置。

3、   治理谐波污染的设想

谐波的检测手段已基本解决，但治理谐波的技术却不很成熟。国外虽有一种SVC，但价格昂贵，且运行效果还有待于进一步考验。近年来国内也有同类产品问世，一套需数百万元，业绩几乎为零。目前比较现实的做法是，一旦绝缘降低发生单相弧光接地，可由HQLXH智能型消弧消谐装置快速限制过电压，并将故障点的电弧熄灭，防止故障进一步扩大。此时，可进行倒闸操作，转移负荷后，再将故障设备退出进行处理。