4-17 典型110kV电缆着火事故分析

典型110kV电缆着火事故分析

赵森王伟

（国网电力科学研究院）

摘要本文通过对近几年国内几起110kV电缆起火事故的原因分析，详细阐述了高压电缆线路在试验、运行、保护等方面存在的隐患，以对高压电缆线路运行安全提供借鉴。

关键词起火，接地，重合闸

1引言

随着国民经济和电力工业的飞速发展，各供电企业越来越多地采用电缆进行电能的传输和分配。就目前广泛应用的XLPE电缆而言，其绝缘、阻水带、护套等材料皆为可燃物质，且部份材料为易燃物质。一旦火灾发生，将会迅速蔓延，而且波及附近所有电缆，释放大量有毒烟雾，致使扑救困难，造成巨大的直接和间接损失。为此各供电部门已经在电缆敷设的科学设计、选用阻燃电缆、配备火灾预警装置、提高电缆消防水平等方面做了大量工作。但以上措施只能降低了火灾造成的损失，并不能减少由于电气原因而引发的局部起火。近几年，新的电缆起火事故仍时有发生，究其原因，我们在电缆试验、运行、保护等方面仍存在需引起重视和改进之处。

2起火事故成因

电缆线路在试验或运行过程中，由于各种原因造成绝缘击穿后，短路时出现的电弧将作用于电缆外护套和地之间，如果外部条件适宜，就会引起着火，如果不能及时发现处理将酿成火灾。外部条件包括电缆敷设方式、电弧作用时间、电缆外护套类型等。常见形势如下：

2.1试验中引发起火

电缆线路敷设安装完成后，需要进行竣工试验，试验内容按GB 50150－2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》要求18/30kV以下主绝缘为AC 2.5U0（或2U0），时间为5（或60）min；外护套耐压DC 10kV，时间为1min。如果试验过程中出现击穿将可能引起着火。

2.2查找故障点时引发起火

在电缆敷设过程中，外护套经常出现破损，有些破损点不易被发现，需用特定的仪器和方法进行查找。目前，在查找电缆外护套破损点时经常会用到球隙放电法和大电流烧蚀法，这两种方法如果使用不当也有可能引起着火。

2.3运行中起火

目前，110kV电缆和电缆附件厂家众多，产品质量和安装水平参差不齐，运行过程中电缆本体或电缆附件击穿现象时有发生。尤其部分电缆线路与架空线相连，线路的重合闸极有可能成为起火的罪魁祸首。另外电缆接地系统的不合理也有可能造成接地线发热引起着火。

3实例分析

1. 2005年某供电局对110kV电缆外护套进行耐压试验，未到标准电压保护即动作，再次升压仍达不到标准要求，试验人员于是停止试验，分析原因。在此期间，有居民发现街道旁边的沟道内有浓烟冒出，于是报火警。消防人员赶赴现场后发现为电缆沟道内电缆起火，遂与供电局联系，经核实后发现起火电缆恰是正进行外护套试验的电缆。由于发现及时未造成较大损失。分析本次事故，首先是护套有破损点，发生击穿，随后的升压为击穿点的电弧提供了能量，造成电缆起火。

2. 2008年某供电局双回电缆线路采用YJLVW02 1X630mm2 交联聚乙烯绝缘电力电缆，线路中有两组中间接头，形成交叉互联接地方式，线路全长2.1km。线路竣工后按GB 50150-2006《电气装置安装工程—电气设备交接试验标准》中第18章18.0.5条款第1条要求的进行了20～300Hz 交流耐压试验，AC 128kV/1h，未进行护套DC试验。其中C1,B1主绝缘的耐压试验通过后，对A1相进行试验，当试验进行到40 分钟时试验设备保护装置动作，根据所提供的试验记录，接着又对该相进行升压，但是此时电缆绝缘已经不能耐受试验电压，在较低电压时保护再次动作。紧接着试验人员对A2相进行试验，试验完毕同时，有人发现电缆线路沟道7#井着火冒烟，工作人员赶到现场时，电缆沟道内已经无法进人进行抢救，电缆燃烧直至自然熄灭。事后检查发现两个接头井内均有电缆燃烧过的痕迹。燃烧情况如图1、2所示。

图1 电缆工井着火后现场

电缆线路敷设及连接方式为图3、4所示：

图3 电缆线路交叉互联

图4 电缆排列方式

通过现场勘查及电缆接头解剖发现：

2）回流线未接地，互联箱的接地线连接在没有良好接地的电缆支架上，如图5、6所示。

图5 回流线状况

2）电缆接头主绝缘击穿，如图7所示。

图7 主绝缘击穿情况

3）交叉互联箱未按规定短接如图8所示。

图8 接地箱情况

4）终端接地线在电缆外护层上留下的放电痕迹，如图9所示。

图9 接地线放电痕迹

由于本次事故中系统接地不良，所以假设在系统不接地情况时,计算电缆主绝缘和电缆外护套上的电压分别为:

U1=U0*C2/(C1+C2)=49.6kV（主绝缘分压）

U2=U0*C1/(C1+C2)=78.4kV（护套分压）

一般情况下电缆主绝缘单位长度电缆电容为220pF/m,护套单位长度电容为143pF/m，试验电压128kV。我们计算可以看到此时电缆外护套上承担着较高的电压，如果护套首先击穿，电源会失谐，试验电压将会马上下降。实际试验过程中是试验装置保护动作，因此排除电缆外护套首先击穿的可能。

在这种情况下，计算接头中电场分布，结果如下表

从表中可以看出，当接地悬浮时在应力锥端部和中间屏蔽罩与绝缘相切处的电场将会升高，应力锥和绝缘相切处以及中间屏蔽罩顶端的电场确会下降，总体的变化不会影响到绝缘特性。

综上所述，不论在何种情况下，试验电压并未超过标准要求，因此我们有理由相信是由于某种原因（本文仅举例说明试验时的击穿可能引起着火，关于本次事故的具体原因我们将在其它文章中详细阐述）造成试验时接头击穿，残余电压击穿最薄弱的绝缘护套，但又不会引起电缆护层保护器动作，当再次施加试验电压时，击穿点的放电电弧引燃聚乙烯护套，从而造成火灾。

3．2006年某供电局一条220 kV电缆线路C相出现短路信号，约100ms自动重合闸不成功，停止运行，要求检修人员巡查架空线。约一小时后相同隧道内66 kV相间短路跳闸，一个半小时后发现电缆隧道冒烟，确认故障为电缆，开始切除此条隧道内所有电缆线路。此时发现电缆隧道内的火已发展，隧道内无法进入。初测温度高于850℃（测温设备最高值），灭火方法采取打开着火点两端工井灌砂封堵，中间工井灌水。估计电缆隧道内电缆前后燃烧4个小时，。此次事故共烧毁220 kV交联电缆5回，66 kV交联电缆3回，电缆长度50m，隧道内壁厚度近200mm混凝土烧掉，钢筋裸露。燃烧结果如图10、图11所示。

图10 燃烧后隧道内情况

图11 燃烧后隧道内情况

据查找到的故障点以及现场勘查情况并结合调度的记录，我们认为由于首条220kV线C相电缆质量问题，或者是电缆头制作时出现的问题，造成运行一段时间后绝缘强度降低击穿，在电弧的作用下，电缆接头壳已经被炸开。跳闸后又自动重合引起的电弧引燃外护套或同轴电缆外护套，是这次事故得以发展的一个重要因素，再加之电缆隧道内通风良好，又没有自动灭火装置就造成了隧道内电缆的猛烈燃烧，损失巨大。

4结论

通过以上几起典型的电缆着火事例分析，可以得出以下结论，以供运行部门参考：

1.试验前应了解整条线路情况，有条件的试验时可安排人员巡视；

2.试验前应确保接地系统良好；

3.在试验不正常，又没有确定故障点的情况下，尽量避免再次升压，如需要应采取相应的防

范措施；

4.电缆外护套应选用阻燃材料，如为设计需要，建议再增加一层阻燃护套或在关键位置增加

防火措施；

5.故障后的重合闸会加剧火情的发展，如确实需要应采取防范措施，否则建议取消电缆线路

的重合闸。