Page 116 - 电力与能源2023年第四期

422 童国平，等：220 kV GIS 电缆终端多次故障原因分析及反措

击穿的可能性。基于此，判断电缆终端的起始放
电应该是电缆主绝缘表面介质发生了异常，经过
长时间的电应力作用逐渐恶化并引发贯穿故障。
对此对电缆头中的填充介质硅油性能进行分析。
2.4 硅油性能分析
硅油性能有物理性能、化学性能和电气性能。
2.4.1 物理性能
该 GIS 电缆终端为全封闭式终端，在制作完

成并充硅油后，无法定期取样对油样进行化验。
实验室试验结果证明硅油在低温下容易结晶，外
观呈乳状 ，结晶体对应力锥与电缆界面间的电
［4］
场分布会发生畸变，导致电缆终端的故障率增加。
因此，EC 60836：2015 《电工用未使用过的硅绝
I
图 2 电缆终端结构示意
［5］
缘液体的规范》中要求硅油倾点≤−50 ℃ 。该
电厂属华东地区，硅油采用的是一般牌号，未考虑
严寒环境问题。本次寒潮加低负荷，容易造成硅
油结晶。另外电缆终端用硅油现场都采用小罐直
接灌注的方式，在充装过程中由于硅油与空气的
混合和搅动，会产生大量气泡，硅油中的气泡一旦
没有完全释放清除，电缆投运后，在高电场的作用
下会直接诱发局部放电，严重时会导致绝缘系统

［3］
故障的发生 。
2.4.2 化学性能
硅油的化学性能指标有酸值、水分和抗氧化
图 3 电场强度分布图
性。其中水分对电缆终端绝缘油的电气性能有影
从计算分析结果可看到电缆终端内部整个电 响 ［4］ ，如击穿电压、介质损耗因数和体积电阻率
场强度的分布，在电缆终端应力锥中的电缆半导 等，见表 2。硅油的吸水率远高于变压器油，因此
电尾部电场最为集中，但在击穿点附近电场强度 要求硅油开封后样品应在第一时间进行测试，同
相对较低 ［2-3］ 。观察击穿点放电路径，电流沿半导 时 应 尽 量 缩 短 现 场 充 装 硅 油 的 时 间 ，减 少 吸 潮

电应力锥和屏蔽接地，在 GIS 筒体内表面也有被 时间 ［6-7］ 。
碎片撞击的痕迹，从场强较低的电缆主绝缘上发 2.4.3 电气性能
生放电并最终对地击穿这似乎不合常理。因此认 硅油的电气性能有击穿电压、介质损耗因数、
为在击穿点区域必存在缺陷。如果是安装时带入 相对介电常数、体积电阻率和析气性等 。在强
［8］
的，因故障点区域为可视范围，安装过程中如有异 电场作用下，硅油的部分烃分子因电场力作用而
物也比较容易被发现，而且 3 次故障位置类同，不 发生裂解产生气体，所产生的气体以微小的气泡
可能重复发生，因此可基本排除安装有异物导致 从绝缘油中析出。如果小气泡的数量增加到一定

表 2 硅油暴露时间对性能的影响
-1
油品种类 水分含量/（mg·kg ） 击穿电压/kV 介质损耗因数/10 -4 体积电阻率/（TΩ·m）
硅油（开封即测） 16.0 73.1 0.8 12.0
硅油（开封 2 h 后测） 189.0 51.0 1.2 1.1