陕西北元化工集团有限公司热电分公司陕西榆林神木锦界719319
摘要：随着经济的高速发展，企业、居民用电量直线上升，使得整个社会对电力的需求也日益增大。公司110kV变电所低压侧采用10kV、35kV电压等级，随着主变容量的加大，变压器低压侧进线侧的额定电流也在不断加大，常规电缆在技术和结构上难以满足现场需求，管形母线作为一种大电流连接线使用日渐增多，但由于国内目前对管型母的生产、运维尚缺乏有效规范，投运5年后频繁出现问题。文中以榆林某电厂35kV绝缘管母为研究对象,对其投运后出现的高温、冒烟、着火、击穿等异常现象和结构设计进行了分析与讨论。在此基础上，还分析了管母的结构、材料使用对其电气性能的影响，并从生产加工、运行维护、检测等方面对管母的安全可靠运行提出建议。
关键词：管母；主绝缘层；屏蔽层；局部放电
1、该电厂35kv绝缘管母的结构与历史运行情况
1.1管母的基本结构
绝缘管母型号：JTLMP-35/2500A，其额定电压为35KV，额定电流为交流2500A。
管母的结构示意图见右图，由内到外依次为：环状空心铜包铝管、聚四氟乙烯带、半导电层、屏蔽层、外护层。
1.2管型母线的历史运行情况
该管母于2013年5月中旬由广东日昭新技术应用有限公司现场安装完成，投入使用近5年，现将其运行情况总结如下：
2014年对该管母进行检查维护工作，未发现异常。
2015年对该管母进行检查维护工作，未发现异常。
2016年10月07日23点25分，№.2主变35kv侧A相管母在35KV变电站房顶处击穿。
2017年01月07日13点51分，2#主变中压侧A相管母在35KV变电站房顶处击穿。
2017年01月13日00点22分，2#主变中压侧管母A相靠主变侧10米左右的地方3处着火，房顶处1处烧伤。
2、管母的现场试验及故障原因分析:
为了分析绝缘管母在运行中出现异常的原因，在现场对管母的主绝缘层的绝缘电阻和局部放电进行了检测，并通过现场解体对管母结构及制作工艺进行了全面分析。
2.1主绝缘检测
为检测管母的绝缘水平是否在长期运行中因受潮、老化等原因发生绝缘老化，公司电气人员采用2500V绝缘电阻分别测试了管母各相的绝缘电阻。管母的绝缘电阻均在20000MΩ，绝缘状况较好，未见明显绝缘老化或受潮现象。因此，初步判断管母的运行故障并不是由主绝缘老化或受潮引起的。
2.2局部放电检测
由于国家未对管母的预防性试验做出规范要求，管母的结构与电力电缆类似，执行《DL/T596—2005》中对35kv电缆预防性试验的规定及该管母出厂耐压标准，通过交流电压78kv,60s对该管母进行交流耐压试验,通过试验装置,在不带载的情况下给管母加压带电，过程中出现了2处局部放电现象。由此可初步说明，管型母的外层结构及制作过程存在一定缺陷，可能是导致管母运行异常的原因。
2.3现场解体试验
该管母运行一段时间后，管母依次出现了高温、冒烟、着火等异常现象，对故障点进行解体观察后发现：
2.3.1管母手工绕制部分工艺粗糙，接地点处铜带褶皱较多，沿铜带边缘的部分褶皱处有明显放电痕迹，并向半导电层侧发展。
2.3.2管母铜管与铜管连接处口径存在明显误差（2.5mm），连接不紧密(即接触不良)是导致该处高温的直接原因。
2.3.3放电烧损点多为由内向外边缘发展，典型的烧蚀痕迹经现场观察，铜带下方的半导电层基本未受影响，且红色热缩管以内的主绝缘基本未受损，也未见明显受潮或进水现象。
2.3.4管母出现高温、冒烟、烧损的部位无明显分布规律，管母的现场解体观察及试验结果表明，对于间绕铜带的管母，铜带褶皱与半导电层接触的边缘发生了明显的局部放电现象，是引起管母运行故障的直接原因。
3、结论
文中以榆林某电厂35kv变电站所用35kv管母为分析对象，通过现场试验、实物解体等方法研究了管母在运行中出现高温、冒烟、着火、烧蚀等现象的原因，通过分析得出以下结论：
3.1管母运行异常的直接原因表现为电压型缺陷引起的局部放电，而屏蔽层漏缠半导带，缠绕工艺差，是引起局部放电的根本原因。
3.2管母具有现场组合安装的特点，施工工艺把控不严导致有粉尘或其他微小杂质夹杂在了绝缘绕包材料上，在长期额定电压运行下，不断对外放电直至发生绝缘击穿烧毁容易诱发局部放电，最终导致绝缘击穿。
3.3管母手工绕制部分工艺粗糙，接地点处铜带褶皱较多，沿铜带边缘的部分褶皱处有明显放电痕迹，是导致管母击穿的原因之一。
3.4半导电带出现破损后，破损口两端的电场强度随破损区域的增大而增大，破损口对地放电或烧损朝相邻铜带发展可起到引导作用。
3.5绝缘管母在施工制作时，管与管的口径尺寸大小有误差是造成管母运行过程中出现高温点的直接原因。
4.综合分析结果，对绝缘管母的设计及使用单位提出以下建议：
4.1严把制造工艺及交接试验质量关，对新建未投产的管母加强制造过程、出厂见证的力度，杜绝出现质量不合格和管母接口外径不一致管材的使用现象，加强对施工单位现场安装、交接试验的监督，并考虑其阻燃性要求。
4.2考虑屏蔽层的设计要求，不再使用铝箔纸屏蔽层,应使用铜带统包形式或直接去掉屏蔽层。
4.3在日常运维期间，应积极开展状态检测，有效掌握设备运行状态。在雷雨潮湿季节及大负荷期间，开展接地屏蔽电流检测，有条件时宜开展高频局放检测，及时发现并处理设备缺陷.
4.4局部放电会产生各种现象，如:电荷的交换、电磁波、声波、发热、发光、产生分解物等，因而有很多测量局部放电的方法。但是由于管母线与变压器及开关设备连接在一起，母线运行于室外，环境较恶劣，局部放电信号受到变压器运行的干扰特别大，可以在管母接地引下线安装局部放电检测传感器，合理利用管母线接地方式，减弱变压器对局部放电信号干扰的影响，实现对局部放电的实时在线监测。
4.5由于绝缘缺陷多属于电压致热型缺陷或者综合致热型缺陷。这种缺陷导致的发热往往温升不是很高，一般为2-5℃，在日常监测中不易被发现，所以在测量中进行三相温度横向对比显得尤为重要；另外，根据精益化要求，建立红外图谱库，进行长期纵向对比也能发现由绝缘缺陷引起的温度变化，但是要注意负荷和环境温度一致性。
参考文献
[1]青学班课题结题汇报绝缘管母故障分析及探讨；
[2]张星海、刘凤莲、邓元实、丁登伟、马啟潇、范松海35kv绝缘管母运行异常分析及结构探讨,2016年1月；
[3]《电气设备预防性试规程》及管母出厂试验报告，施工记录等资料；
[4]DL/T1253-2013电力电缆线路运行规程[S].北京：中国电力出版社，2013．