[摘要]某风电场3个月内发生2起相同地点、同一相地埋电缆击穿事故。通过分析地埋电缆敷设工艺、事故录波数据，结合现场检查情况，发现电缆存在单芯电缆穿钢管形成涡流、电缆金属屏蔽层与钢铠接地连接错误、金属屏蔽层与钢铠中间故障连通等问题，造成电缆击穿故障。
[引言]
随着国内新能源事业的蓬勃发展，投产风电场越来越多。为赶在“6.30”和“12.31”两个抢电价时间节点前投产，多数项目赶工期，在基建过程管理不到位，导致施工质量问题多，为后续运行埋下安全隐患。电缆被击穿事故排查周期长，故障原因多，除造成电量损失大，还严重威胁人身安全。为避免此类问题的再次发生，严格按照《电力工程电缆设计规范》、《建筑电气工程施工质量验收规范》等标准进行施工、规范化整改电缆敷设工艺、加强检修及运维管理等预防措施显得尤为重要。
一、工程概况
某风电场装机容量90MW，风机采用一机一变接线方式，采用发电机-变压器组接线（0.69kV/35kV），箱变升压后经4回35kV集电线路送至风电场升压站35kV母线侧，风电汇集站升压后，以一回线路接入对侧变电站后送入电网。
2019年年初风电场并网发电，并网的集电III线、集电IV线为同塔双回输电线路，过路段采用地埋电缆，其它路段采用架空线路，为架空和电缆混合线路。
二、事故简述
“初次电缆击穿事故”。中控室报35KV集电III线313开关零序I段保护动作跳闸，A相接地。线路跳闸后，运行人员在3日内不间断上山进行了4次巡线，未发现异常，同时测试箱变高低压侧电缆及箱变本体绝缘未发现异常。第4日由施工单位人员登塔进行分段检查，发现G24线塔至G25线塔地埋A相电缆绝缘不合格。通过电缆测试定位大概位置和人工配合挖掘，分段截断判断寻找出过路电缆保护管内被击穿故障点。
“第二次电缆击穿事故”。中控室报集电III线313开关零序I段跳闸，A相接地。当日上午运行人员巡视集电线路，未发现明显故障点。拉开跌落式熔断器，测得35kV集电III线所属箱变至终端线塔绝缘合格。通过箱变高压侧电缆反摇线路，B、C相绝缘合格，A相绝缘不合格，判断为A相接地，与故障录波相符。次日运行人员协同施工单位人员登塔进行分段检查，发现G24线塔至G25线塔地埋A相电缆绝缘不合格，分段截断判断寻找出过路保护管内被击穿故障点。
两次事故击穿点在同一位置，且同为A相电缆的路埋保护管内。经分析该保护管施工违反《电力工程电缆设计规范》（GB 50217-2018），单芯电缆穿入钢管后形成涡流，发热引发电联绝缘降低而爆炸。随即检查该地段线路另一处地埋保护管内电缆，发现管内A相电缆有鼓包现象。
电缆击穿点示意图
三、风场电缆选型分析
地埋电缆为三相三根单芯ZC-YJLV62-26/35KV型电缆，阻燃三级电缆，非磁金属带铠装，交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铝芯电缆。结合现场实际情况，认为电缆的选择符合行业标准及国家规范要求。
四、电缆敷设工艺分析
该风电场在电缆敷设工艺上，存在问题多，具体表现为：
1.电缆埋深不达标。依据《电力工程电缆设计规范》（GB 50217-2018）第5章3节要求，直埋敷设电缆位于行车道下时，埋深不宜小于1m。实际埋深仅为为0.6m
2.保护管选型错误。直埋敷设电缆与公路交叉时应穿保护管。保护管应选用具有一定韧性、耐腐蚀的材料。
依据《电力工程电缆设计标准》（GB 50217-2018）中5.4.1规定， 电缆保护管内壁应光滑无毛刺，应满足机械强度和耐久性要求，且应符合下列规定：交流单芯电缆以单根穿管时，不得采用未分隔磁路的钢管。本项目施工中使用钢管做保护管，对单芯电缆来说，应使用石棉排管、CPVC管等做保护管。
3.电缆屏蔽层和钢铠连接错误。电缆两端金属屏蔽层和钢铠压接在一起，未能按照规范分开实施钢铠两端直接接地，金属屏蔽一端直接接地，一端经保护器接地的接地方式。现场金属屏蔽层与钢铠两端压接，一端直接接地，另一端通过保护器接地，造成金属屏蔽层和钢铠之间形成环状结构，在单芯电缆大电流通过时易形成环流，引起电缆发热。
现场电缆在敷设深度、保护管材质选择、穿管方式、接地、金属屏蔽层与钢铠中间故障连通等方面均存在不按规范施工的现象，违反了行业标准及国家规范要求。
五、电缆爆裂故障原因分析
1.通过查看电缆故障时的故障录波波形，发现故障前电缆中未出现过电压和过电流现象，近期也未发生过设备短路故障。所以可以判断过电压和过电流不是导致电缆发生爆裂的直接原因。
2.敷设电缆时，在贯穿马路处误用钢管作为防护管，对单芯电缆来说会引起涡流，而且此电缆作为主干线，电流比较大，由涡流引起的电缆发热将更为严重，长时间运行引起电缆电气性能下降、绝缘削弱并在绝缘最弱处发生爆裂击穿接地故障，所以，不正确的穿管方式是造成电缆爆裂故障的主要原因。
3.由于电缆金属屏蔽层与钢铠接地连接错误、金属屏蔽层与钢铠中间故障连通（或绝缘损伤）等施工工艺问题或电缆本身存在缺陷，在长期大负荷工况下，在金属屏蔽层与钢铠中间形成的大环中有环流产生，也势必引起电缆发热或影响了电缆散热，加剧了电缆绝缘的损伤，也是造成电缆爆裂故障的另一个诱发因素。
4.电缆的个体性能差异、敷设位置、散热条件、通过电流不同或存在局部损伤或缺陷，也会引起电缆在相同工况下表现出不同的可靠性和安全性（这也就是某些电缆先行出现故障，而有些电缆还未表现出异常的原因）。
六、事故处理措施
1.该段电缆应采用石棉或CPVC保护管，如若采用镀锌、涂塑钢管，应以回路为单位穿线，穿线时确保管内壁光滑。敷设时应防止出现折压、锐器机械外力作用等电缆损伤。实际处理选用CPVC保护管，且增加上下段水泥、侧护板解决路面承压问题。
2.对已有多处中间接头且仍存在金属屏蔽层与钢铠中间故障异常连通的电缆进行更换，并进行投运前的交接试验，包括绝缘电阻测试、外护套绝缘电阻测试、内衬层绝缘电阻测试、主绝缘交流耐压试验等。
3.检查排除其它集电线路电缆金属屏蔽层与钢铠接线错误并进行规范化整改。确认符合金属屏蔽层一端直接接地，一端经保护器再接地；电缆铠装两端引出并直接接地。
4.逐一检查其它集电线路电缆金属屏蔽层与钢铠中间的异常连通现象并进行故障点定位和处理，保证电缆金属屏蔽层与钢铠之间绝缘良好。
5.按照《电力工程电缆设计规范》（GB 50217-2018）要求，严把电缆直埋工艺（包括细沙覆盖、电缆间距、埋深排水等），同时加强同沟敷设光缆的隔离和保护。
6.后续在日常运行中，严格监控集电线路电缆的运行电压和负荷电流变化，避免发生长时间过电压、过电流运行工况，影响电缆寿命。
[结论]
电缆施工工艺控制是电缆后续稳定运行的关键，严把质量关，规范施工，全过程管控，才能实现基建、生产的无缝衔接和设备安全稳定运行，值得同行学习，具有借鉴作用。
作者简介：苗瑞凌，男，1977年2月生，本科学历，高级工程师，主要研究方向为新能源发电生产技术。