（国电投宁夏青铜峡能源铝业集团公司青铜峡铝业分公司宁夏青铜峡市751603）
摘要：铝行业的整流变压器三次线圈多用电缆进行连接接有无功补偿装置，电缆运行时间较长之后会出现绝缘性能下降等问题，如果不能及时发现则很容易出现故障，近年来发生在电解铝行业的整流机组三次线圈电缆爆炸事故发生频率较高，本文深入分析了某电解铝厂发生的一起整流机组三次线圈电缆故障，并提出了处理方法，经过处理后经过一年多的运行验证效果较好。
关键词：变压器；三次线圈；电缆故障
1引言
某铝厂三期整流所共有5台整流机组，型号为ZHSFPTB-110000/220（西安变压器股份有限公司生产）其中1-4#整流机组2001年投运，5#整流机组2011年投运，其中1-4号整流机组三次线圈电压等级为10kV，各自配有一套滤波无功补偿设备，自电解系列满负荷生产以来，三次线圈的电缆多次出现问题，特别是2014年以来，三次线圈电缆故障发生频次上升较快，仅2014年一年，三次线圈电缆故障就发生四次，严重影响了整流机组的安全运行。本文根据历次三次线圈电缆的故障现象进行深入分析并提出解决方案。
2故障现象与分析
本文以发生在2015年4月10日的一起三次线圈电缆故障作为分析对象。
2.1故障现象
2015年4月10日11时11分，该整流所值班人员听到“嘭”的一声巨响，同时上位机监控系统发出报警信号，报文显示“1号调变定时限保护跳闸”，1号调压变18201断路器打开，1号滤波装置低电压保护跳闸，检修人员到现场后发现1号整流机组三次线圈电缆，检查发现A、C相电缆头各有一根熔断（见图一），其中C相电缆中间有10米左右的电缆绝缘皮击穿破裂（见图二），在绝缘皮脱落部位绝缘层上有伤痕（见图三）。C相套管金属帽处表面有灼伤痕迹（见图四）。
2.2原因分析
1）故障后首先对变压器主体油样色谱进行分析，分析结果无异常；对变压器一次绕组、三次绕组的直流电阻和绝缘电阻测试进行测试，测试结果合格，介质损耗试验合格，由此判断变压器一次绕组、三次绕组内部无故障。
2）由于变压器一次C相套管金属帽处有灼伤痕迹，所以对C相套管进行重点关注，首先对变压器一次套管油样进行色谱分析，A、B相套管油色谱分析正常，C相套管乙炔超标（12.9），根据数据结果分析故障类型为低能放电，结合现场检查套管灼伤处有铜渣，对一次套管做了相关试验，套管的介损及绝缘试验全部合格，由此推断，电缆爆炸瞬间温度1000℃以上，喷射至套管金属帽处，导致套管表面灼伤，同时套管内部油受到高温炽烤产生乙炔，经过试验数据比对及现场分析认为套管内部无故障。
3）该厂整流机组三次线圈每相三根1*120交联电缆并列运行，经过对故障电缆外观检查及绝缘耐压试验，判断为电缆由于使用时间较长，且电解铝供电系统中7次以上谐波含量较高，导致电缆在集肤效应的作用下，电缆绝缘性能下降，且电缆头制作过程中存在偏差致使屏蔽层存在电位差，电缆头安装过程中弯曲半径过小，导致随着运行过程中绝缘下降导致薄弱点击穿，A、C相电缆发生两相接地短路，电缆头爆炸，C相电缆屏蔽层通过大电流，造成薄弱点处发生爆裂。
4）三次线圈电缆短路后调变一次侧电流激增，同时由于有接地情况发生，导致复合电压闭锁电流保护动作，1号整流机组跳闸。
3处置方案
根据以上分析，认为变压器本体没有问题，对于三次线圈电缆的问题制定了几条针对性措施：
1）适当提高三次线圈电缆电压等级及线径，将现有的三根8.7/10kV1*120电缆更换为1根26/35kV1*500电缆，提高电缆安全性；
2）规范电缆终端头制作工艺，确保电缆终端头密封良好，以降低电缆终端头处金属屏蔽层边缘处的电应力，尽量减少制作工艺对电缆绝缘的影响；
3）在三次线圈处加装出线铜排，保证电缆可以直接连接，解决电缆终端头弯曲半径过小的问题；
4）在三次线圈电缆终端处加装氧化锌避雷器，以保证在有高电压产生且危及电缆绝缘时，避雷器立即动作，将高电压冲击电流导向大地，从而限制电压幅值，保护电缆安全；
5）完善滤波装置的保护功能，新增滤波装置单相接地保护，动作条件为任意一相电压降低或升高达到动作值跳开滤波装置10kV侧开关及整流机组220kV侧开关，将电缆故障切除在最初阶段，避免再次发生电缆头两相或三相短路时危及整流机组三次线圈的安全；
4总结
经过以上措施的实施，该厂整流机组三次线圈电缆运行一年多来运行平稳，证明措施有效。
参考文献：
[1]焦俊生，电解铝厂谐波对电力电缆的影响，轻金属，2010年第9期
[2]李胜涛、郑晓泉，聚合物电树枝化[M】，北京：机械工业出版社，2006.9