電纜故障分析與防范對(duì)策探討

.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局；2.深圳供電局有限公司

摘要：隨著電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展，在城市規(guī)劃建設(shè)中，由于電纜具有占地面積小和受環(huán)境影響因素小等優(yōu)點(diǎn)，10kV配電網(wǎng)中，電纜應(yīng)用越來越廣泛。盡管電纜線路提高了供電可靠性，但是停電事故仍時(shí)有發(fā)生，對(duì)用戶的生產(chǎn)及生活造成了重大影響，而電纜頭質(zhì)量問題是中斷供電運(yùn)行重要原因。以最近幾年發(fā)生的電纜頭故障為例，來分析選型、設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收運(yùn)行等環(huán)節(jié)，并提出防范措施，供同行借鑒參考。

關(guān)鍵詞：電纜故障；故障原因；防范對(duì)策

一、電纜運(yùn)行故障統(tǒng)計(jì)分析

以下為某省電力企業(yè)從2012年到2013年的電纜設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)表：

表1電纜故障統(tǒng)計(jì)表

故障類別故障次數(shù)/占總數(shù)百分比

10 kV

外力破壞44/53.66

設(shè)備老化17/20.73

安裝調(diào)試12/14.63

運(yùn)行原因5/6.09

廠家制造2/2.24

設(shè)計(jì)不當(dāng)2/1.22

誘發(fā)主設(shè)備故障3/3.66

合計(jì)82/100

配電電纜運(yùn)行發(fā)生故障總概有以下幾點(diǎn)：（1）電纜本體質(zhì)量缺陷故障，如電纜絕緣存在氣泡或氣隙，這些在運(yùn)行過程中容易發(fā)生局部放電而導(dǎo)致絕緣擊穿；再一個(gè)就是生產(chǎn)廠家生產(chǎn)電纜時(shí)受潮導(dǎo)致絕緣老化而擊穿；（2）電纜機(jī)械損傷故障，如市政建設(shè)施工時(shí)誤傷電纜；（3）自然災(zāi)害，如大風(fēng)大雨、雷擊等引起電纜絕緣被擊穿；（4）設(shè)備老化及電纜過負(fù)荷故障。由于電纜線路靠近熱源，電纜絕緣易受腐蝕老化。電纜過負(fù)荷導(dǎo)致導(dǎo)體溫度過高，電纜絕緣加速老化，電纜金屬護(hù)套膨脹、變形及接點(diǎn)發(fā)熱損壞等現(xiàn)象，從而引起電纜故障。

10KV電纜出現(xiàn)異常給用戶造成很大的影響，以及給供電企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。這當(dāng)中由很多因素造成，據(jù)統(tǒng)計(jì)，10KV電纜線路非計(jì)劃停運(yùn)82次，包括機(jī)械損傷6起，自然災(zāi)害3起，以及各類市政工程施工所造成的外力破壞共44起，占了總數(shù)的53.66%；設(shè)備老化、試驗(yàn)質(zhì)量不良、運(yùn)行管理不當(dāng)、產(chǎn)品質(zhì)量問題占47.34%。

某年由于變壓器出線電纜故障，致使變壓器內(nèi)部故障2臺(tái)，1臺(tái)用戶側(cè)電纜頭閃絡(luò)引發(fā)故障，另外幾臺(tái)由于出線電纜頭放電致使主變壓器差動(dòng)掉閘內(nèi)部損壞，導(dǎo)致電纜頭頻繁出現(xiàn)短路故障，嚴(yán)重影響用戶的用電需求及用電安全。

二、典型電纜故障分析

（一）外力破壞

在工程建設(shè)中采用的施工筑路機(jī)械或夜間作業(yè)時(shí)造成地下電纜通道標(biāo)識(shí)被忽略，從而導(dǎo)致電纜被嚴(yán)重破壞，引發(fā)故障。

（二）10kV 戶外出線電纜頭故障引起變壓器內(nèi)部故障

某220 kV變電站主變壓器雙套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作掉三側(cè)開關(guān)且主變壓器原理瓦斯動(dòng)作，10kV變壓器電纜出線限時(shí)速斷，戶外電線電纜絕緣破壞，電纜頭從三義口根部粉碎性破裂，主變壓器低壓繞組損壞變形。

三相電纜頭三義口是電纜頭的薄弱以及要害部位，在實(shí)踐作業(yè)時(shí)如果電纜頭制作工藝欠妥，會(huì)對(duì)局部場(chǎng)強(qiáng)造成畸變以及電纜頭內(nèi)部受潮，很容易引發(fā)事故[1]。

對(duì)變壓器進(jìn)行解體分析，變壓器低壓線圈和中壓線圈遭受過多次短路，低壓線圈累積性嚴(yán)重變形。該變壓器低壓和中壓線圈為普通扁銅線，導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度較差，加上低壓線圈的單螺旋結(jié)構(gòu)等因素，致使這類變壓器抗短路能力較為薄弱。在變壓器遭受多次短路或大電流短路的情況下，造成線圈變形受損[1]。

另外戶外電纜熱縮終端頭老化導(dǎo)致防水性差，在雷雨天氣中電纜易進(jìn)水。在夏季曾經(jīng)發(fā)生過數(shù)起由于接到臺(tái)架的電纜終端頭進(jìn)水，雨水倒灌到環(huán)網(wǎng)柜導(dǎo)致環(huán)網(wǎng)柜電纜終端頭接地短路。

（三）戶內(nèi)出線電纜頭故障引起變壓器故障

某變電站母線接地報(bào)警，4 min后某電纜出線電流I段保護(hù)動(dòng)作跳閘，主變壓器雙套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘。經(jīng)查該出線開關(guān)柜內(nèi)有明火，滅火后檢查發(fā)現(xiàn)問隔電纜頭三義口至電纜接線線夾之間三相絕緣有部分燒毀，露出導(dǎo)體，開關(guān)柜后門觀察窗玻璃破裂，相鄰的主變壓器開關(guān)柜內(nèi)刀閘A、B、C三相動(dòng)靜觸頭有放電燒損痕跡，A，B相母排有相間放電痕跡。

戶內(nèi)電纜頭故障，從施工過程除了電纜接頭的生產(chǎn)質(zhì)量，基本是安裝結(jié)構(gòu)不合理，電纜溝，電纜溝與柜體或相線間絕緣距離不夠，造成相線對(duì)屏蔽層擊穿，發(fā)生短路事故。

（四）10 kV電纜中間頭因制作工藝原因故障

10 kV某電纜線路速斷跳閘，經(jīng)檢查電纜中間接頭存在過度壓接、電纜壓接管上包覆絕緣帶，而非半導(dǎo)電帶以及主絕緣上有嚴(yán)重劃痕等問題。

電纜中間頭短路的原因可能有：電纜溝超容、電纜溝中有淤泥和垃圾，電纜溝污水未能排盡、夏季電纜溝溫度過高、電纜中間頭無防爆保護(hù)殼。

（五）10 kV電纜因設(shè)計(jì)選型不當(dāng)故障

某用戶110 kV變電站，預(yù)測(cè)10 kV兩條出線的最大負(fù)載約170 A，電纜出線中間有一段為雙條電纜并列敷設(shè)。設(shè)計(jì)時(shí)按照單條敷設(shè)方式選用YJV22- 3 x 300 mm2電纜，未考慮折算系數(shù)，投運(yùn)后負(fù)荷超過250 A，電纜嚴(yán)重發(fā)熱，電纜頭燒損[2]。

三、故障原因

綜合上述運(yùn)行分析及典型案例分析，電力電纜發(fā)生故障的主要原因歸納為以下兒方面。

（一）外力破壞

在市政建設(shè)中，管理部門監(jiān)管不嚴(yán)，施工單位野蠻施工，對(duì)電纜保護(hù)意識(shí)淡薄以及供電企業(yè)電纜走向標(biāo)識(shí)、警示標(biāo)志不全、不醒目，巡查力度不夠都是引起故障的因素。

（二）電纜施工工藝不良

電纜施工人員制作工藝不良或未按標(biāo)準(zhǔn)施工，質(zhì)量監(jiān)督人員未能監(jiān)督到位，電纜頭制作中常出現(xiàn)應(yīng)力管部位密封不好、應(yīng)力管未與半導(dǎo)體搭接或搭接較大等制作尺寸錯(cuò)誤，施工工藝質(zhì)量差，造成電纜運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)電纜終端或接頭爆裂。

（三）運(yùn)行原因

（1）在供電負(fù)荷高峰期，電纜長(zhǎng)期過負(fù)荷運(yùn)行，致使電纜運(yùn)行溫度超過其允許溫度，導(dǎo)致絕緣老化，電纜終端、中間接頭等薄弱處首先絕緣擊穿發(fā)生故障。

（2）在接地故障發(fā)生時(shí)，用拉路的方法無法立刻判定故障電纜，非接地相電纜承受線電壓繼續(xù)運(yùn)行，此間極易發(fā)生電纜或電纜頭擊穿。

（3）電纜受運(yùn)行環(huán)境影響較大。戶外電纜受污穢和潮濕等因素的影響，電纜終端可能發(fā)生污閃或因?yàn)槊芊獠涣际艹币l(fā)故障。

（4）耐壓試驗(yàn)頻繁，個(gè)別單位半年內(nèi)連試兩次，對(duì)電纜絕緣造成損傷。

（四）設(shè)計(jì)不當(dāng)

在電纜設(shè)計(jì)過程中，電纜型號(hào)選擇需考慮多方面因素，其中除了最重要的負(fù)載率外，還需實(shí)地勘察運(yùn)行環(huán)境，考慮耐火等級(jí)、諧波影響等因素。

變電站出線選型設(shè)計(jì)不當(dāng)很容易造成電纜單相接地極易引發(fā)三相閃絡(luò)放電，并且電纜頭多采用熱縮工藝，制作復(fù)雜，其安裝質(zhì)量受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和制作工藝水平影響較大。

（五）其他因素

戶內(nèi)終端因柜內(nèi)空間狹小，電氣設(shè)備布置及安裝不合理等因素，電纜終端承受機(jī)械力，絕緣逐漸被破壞而發(fā)生對(duì)柜體的單相短路故障。

四、防止電纜故障的對(duì)策

外力破壞是電纜故障的主要原因，加強(qiáng)運(yùn)行管理監(jiān)督，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，合理設(shè)計(jì)，嚴(yán)防次生災(zāi)害，減少電纜損壞故障。

（一）防止外力破壞

針對(duì)市政等挖掘工程，主要預(yù)防施工破壞。建立拓路項(xiàng)目經(jīng)理、施工負(fù)責(zé)人檔案，加強(qiáng)同施工隊(duì)的聯(lián)系，及時(shí)掌握施工地段及進(jìn)度情況，派出專人向施工隊(duì)交待電纜位置，在施工路段的電力電纜路徑上插“下有電纜”的警示旗，施工隊(duì)在裸露電纜上方設(shè)置防護(hù)架，在防護(hù)架上掛紅燈（夜間點(diǎn)亮，掛“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)勿靠近”標(biāo)識(shí)牌。加強(qiáng)宣傳，做到全民監(jiān)督。