高壓電力電纜故障分析

郝雪峰（陜西省電力公司略陽縣供電分公司,陜西　漢中　724300）

高壓電力電纜故障分析

郝雪峰
（陜西省電力公司略陽縣供電分公司,陜西漢中724300）

針對高壓電力電纜在輸電過程中出現(xiàn)的故障問題，從多個(gè)方面對故障原因進(jìn)行了深入分析和探討，提出了有效的應(yīng)對方法，對保證電力電纜的長期穩(wěn)定運(yùn)行具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

高壓；電纜；故障

1　引言

近幾年以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，以及電力技術(shù)的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)用電需求急劇增加，高壓電力電纜在城鄉(xiāng)電網(wǎng)輸變電中的應(yīng)用越來越廣泛。高壓電力電纜是電網(wǎng)中重要的一次電力傳輸設(shè)備，它對電力負(fù)荷安全、穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著重要的作用，高壓電力電纜具有線路路徑寬度較小、容易選擇線路路徑、可隱蔽埋設(shè)、不易受周圍環(huán)境和污染的影響、送電可靠性高等特點(diǎn)。高壓電力電纜作為電能輸送的一種新型形式，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，會(huì)涉及許多技術(shù)難題，如果高壓電纜在生產(chǎn)、施工、檢測等環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問題，在后期的運(yùn)行中，由于復(fù)雜實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中各種因素的影響，最終會(huì)導(dǎo)致電纜運(yùn)行故障，給人民的生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重的影響。這就要求我們必須了保證高壓電力電纜安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，仔細(xì)分析高壓電力電纜的故障原因，及時(shí)了解電纜的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)電纜中存在的安全隱患，從根本上避免事故的發(fā)生，保證電力供應(yīng)的正常、穩(wěn)定和安全。

2　高壓電力纜線故障分析

用于電力傳輸和電能分配的電力電纜稱為高壓電力電纜。目前廣泛應(yīng)用的是高壓聚合物絕緣電纜，其中交聯(lián)聚乙稀(XLPE)電纜具有結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良、安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)，它取代了傳統(tǒng)油紙電纜在中、低壓范圍內(nèi)的主導(dǎo)地位，并且在高壓、超高壓范圍內(nèi)幾乎與充油電纜的性能相當(dāng)，被廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造項(xiàng)目中，成為今后電力電纜行業(yè)的主要發(fā)展方向。高壓電纜的制作材料一般都是是在專業(yè)、無塵的封閉車間一體化制造，各種參數(shù)指標(biāo)要求嚴(yán)格，精度非常高。因此，從理論上講，電纜的可靠性、安全性都非常好，出現(xiàn)故障的概率也非常低。但在實(shí)際的生產(chǎn)中，由于的具體的生產(chǎn)狀況、工藝水平、設(shè)計(jì)施工、運(yùn)行維護(hù)等問題，加之電纜的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境非常復(fù)雜惡劣，高壓電力電纜在運(yùn)行過程中會(huì)遭受來自電、熱、水、光以及化學(xué)等因素的作用，從而產(chǎn)生和加劇自身的老化現(xiàn)象。此外，高壓電纜會(huì)容易遭受各種外部力量的破壞，導(dǎo)致其發(fā)生故障。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，所有的電纜故障中，外力破壞造成的故障占58%。工程施工導(dǎo)致的故障占12%，附件問題引發(fā)的故障占27%，電纜自身的質(zhì)量問題占3%。

2.1外力破壞導(dǎo)致的故障

由于電力電纜大多鋪設(shè)在城市道路中，在城鄉(xiāng)的建設(shè)與發(fā)展中，所需配套的各種電力電氣設(shè)備設(shè)施眾多，它們中很多都是通過埋入地下其進(jìn)行保護(hù)，這些電力電氣設(shè)備被錯(cuò)綜復(fù)雜的埋入地下，不僅承受著雨水甚至化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，同時(shí)還承受著來自路面上方各種車輛及機(jī)械重物的壓力，有時(shí)候出現(xiàn)的路面坍塌，就會(huì)扯斷或者損傷線路。由于城鄉(xiāng)快速發(fā)展的需要，經(jīng)常會(huì)有新的來自市政建設(shè)、鄉(xiāng)村規(guī)劃、道路工程、通信工程、燃?xì)夤艿?、自來水改建、街市綠化、地產(chǎn)建設(shè)等工程施工的影響，一些未經(jīng)審查的機(jī)械開挖，隨意施工很容易造成電力電纜的破壞。

究其原因，主要是：對于城市的規(guī)劃和施工，相關(guān)部門缺乏全局意識。市政建設(shè)往往是邊設(shè)計(jì)邊施工，導(dǎo)致大量的施工信息不能及時(shí)發(fā)布和共享；一線的施工人員只顧趕工期，違規(guī)釆用機(jī)械進(jìn)行暴力開挖；工程主管部門的監(jiān)管不力，缺乏責(zé)任和法律意識。這些外力因素使得電纜在物理上得到破壞，從而導(dǎo)致故障的發(fā)生。

2.2不合理施工產(chǎn)生的影響

電纜在敷設(shè)的時(shí)候，由于施工人員施工不規(guī)范，在施工前沒能仔細(xì)調(diào)查施工環(huán)境，對原有鋪設(shè)管線的走向、附屬設(shè)施，以及材質(zhì)和管徑等情況沒有進(jìn)行專業(yè)的考察與摸排分析，沒有嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖紙施工，蒙混過關(guān)，偷工減料現(xiàn)象嚴(yán)重。種種不合理施工，使得電纜工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，給電纜的運(yùn)行事故埋下隱患。比如：在電纜施工過程中，如果電纜本身長度不足時(shí)，就需要將兩段電纜進(jìn)行連接，然而在對電纜進(jìn)行連接時(shí)，往往會(huì)因?yàn)榻宇^的制作工藝缺陷、壓力不足、密封性差、接線水平低等問題，而導(dǎo)致絕緣被擊穿等故障。高壓電纜在敷設(shè)完成后，需要按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范填埋細(xì)土或細(xì)沙形成保護(hù)層，而一線的施工人員只顧趕進(jìn)度，直接將混有各種石塊等硬物的雜土隨意覆蓋在電纜坑道內(nèi)，由于地面自然下陷加上地面重物的擠壓，帶有尖銳棱角的硬物會(huì)很容易刺傷電纜外護(hù)套，造成極大的安全隱患。而在纜線的安裝調(diào)試竣工驗(yàn)收過程中，往往會(huì)因?yàn)閷χ绷髂蛪涸囼?yàn)工作不到位，直接造成電纜的接頭形成反電場，導(dǎo)致纜線接頭部位絕緣出現(xiàn)損破，在實(shí)際運(yùn)行會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的電纜安全事故。因此，必須對高壓電纜的安裝敷設(shè)工作加強(qiáng)監(jiān)管，對于容易出現(xiàn)問題的電纜頭制作，必須嚴(yán)格依據(jù)國家相關(guān)施工工藝流程進(jìn)行施工，對于各個(gè)環(huán)節(jié)的施工工藝，必須嚴(yán)格按照國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品安裝調(diào)試技術(shù)要求組織實(shí)施，確保高壓電網(wǎng)安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的高效穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)展。

2.3電纜自身質(zhì)量問題引起的故障

實(shí)際應(yīng)用中，電纜自身的質(zhì)量問題也是造成電纜故障的主要原因。優(yōu)良的制造工藝和技術(shù)水平是高壓電纜具有高質(zhì)量、高安全和高穩(wěn)定性的基礎(chǔ)保障。但在實(shí)際生產(chǎn)制造過程中，生產(chǎn)企業(yè)為了降低成本，或者是由于企業(yè)自身的技術(shù)、工藝以及設(shè)備問題，導(dǎo)致生產(chǎn)出的電纜出現(xiàn)絕緣偏心、絕緣層存在雜質(zhì)、屏蔽層厚度不均勻、屏蔽體之間出現(xiàn)突起、交聯(lián)度不均勻、纜線金屬護(hù)套密封性能不良等問題。而這些在生產(chǎn)制造過程中形成的質(zhì)量缺陷，會(huì)在實(shí)際的施工與運(yùn)行過程中逐漸顯現(xiàn)出來，并且問題會(huì)越來越嚴(yán)重，最終形成故障，給高壓電纜的正常運(yùn)行造成巨大的安全隱患。所以，必須建立起高壓纜線以及附件在生產(chǎn)制造、方案設(shè)計(jì)、工藝標(biāo)準(zhǔn)、施工流程、監(jiān)理規(guī)則、交接驗(yàn)收等環(huán)節(jié)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，以保證生產(chǎn)高品質(zhì)的高壓纜線以及建設(shè)高質(zhì)量的施工工程，從而從根本上解決由于電纜自身的問題而導(dǎo)致的事故。

2.4過負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致的故障

特高壓輸電和交流柔性輸電等新技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用于區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)，這些因素都促使電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)也越發(fā)復(fù)雜。為了滿足巨大的供電需求，追求經(jīng)濟(jì)利益的最大化，大多數(shù)高壓電力電纜目前的現(xiàn)實(shí)狀況是過負(fù)荷運(yùn)行，而且很多電纜在投入運(yùn)行后很少有過維護(hù)。載流量是重要的電力電纜線路參數(shù)，高壓電纜突然出現(xiàn)過載，大量電流回流會(huì)導(dǎo)致輸電線溫度急劇升高，造成介質(zhì)發(fā)熱不穩(wěn)定，氧化降解反應(yīng)加劇，分子微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，各項(xiàng)性能指標(biāo)大幅度下降。并隨著高壓電線網(wǎng)絡(luò)急劇擴(kuò)散，高壓輸電線路將會(huì)因不堪重負(fù)而燒斷。尤其是在運(yùn)行條件惡劣、散熱條件不好的環(huán)境下，高負(fù)荷運(yùn)行的電纜會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，電纜溫度會(huì)急劇上升，這會(huì)加劇電纜老化的速度，造成極大的安全隱患。這就要求我們必須建設(shè)科學(xué)合理的輸電網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)管理，科學(xué)規(guī)范的進(jìn)行電力調(diào)度，采用多種檢測技術(shù)，全方位檢測電網(wǎng)負(fù)荷，使其長期、穩(wěn)定、高效、安全的運(yùn)行。

3　結(jié)語

電纜供電是目前普遍采用的一種供電方式，電力電纜作為電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，它的安全穩(wěn)定運(yùn)行，是國民生產(chǎn)生活的基本保證。高壓電纜已成為整個(gè)電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，為了確保供電可靠性，必須從電纜的生產(chǎn)制造、規(guī)劃設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、竣工驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)等各個(gè)階段，采取實(shí)質(zhì)有效的措施，對高壓電纜進(jìn)行精細(xì)化管理，全方位、多角度防止電網(wǎng)出現(xiàn)故障。同時(shí)，還應(yīng)引入先進(jìn)的在線監(jiān)測技術(shù)設(shè)備和管理理念，加強(qiáng)電力高壓電纜的管理工作，建立相應(yīng)的巡查機(jī)制，及時(shí)對高壓電纜進(jìn)行管理和維護(hù)。確保高壓電網(wǎng)安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)、高效穩(wěn)定的運(yùn)行發(fā)展。

[1]李浪.高壓電力電纜故障原因分析和實(shí)驗(yàn)方法的研究[D].成都:西南交通大學(xué),2013.

[2]陳漢.城市電網(wǎng)高壓電纜運(yùn)維技術(shù)探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014(20)173

[3]王家俊.城市電網(wǎng)高壓電纜運(yùn)維技術(shù)探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2014(32)70-71

郝雪峰（1981-），男，本科，助理工程師，主要研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。