配電電纜三年來故障分析及防范措施

【摘 要】配電網(wǎng)采用電纜供電是今后城鎮(zhèn)供電的發(fā)展方向，由于制造技術(shù)和施工、運行等諸多因素，電纜故障時有發(fā)生，影響安全用電。結(jié)合三門峽地區(qū)近三年來電纜故障情況，經(jīng)過統(tǒng)計分析，從設(shè)計、施工、運行等方面研究電纜故障原因，提出有效的防范措施，大幅提高電纜的安全運行時間，確保電網(wǎng)安全運行。

【關(guān)鍵詞】電力電纜；故障；措施；防范

1前言

近年來城鎮(zhèn)化成為發(fā)展的大趨勢，新興企業(yè)和居民用電負荷快速增長，10kV配電架空線路向多回路、大截面方向發(fā)展，但架空線路與城區(qū)整體規(guī)劃、道路建設(shè)、城市綠化等沖突增多，促使電力電纜快速發(fā)展，采用電力電纜將是今后城鎮(zhèn)供電的發(fā)展方向。電力電纜是進行電能傳輸與分配最為有效的載體[1]，但在方便供電的同時，故障率遠超架空線路，同時故障難以查找和處理，統(tǒng)計和研究電纜故障，采用切實可行的防范措施是設(shè)計、施工和運行單位面臨的長期課題。

2電力電纜故障統(tǒng)計

與架空線路相比電力電纜具有絕緣可靠、施工方便、占用通道少、運行維護簡單、并能美化城市環(huán)境等優(yōu)點[2]，在電網(wǎng)建設(shè)中得到廣泛應用，但電纜在運行過程中因制造質(zhì)量、安裝敷設(shè)、外力破壞等原因易引起故障，同時電纜故障輕則引起供電中斷，重則引起火災或人員傷亡事故常造成較大損失。通過對三門峽地區(qū)2012-2014年間26次電纜故障情況進行統(tǒng)計，引起故障的主要原因由產(chǎn)品質(zhì)量、施工工藝、外力破壞和高電壓過負荷四方面造成的，所占比例超過96.2%。

3電纜故障分析

3.1產(chǎn)品質(zhì)量問題

電纜本身的質(zhì)量問題主要有電纜本體和絕緣老化兩種原因，由于目前設(shè)備招標常采用最低價中標，致使某些電纜廠家使用不合格或劣質(zhì)原材料，電纜保護層有雜質(zhì)、氣泡或厚度不均勻等情況[3]。如2013年9月10-11日，在黃河路、上陽路連續(xù)發(fā)生兩次電纜故障，經(jīng)查所用電纜外層絕緣皮厚度不夠，絕緣強度不足，造成夏季負荷高峰期電纜擊穿。

電纜老化現(xiàn)象存在問題較多，主要是：

（1）電纜長期在高溫或高電壓作用下易產(chǎn)生局部放電，引起絕緣老化；（2）部分電纜受運行環(huán)境影響，長期浸泡在水中或水分侵入，使絕緣纖維產(chǎn)生水解，在電場集中處形成“水樹枝”現(xiàn)象，造成絕緣擊穿。

據(jù)統(tǒng)計，在電纜使用1-5年內(nèi)是最容易發(fā)生運行故障的時間段，電纜附件質(zhì)量不好、電纜護層和電纜敷設(shè)安裝質(zhì)量問題是主要矛盾，電纜本體和附件運行后5-25年穩(wěn)定時期，電纜本體樹枝狀會因為呼吸效應而沿面放電進而老化擊穿是運行主要故障；運行大于25年后，樹枝狀老化現(xiàn)象嚴重發(fā)生，電力電纜運行故障大幅上升。

3.2施工工藝問題

施工工藝問題主要有接頭制作不規(guī)范和作業(yè)造成電纜機械損傷兩種。據(jù)統(tǒng)計在2014年中有3起因接頭原因引起電纜故障，2起為終端頭故障，1起為電纜中間接頭故障。由于電纜絕緣材料和電纜頭材質(zhì)材料不同，熱脹冷縮系數(shù)不同，長期運行電纜和電纜頭間產(chǎn)生間隙，發(fā)生樹狀爬電，引發(fā)電纜放電擊穿[3]；電纜頭制作工藝不規(guī)范，剝離半導體時損傷電纜絕緣，或半導體剝離長度不夠，絕緣表面存在微粒、灰塵、水蒸汽等雜質(zhì)，導致接頭制作出現(xiàn)工藝和操作缺陷，使得電纜絕緣強度不夠，造成運行時會在薄弱環(huán)節(jié)處絕緣擊穿[4]；施工隊伍在電纜敷設(shè)過程中未按要求和施工規(guī)范進行，用力不當或牽引力過大，使用的敷設(shè)工具不當或野蠻施工等原因造成電纜的機械損傷，特別是目前電纜施工在穿越道路時多采用頂管敷設(shè)方式，在長距離頂管敷設(shè)時，牽引力量過大常常會對電纜造成損傷，有些損傷很輕微當時未造成故障，要在數(shù)月甚至幾年后損傷部位才發(fā)展到鎧裝、鉛護套穿孔，潮氣侵入導致?lián)p傷部位崩潰形成故障[5]，這類故障在10kV電纜居多。

由幾年的運行分析來看，電纜施工敷設(shè)安裝時不規(guī)劃施工，容易造成機械損傷，在直埋電纜上搞土建施工極易將運行中的電纜損傷，若損傷不嚴重，要在幾個月甚至幾年才會導致?lián)p傷部位徹底擊穿形成故障，有時破壞嚴重可能發(fā)生短路故障，直接影響安全用電。

3.3外力破壞

三年來三門峽地區(qū)10kV電纜故障外力破壞13起占50%，外力破壞為電纜故障的主要原因，如2014年3月份在進行仰韶大街拓寬工程中，Ⅱ韶城電纜一周之內(nèi)被挖掘機挖斷2次。近幾年來由于城市建設(shè)項目開工較多，市政建設(shè)的不斷發(fā)展，在道路、管道、房屋建設(shè)中施工機械大量使用，施工單位在不明地下管線情況下施工或有些素質(zhì)不高施工隊野蠻施工，經(jīng)常對電纜造成破壞，導致供電中斷。

3.4高電壓、過負荷運行

電纜在實際運行過程中會遇到各種情況，有時候會遭到雷擊、高溫、諧振等現(xiàn)象，這時候電纜內(nèi)電壓會急劇升高，導致電纜溫度升高，超過電纜能承受的溫度引起絕緣迅速老化，造成電纜故障。

因新增負荷等原因造成電纜長期過負荷運行，超負荷運行，由于電流的熱效應，負載電流通過電纜時必然導致導體發(fā)熱，同時電荷的集膚效應及鋼鎧的渦流損耗、絕緣介質(zhì)損耗也會產(chǎn)生附加熱量，從而使電纜溫度升高，長期超負荷運行時，過高的溫度會加速絕緣老化，以至絕緣擊穿，特別是在炎熱的夏季，外部溫度加上電纜自身的溫度，往往會造成電纜薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)一定的損壞，主要與表現(xiàn)在以下方面：

（1）導線接點損壞；（2）加速電纜保護絕緣的老化；（3）使電纜鉛包膨脹；（4）使電纜終端頭絕緣膠膨脹脹裂。

4制定有效的防范措施

4.1嚴格設(shè)計提高標準

減少電力電纜故障的首要措施是在圖紙設(shè)計階段提高電纜的設(shè)計要求。只有在設(shè)計中高標準、嚴要求，重視電纜的選型，結(jié)合具體安裝位置、負荷，設(shè)計不同的敷設(shè)方式：

（1）如直埋電纜多采用鋪沙蓋磚方式，但當電纜穿越道路或易施工路段時，可考慮鋪沙蓋水泥板方式，有效增大電纜保護面積和強度，同時密設(shè)電纜標志樁，減少外力破壞；

（2）避免電纜經(jīng)過高溫、腐蝕、潮濕地區(qū)；

（3）選用高一級型號，選擇有質(zhì)量保障的廠家，可對招標提出合理建議，同時結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃考慮負荷發(fā)展裕量，按1.3-1.5倍裕量選擇電纜盡量滿足負荷增長需要，避免電纜過負荷現(xiàn)象出現(xiàn)；

（4）嚴重污穢地區(qū)，增加電纜增加接護管的長度或絕緣強度。

4.2嚴把質(zhì)量環(huán)節(jié)避免不良產(chǎn)品使用

用電安全關(guān)系人民生命財產(chǎn)安全，不可以小失大，在選擇電纜材料時應選用質(zhì)量符合國家標準要求的合格產(chǎn)品，從招標入手，入庫檢查、現(xiàn)場檢驗、試驗調(diào)試等各個環(huán)節(jié)嚴控質(zhì)量，杜絕不合格產(chǎn)品進入電力市場；根據(jù)電網(wǎng)不同的運行環(huán)境選擇合適的電纜[6]，在電纜材料和電纜頭的材料選擇都要適宜本地區(qū)氣候特點，特殊地方使用的電纜如防火用電纜應選耐火阻燃型，電纜存在受力時可選用鋼絲鎧裝型等，才能有效提高運行時間和運行效率，確保運行安全。

4.3加強施工管理建立四級負責制

電纜施工的好壞直接影響著電纜的運行壽命，應把電纜作業(yè)列入特種作業(yè)，嚴格按照國家規(guī)范標準和廠家說明書施工，加強監(jiān)理指導，在電纜施工中建議實行四級負責制，一是電纜運輸、落地交接負責制；二是現(xiàn)場監(jiān)理，帶班責任人簽收制；三是施工人員現(xiàn)場管控，質(zhì)量核準制；四是送電前運行檢修交接制。通過四級負責制，從電纜入庫、交接、施工、試驗、驗收、交接等環(huán)節(jié)層層把關(guān)，消除在施工制作環(huán)節(jié)存在的問題，避免人為因素造成電纜帶病運行，最大限度的保證電纜施工質(zhì)量和運行完好。

4.4規(guī)范運行管理建立安全保障體系

電纜施工完畢后及時采取保護措施，如在電纜通道上采取明顯標識如標識牌、標志樁等，對電纜加以保護，避免外力破壞；建立調(diào)度電纜負荷監(jiān)控運行記錄，對運行中的電纜嚴禁過負荷，負荷高峰期安排專人進行電纜巡檢，必要時對電纜關(guān)鍵部位進行紅外測溫，發(fā)現(xiàn)故障及時處理；每年組織專家對電纜運行記錄進行分析，判斷電纜運行情況及使用壽命，對運行超過20年年限的電纜，要及時安排資金進行更換。

5結(jié)語

電力電纜的重要性和安全性必將引起供用電各方關(guān)注和重視，電纜的安全運行是保障安全用電的前提條件，因此電纜故障問題是大家重視和研究的方向。本文結(jié)合三門峽地區(qū)近三年來電纜故障類型，從分析故障原因入手，在設(shè)計、施工、運行等方面提出一些解決電纜故障的有效措施，希望對提高電纜安全運行有所幫助。

參考文獻：

[1]張瑞喜，分析和思考電力電纜故障的預防及預防檢測[J]，城市地理，2014（14）：159-160。

[2]張俊峰，電力電纜故障分析與探討[J]，華東科技，2014（06）：

298-299。

[3]吳南，電力電纜故障的診斷及防范[J]，電力科技，2014（09）：

321-322。

[4]張恩杰，高壓電力電纜故障原因分析[J]，硅谷，2014（16）：

190-191。

[5]夏新民，電力電纜選型與敷設(shè)[M]，化學工業(yè)出版社，2012：237。

[6]白云，淺析電力電纜故障查找及處理方法[J]，中國科技博覽，2014（06）：407。

第一作者簡介：

董青峰：1976年9月，男，工程師，從事電力工程規(guī)劃設(shè)計工作10年。