110kV及以上高壓交聯(lián)電纜故障探析

朱曉華

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展及電網(wǎng)建設(shè)的日益完善，電纜線(xiàn)路在城市電網(wǎng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中，交聯(lián)電纜以自身獨(dú)特的優(yōu)越性逐步替代油浸紙絕緣電纜，廣泛應(yīng)用于110kV及以上高壓電纜線(xiàn)路中，為供電可靠、城市美化做出了突出貢獻(xiàn)。為了充分發(fā)揮交聯(lián)電纜的積極作用，文章從生產(chǎn)制造、施工調(diào)試、外力破壞、設(shè)計(jì)四方面入手，簡(jiǎn)要分析了110kV及以上高壓交聯(lián)電纜故障，并提出了可行的防治措施。

關(guān)鍵詞：交聯(lián)電纜；故障；原因

近年來(lái)，我國(guó)的用電量逐漸增加，根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2014年我國(guó)全社會(huì)用電量55233億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)3.8%。在用電需求越來(lái)越高的背景下，我國(guó)城市電網(wǎng)建設(shè)呈現(xiàn)前所未有的發(fā)展勢(shì)頭?？紤]到城市高樓密集，為了節(jié)省城市空間、美化城市，高壓輸電線(xiàn)路越來(lái)越傾向于向地下發(fā)展。與架空輸電線(xiàn)路相比，電纜線(xiàn)路具有占地面積小、供電安全可靠、敷設(shè)方便、美化城市等顯著優(yōu)點(diǎn)，在城市電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛。但是，地下電纜一旦發(fā)生故障，故障查找及搶修所花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，帶來(lái)的危害程度更為嚴(yán)重。為此，110kV及以上高壓交聯(lián)電纜運(yùn)行使用中，應(yīng)加強(qiáng)故障分析，采取相應(yīng)控制措施以及時(shí)消除運(yùn)行中的安全隱患，有效的規(guī)避運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，確保高壓交聯(lián)電纜運(yùn)行安全可靠。

1 110kV及以上高壓交聯(lián)電纜線(xiàn)路應(yīng)用

目前，從城市已經(jīng)投入運(yùn)行的電纜線(xiàn)路運(yùn)行情況看，國(guó)內(nèi)電纜運(yùn)行可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。110kV及以上高壓輸電線(xiàn)路中，交聯(lián)電纜以?xún)?yōu)越的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，逐步替代油浸紙絕緣電纜，為高壓輸電安全提供了進(jìn)一步保障。但是，隨著高壓交聯(lián)電纜規(guī)模越大，運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，其在城市覆蓋范圍變大，地下線(xiàn)路變多，由于電纜維護(hù)點(diǎn)分散，為高壓交聯(lián)電纜故障查找及搶修帶來(lái)了一定難度。

調(diào)查顯示，國(guó)產(chǎn)交聯(lián)電纜的擊穿故障率高達(dá)0.5次/年-100km左右，西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家已下降到0.2次/年-100km，主要是國(guó)內(nèi)交聯(lián)電纜生產(chǎn)環(huán)境較差，雜質(zhì)易進(jìn)入電纜絕緣，降低了電纜的絕緣性能。110kV及以上高壓輸電線(xiàn)路使用的交聯(lián)電纜以國(guó)產(chǎn)為主，無(wú)形中加大了110kV及以上高壓交聯(lián)電纜故障率，對(duì)城市供電影響巨大。加強(qiáng)110kV及以上高壓交聯(lián)電纜故障研究勢(shì)在必行，這是供電可靠提出的必然要求，也是推動(dòng)城市電網(wǎng)建設(shè)的必需條件。

2 110kV及以上高壓交聯(lián)電纜故障

在實(shí)際運(yùn)行中，110kV及以上高壓交聯(lián)電纜故障表現(xiàn)是多種多樣的，故障不同，原因不同?；诙嗄旯ぷ鹘?jīng)驗(yàn)，110kV及以上高壓交聯(lián)電纜故障發(fā)生概率呈現(xiàn)陳“高-低-高”特征。投入運(yùn)行初期，交聯(lián)電纜本體質(zhì)量缺陷及敷設(shè)安裝問(wèn)題造引發(fā)故障，故障發(fā)生概率較高；投入運(yùn)行中期，交聯(lián)電纜本體及附件運(yùn)行性能穩(wěn)定，故障發(fā)生概率相對(duì)較低；投入運(yùn)行后期，交聯(lián)電纜本體及附件逐漸老化，使用性能下降，故障發(fā)生概率有所提高。整個(gè)運(yùn)行期間，易發(fā)生故障的部位主要是交聯(lián)電纜本體、接頭、終端等，究其原因，主要在于生產(chǎn)制造、安裝調(diào)試、外力破壞、設(shè)計(jì)等方面。

3 生產(chǎn)制造造成的故障

3.1 本體缺陷

從技術(shù)條件看，我國(guó)高壓交聯(lián)電纜生產(chǎn)制造在原材料、機(jī)械設(shè)備上已經(jīng)比較成熟，出廠前經(jīng)過(guò)交流耐壓試驗(yàn)，合格后才允許流向市場(chǎng)，一般不會(huì)出現(xiàn)交聯(lián)電纜本體存在質(zhì)量缺陷的問(wèn)題。但是，由于生產(chǎn)環(huán)境較差，技術(shù)人員檢驗(yàn)不到位等，交聯(lián)電纜生產(chǎn)制造中易出現(xiàn)絕緣偏心、絕緣內(nèi)有雜質(zhì)、交聯(lián)度不均勻、電纜金屬護(hù)套密封不良等問(wèn)題，導(dǎo)致高壓電纜投入運(yùn)行后不久就出現(xiàn)故障。

案例：某110kV高壓交聯(lián)電纜竣工后，通過(guò)了交流耐壓試驗(yàn)，正式投入運(yùn)行24h后，發(fā)生電纜本體擊穿事故。經(jīng)過(guò)故障原因分析，是由電纜內(nèi)外屏存在雜質(zhì)引起的，電纜絕緣性能部分損壞。

3.2 接頭缺陷

受生產(chǎn)工藝及較差的生產(chǎn)環(huán)境等影響，高壓交聯(lián)電纜接頭生產(chǎn)制造中，絕緣帶層易進(jìn)入雜質(zhì)，或存在氣隙。投入運(yùn)行后，電纜絕緣屏蔽斷口處常常容易發(fā)生故障。

案例：某110kV高壓交聯(lián)電纜線(xiàn)路采用的是預(yù)制式中間接頭，投入運(yùn)行一年后，硅橡膠應(yīng)力錐被擊穿。技術(shù)人員解刨應(yīng)力錐本體后，發(fā)現(xiàn)接頭存在滑閃放電現(xiàn)象，是硅橡膠應(yīng)力錐被擊穿的主要原因。

3.3 安裝調(diào)試造成的故障

高壓交聯(lián)電纜安裝工藝要求高，由于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境受限、施工隊(duì)伍技術(shù)水平，敷設(shè)安裝時(shí)常因工藝操作不當(dāng)而出現(xiàn)電纜本體彎曲半徑偏小、附件安裝錯(cuò)誤、電纜外護(hù)套劃傷等現(xiàn)象，造成電纜本體出現(xiàn)機(jī)械應(yīng)力內(nèi)傷、電纜受潮等，容易引發(fā)電纜運(yùn)行故障。

案例：某220kV高壓交聯(lián)電纜線(xiàn)路投入運(yùn)行11個(gè)月，絕緣屏蔽末端上部發(fā)生擊穿故障。解刨終端后，確認(rèn)事故原因是安裝時(shí)沒(méi)有把應(yīng)力錐彈簧機(jī)構(gòu)鎖死，降低了應(yīng)力錐與電纜絕緣結(jié)合界面的強(qiáng)度，造成界面放電而發(fā)生擊穿故障。

3.4 外力破壞造成的故障

外力破壞是導(dǎo)致110kV及以上高壓交聯(lián)電纜故障發(fā)生的主要原因。電纜主要敷設(shè)在地下，隱蔽性較強(qiáng)。敷設(shè)的電纜線(xiàn)路由于竣工資料不全、線(xiàn)路變動(dòng)卻沒(méi)有及時(shí)記錄等原因，現(xiàn)今大規(guī)模的城市規(guī)劃建設(shè)工作極容易損壞電纜線(xiàn)路。特別是直埋敷設(shè)方式的高壓交聯(lián)電纜最易遭到外力破壞，在電纜溝槽和隧道內(nèi)的高壓交聯(lián)電纜相對(duì)不宜受到外力破壞。

案例：2010年，某地建設(shè)工廠，施工單位進(jìn)行地基施工時(shí)，錨桿直接打穿電纜隧道側(cè)壁，回拉錨桿時(shí)致使高壓交聯(lián)電纜嚴(yán)重變形、損壞，造成該片大面積停電，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生了極大的破壞影響。

3.5 設(shè)計(jì)因素造成的故障

部分設(shè)計(jì)單位缺乏專(zhuān)業(yè)的電纜專(zhuān)業(yè)知識(shí)，沒(méi)有單獨(dú)的電纜設(shè)計(jì)，而是把電纜放在變電中進(jìn)行設(shè)計(jì)，或是對(duì)敷設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、氣候條件考慮不周全，造成電纜設(shè)計(jì)與實(shí)際不符，易埋下安全隱患。我國(guó)高壓交聯(lián)電纜設(shè)計(jì)技術(shù)水平不高已經(jīng)有目共睹，不高的設(shè)計(jì)水平，極容易造成高壓交聯(lián)電纜存在設(shè)計(jì)上的缺陷，這對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行的影響是致命的。

案例：某110kV高壓交聯(lián)電纜竣工運(yùn)行1個(gè)月后發(fā)生故障，技術(shù)人員維修中發(fā)現(xiàn)電纜系統(tǒng)設(shè)計(jì)中沒(méi)有設(shè)計(jì)接地點(diǎn)，高壓交聯(lián)電纜在運(yùn)行1個(gè)月期間一直被當(dāng)做母線(xiàn)使用，電纜金屬護(hù)套對(duì)地放電，最終兩設(shè)備絕緣燒穿。

4 110kV及以上高壓交聯(lián)電纜故障防治措施

針對(duì)以上故障表現(xiàn)及原因，為維護(hù)110kV及以上高壓交聯(lián)電纜線(xiàn)路運(yùn)行安全，除了提高高壓交聯(lián)電纜設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制作水平，減少質(zhì)量缺陷外，還可以采取以下措施：加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)，確保電纜生產(chǎn)質(zhì)量；采用新的交流耐壓試驗(yàn)手段，確保電纜使用性能良好；提高設(shè)計(jì)圖深度和敷設(shè)安裝質(zhì)量，杜絕因工作失誤等主觀原因降低電纜性能，使高壓交聯(lián)電纜具備良好的絕緣性能；加大運(yùn)行檢測(cè)力度，實(shí)時(shí)了解電纜運(yùn)行狀態(tài)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患。

5 結(jié)束語(yǔ)

110kV及以上高壓交聯(lián)電纜線(xiàn)路在城市電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛，為保證運(yùn)行安全，應(yīng)針對(duì)故障原因采取有效的防治措施，及時(shí)規(guī)避運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。在今后發(fā)展中，應(yīng)加大科研力度，積極汲取西方國(guó)家先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高我國(guó)高壓交聯(lián)電纜生產(chǎn)技術(shù)技術(shù)，使之滿(mǎn)足我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行需求。

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