高壓電力電纜故障原因分析和試驗對策

陳煒松

摘 要：高壓電力電纜可以說是電力系統(tǒng)中的一項重要組成部分，電力電纜的安全穩(wěn)定運行是保證國民生產(chǎn)的前提。文章分析了高壓電力電纜運行過程中故障出現(xiàn)的各種原因，并討論了幾種高壓電力電纜的試驗對策。

關鍵詞：高壓；電纜；故障；原因；試驗

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0111-02

1 引 言

近年來，隨著我國現(xiàn)代化建設的飛速發(fā)展，國民用電量也在急劇上升，推動了電力建設的不斷進步，加大了高壓電力電纜在電網(wǎng)輸變電系統(tǒng)中的應用。高壓電力電纜是十分重要的電力傳輸設備，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行重要前提和保障。高壓電力電纜在投入運行之前必定要經(jīng)歷生產(chǎn)、施工和試驗等諸多環(huán)節(jié)，如果其中任何一個環(huán)節(jié)中存在質(zhì)量問題，則必將導致其在運行過程中容易受到環(huán)境因素影響，從而造成絕緣老化，最終導致電力電纜運行故障的出現(xiàn)。

因此，為了保障電力電纜的安全穩(wěn)定運行，電力企業(yè)需要正確掌握電纜的運行狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)電纜故障，最重要的是要對高壓電力電纜的施工工藝、故障原因以及試驗對策進行深入研究。

2 高壓電力電纜故障概述

對于高壓電力電纜而言，在其投入運行之后將受到環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生絕緣老化，從而影響其運行壽命，這些環(huán)境因素包括光、熱、電、化學、機械等。

為了保證電力電纜的長期安全穩(wěn)定運行，除了其本身的優(yōu)良絕緣性能之外，還要求電力企業(yè)掌握正確的電纜敷設方法，并充分了解電纜運行時的熱性能。據(jù)統(tǒng)計，2015年全國主要城市的電纜故障原因如下，外力破壞占55%，附件質(zhì)量問題占29%，施工隱患占13%，電纜本身質(zhì)量問題占3%。

3 高壓電攬故障原因分析

3.1 外力破壞

通常電力電纜都鋪設于城市道路之中，經(jīng)常受到綠化、房地產(chǎn)、自來水、通信、煤氣和市政等施工影響，從而導致電力電纜易被破壞，這種外力破壞造成的電纜故障占55%，主要包括以下幾種：

①大多數(shù)的電纜短路和破壞都是由于一些未經(jīng)審查的機械開挖造成的；

②如果電纜安裝不夠牢靠，在外力作用下容易出現(xiàn)絕緣故障；

③對于直埋電纜而言，很可能由于車輛碾壓、地面下沉等原因而出現(xiàn)變形。

總結外力破壞造成的電纜故障原因為：第一，工程管理部門缺乏責任感，監(jiān)管不力；第二，市政工程的相關施工人員為了趕工期而違規(guī)進行機械開挖；第三，由于邊設計邊施工造成的施工信息不能及時共享。綜上所述，電力電纜的保護套會外力作用下發(fā)生破損，導致水分侵入到電纜之中，從而造成電纜運行故障。

3.2 電纜安裝及施工質(zhì)量問題

相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明由于電纜安裝和施工不當造成的電纜故障約占13%以上。如果電纜鋪設沒有按照合理的施工條件和規(guī)定來進行，會導致電纜壽命大大縮短，原因有以下幾點：

①電纜接頭設置不合理，比如在很近的距離內(nèi)安裝兩個接頭就是違規(guī)的；

②導體連接管之間接觸不好，主要原因是兩段電纜的連接處處理不當而存在的一些毛刺和尖角等；

③中間接頭密封不良，從而導致水分入侵，出現(xiàn)水樹，絕緣老化；

④電纜安裝環(huán)境的濕度比較大，容易導致局部潮濕，從而使絕緣性能變差；

⑤電纜保護殼發(fā)生破損，由于施工操作不合理造成的電纜保護外殼破損，會導致電纜內(nèi)部進水而出現(xiàn)故障。事實上，如果在電纜鋪設施工過程中能夠嚴格按照相關規(guī)范來進行，并注意電纜鋪設環(huán)境，上述由于施工不當而造成的電纜故障是完全能夠避免的。

3.3 電纜本身的質(zhì)量影響

由于電纜本身的質(zhì)量問題所導致的電纜事故是比較少見的，但確實存在且不容忽視。由于電纜質(zhì)量問題導致的電纜受潮使得電纜絕緣性能嚴重變差，以至于擊穿事故時有發(fā)生。長期運行實踐表明電纜本身的質(zhì)量問題也是造成電纜故障的原因之一，最常見的結果就是因質(zhì)量問題造成的電纜進水，從而導致電纜事故的發(fā)生。

在電網(wǎng)建設中基于這一問題的改造方法是采用新型交聯(lián)電纜取代過去的油紙絕緣電纜。由于國內(nèi)電纜生產(chǎn)廠家眾多，生產(chǎn)出來的電纜質(zhì)量也是參差不齊，因此廠家要嚴格控制電纜的生產(chǎn)過程，包括絕緣屏蔽層的表面處理、加工環(huán)境等問題，從而對電纜質(zhì)量進行嚴格把關。但是目前有不少生產(chǎn)廠家為了減少成本，生產(chǎn)的電纜存在諸多嚴重的質(zhì)量問題，包括絕緣層中存在區(qū)域微孔和雜質(zhì)超標等。

3.4 過負荷運行

根據(jù)高壓電力電纜長期以來的實際運行情況可以看出，高壓電力電纜多數(shù)情況下都處于過負荷的運行狀態(tài)，而且大多數(shù)電纜在投入運行后就缺乏維護，尤其在夏季高負荷運行時，散熱條件惡劣，運行條件又很差，產(chǎn)生的大量熱量又不能及時散熱，從而導致電纜溫度過高，加速了電纜老化，造成了安全隱患。

4 高壓電力電纜試驗方法

4.1 絕緣電阻測試

電纜的絕緣電阻測試可以對其受潮、老化情況進行有效判斷，從而正確地掌握電纜的絕緣性能。通過耐壓試驗比較耐壓前后的電阻變化可以對電纜內(nèi)部缺陷進行檢查。對于額定電壓為1.0 kV及以上的電纜，在測量時必須要使用2 500 V兆歐表來進行，電纜運行后要進行充分放電，將所有的對外聯(lián)接線全部拆除，并使用干燥清潔的布將電纜頭擦拭干凈，接著將鉛皮和非測試相的電纜芯一起接地，然后逐相進行測量。由于電纜的電容非常大，使用兆歐表進行測量操作時一定要勻速搖動。測量完成后，要先把火線斷開在停止搖動，防止電容電流對兆歐表進行反充電而導致?lián)u表被擊穿；每次測量完成后需要對電纜進行充分放電，而且操作過程中工作人員要必須使用絕緣工具，避免殘余電荷電擊事件的發(fā)生。

另外，為了提高測量的準確性可以通過在電纜芯端添加屏蔽層來實現(xiàn)。還有，如果電纜經(jīng)過長時間的大電流充電，通常開始時的兆歐表讀數(shù)不大，此時應該繼續(xù)搖動兆歐表，數(shù)值將逐漸增大直至穩(wěn)定不變。

4.2 電纜相位檢查

在電纜絕緣測試后即可開展電纜相位檢查工作。相位檢查主要是保證電纜兩端A、B、C相位一致，電纜頭的“黃”、“綠”、“紅”標示完全對應。電纜相位檢查的試驗方法基本上和絕緣電阻測試是一致的。首先把電纜尾端A相接地，分別測試A、B、C相對地絕緣電阻，測試結果A相對地絕緣0 MΩ，B、C兩相對地絕緣為55 000 MΩ。由此可判斷處本側為0 MΩ的相就是對側的接地相，即兩側均是A相。B、C相的相位檢查方法同A相。

由試驗數(shù)據(jù)分析可以看出，電纜兩側相位一致，見表1。

4.3 直流耐壓試驗與泄露電流試驗

直流耐壓試驗和泄露電流試驗是同時進行的，試驗方法也相同，兩者的測量重點不同，前者是測量耐受強度，一般會采用較大的實驗電壓；而測量泄漏電流是為了檢測絕緣狀況，不需較高的電壓。

直流耐壓試驗可以檢查電纜的抗電強度，是運行部門和施工單位常用的試驗方法之一。直流耐壓試驗電壓高、設備容量小，直流電場中電場是按照電阻分布的，而且分布比較均勻，如果電纜存在缺陷，那么電壓和缺陷部分是一種串聯(lián)在一些完好的部分上，從而使缺陷更加容易被發(fā)現(xiàn)。通常通過直流耐壓實驗可以發(fā)現(xiàn)電纜中的一些氣泡、機械損傷等局部缺陷。

測量電纜的泄漏電流是為了觀測不同電壓等級下的電流的變化情況，以及得到電流與電壓之間的關系。電纜缺陷主要表現(xiàn)為泄漏電流在分階段停留時幾乎不隨時間而下降，甚至增大；或者是在電壓上升時，電流不成比例的急劇上升。通常泄漏電流測量結果可以反映出電纜的老化和受潮情況。

5 結 語

隨著高壓電力電纜的性能被挖掘，其應用也越來越廣泛。因此，國內(nèi)電力企業(yè)必須加強電力電纜故障原因分析的研究，優(yōu)化試驗方法，在今后的高壓電力電纜在生產(chǎn)過程和現(xiàn)場施工中，減少電纜質(zhì)量問題，減少故障發(fā)生率，保證高壓電力電纜持續(xù)、穩(wěn)定的運行。

參考文獻：

[1] 卞佳音.高壓電力電纜故障監(jiān)測技術的研究[J].電子測試，

2015（24）：33-34.

[2] 王迪.高壓電力電纜故障分析及診斷處理[J].電子測試，2016

（10）：124-125.

[3] 劉欣.高壓電力電纜故障原因分析和試驗方法研究[J].低碳技術，2016

（8）：42-43.