電力電纜運(yùn)行、故障及試驗(yàn)探討

董潔琛

摘? 要：電力電纜是當(dāng)前城市供電網(wǎng)絡(luò)采用的主要方式，本文對電力電纜發(fā)展進(jìn)行了簡單地介紹，并對電力電纜附件進(jìn)行分析，然后對電力電纜故障統(tǒng)計和電力電纜試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電力電纜;運(yùn)行故障;試驗(yàn)

最近一些年來，我國經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，對于電力的需求也不提升，電力短缺現(xiàn)象比較突出。在進(jìn)行城市化建設(shè)時，應(yīng)該為人們營造出良好的生存環(huán)境，地下鋪設(shè)的電力電纜不斷取代了架空線路，為創(chuàng)建整潔的市容創(chuàng)造了條件，城市地下電纜管網(wǎng)的是對電網(wǎng)技術(shù)水平進(jìn)行衡量的重要指標(biāo)。尤其是XLPE絕緣電纜可以實(shí)現(xiàn)較大的輸送容量，不存在落差方面的約束，可以實(shí)現(xiàn)較為安全的運(yùn)行，具有較長的使用壽命，已經(jīng)得到了人們的廣泛認(rèn)可。

1電力電纜發(fā)展簡史

早在十九世紀(jì)，國外就有學(xué)者提出了采用螺旋紙帶絕緣的構(gòu)想，并在1890年就生產(chǎn)出10kV同軸電纜，并應(yīng)用在英國的倫敦市。進(jìn)入到二十世紀(jì)，又提出了中空的充油電纜，從而解決了高壓及超高壓電力輸送問題，之后地下鋪設(shè)的地下電纜電壓等級在不斷提升。進(jìn)入到二十世紀(jì)中期，瑞典生產(chǎn)的電纜等級達(dá)到了380kV。近期，美國及加拿大的電纜電壓等級已經(jīng)達(dá)到了530kV左右，現(xiàn)有的技術(shù)可以使地下鋪設(shè)電纜電壓等級達(dá)到了1100kV，意大利已經(jīng)應(yīng)用并安裝了該種電纜。地下電力電纜輸配電技術(shù)經(jīng)過一個多世紀(jì)的發(fā)展，電纜絕緣材料從油紙、不滴流油紙、充油及充氣絕緣，再到擠出電纜等，電壓等級從原來的幾百伏電壓變成現(xiàn)在的500kV特高壓。特別是二十世紀(jì)70年代左右，隨著材料及電子技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了電力電纜制造技術(shù)發(fā)展。我國在十九世紀(jì)末期，在上海市應(yīng)用了低壓路燈電力電纜，成為國內(nèi)應(yīng)用地下電纜供電的開端。到了二十世紀(jì)中期，國內(nèi)的6kV油紙絕緣電力首次問世，在1953年制造出10kV油紙絕緣電纜，1969年，國內(nèi)生產(chǎn)的330kV充油電纜得到應(yīng)用，在1982年開始對500kV充油電纜進(jìn)行測試。國內(nèi)的XLPE電纜技術(shù)雖然開始的比較晚，在1970年，國內(nèi)開始生產(chǎn)10-35kV交聯(lián)電纜，在1985年，在南京、廣州等多個城市把110kV電纜投入使用，之后在發(fā)電機(jī)、變電站等場合進(jìn)入了220-500kV的XLPE電纜。在二十世紀(jì)90年代，國內(nèi)的首個自主生產(chǎn)的110kV XLPE今年纜在首鋼進(jìn)行了 應(yīng)用，在1996年，我國生產(chǎn)的220kVXLPE電力電纜通過技術(shù)部門的鑒定，并在2002年經(jīng)過武漢高壓研究進(jìn)行試驗(yàn)及驗(yàn)收，并開始進(jìn)行推廣和應(yīng)用。上海市為了舉辦世博會，把市區(qū)內(nèi)的架空輸電線路都改用地下電纜進(jìn)行供電，北京為舉辦奧運(yùn)會把四環(huán)內(nèi)的架空線路轉(zhuǎn)成地下電力電纜配電。

2電力電纜附件概述

電力電纜線路是由電纜本體、附件（主要有中間接頭及終端）、輸配電線路和電力設(shè)備構(gòu)成。生產(chǎn)制造電力電纜附件的廠家較多，隨著我國對電力電纜進(jìn)行規(guī)范，很多電纜命名正在不斷進(jìn)行規(guī)范。很多國家都應(yīng)用XLPE電力電纜實(shí)現(xiàn)對地下的送電，所以，應(yīng)該把電力電纜附件作重要內(nèi)容，電力電纜附件具備的絕緣保護(hù)結(jié)構(gòu)來對附件進(jìn)行合理的劃分，高壓、超高壓XLPE電纜附件可以分成預(yù)制型、繞包型及裝配型三個類型 。同時，中低壓XLPE電纜附件也被分成預(yù)制型、繞包型 、模塑型及熱縮型四個類型。XLPE電力電纜附件的技術(shù)關(guān)鍵為絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)的電場應(yīng)力控制，大多采用幾何電場應(yīng)力控制錐及參數(shù)型電場應(yīng)力控制管兩個辦法。國內(nèi)的XLPE電力電纜故障種類及數(shù)量來看，電纜中間接頭故障占到了27%，多層固體復(fù)合介質(zhì)沿面進(jìn)行放電的原因，是引起中間接頭被擊穿主要原因，為電纜接頭故障的97%，所以，電力電纜附件的研究工作主要調(diào)節(jié)及持續(xù)使應(yīng)力錐及電纜主絕緣結(jié)合面間的壓強(qiáng)，采用何種材料取代硅脂材料和沿面放電的問題。

3電力電纜故障統(tǒng)計

我國與發(fā)達(dá)國家地下電力電纜出現(xiàn)故障進(jìn)行比較來看，故障率可高出10倍左右。引起電纜故障率高的原因主要為：1）上世紀(jì)70-80年代，投入使用的XLPE絕緣電纜是采用1+2擠出設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的，應(yīng)用濕法蒸汽交聯(lián)制造工藝，約有長度為3.7萬公里長的質(zhì)量無法保證的電纜應(yīng)用在供電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，很多電纜已經(jīng)進(jìn)入到故障高發(fā)時期。2）約有72%的電纜經(jīng)常工作在超負(fù)荷狀態(tài)，沒有對其進(jìn)行有效的維護(hù)。而且，受制于投資規(guī)模方面的制約，很多城市把原來應(yīng)用的6kV油紙絕緣電纜提高到10kV電壓系統(tǒng)當(dāng)中，從而使電纜供電線路運(yùn)行故障次數(shù)提升。3）國內(nèi)在進(jìn)行城市規(guī)劃時，市政供水、綠化、通信等方面的基建工程會使電力電纜管道受到破壞，該種故障機(jī)率較高。4）沒有對電力電纜提高重視，電纜的安全質(zhì)量及維護(hù)水平不高。由于我國電纜制造業(yè)得到了較大的進(jìn)步，電纜本體絕緣生產(chǎn)缺陷及電纜附件的安裝質(zhì)量引起的故障正在不斷減少。

如果不存在外力破壞，電力電纜在應(yīng)用后的1-5年是最容易出現(xiàn)故障的，主要是由于電纜本體和附件質(zhì)量和安裝問題。而投入應(yīng)用后的5-25年，電纜進(jìn)入到穩(wěn)定的工作時期，出現(xiàn)故障的機(jī)率也顯著減少，故障的主要原因?yàn)闃渲罾匣案郊艹倍a(chǎn)生的沿面放電。如果電纜應(yīng)用25年，電纜樹枝狀老化問題會變得更加嚴(yán)重，出現(xiàn)故障的可能性也會增加。

4 XLPE電力電纜試驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀

電纜試驗(yàn)技術(shù)沒有與電纜應(yīng)用技術(shù)及制造同步，國內(nèi)采用的XLPE絕緣電纜試驗(yàn)方法，還采用上世紀(jì)70年代的辦法，很多內(nèi)容都比較老舊，部分內(nèi)容還采用油紙絕緣電力電纜的試驗(yàn)辦法。在上世紀(jì)末，對電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程福建莆田地了修訂，只采用了很少的篇幅提到XLPE絕緣電纜投入使用后的預(yù)防性試驗(yàn)辦法，沒有很好的操作性。

電纜的試驗(yàn)按著試驗(yàn)方法可以劃分為離線及在線試驗(yàn)，按著試驗(yàn)性質(zhì)可以分成破壞及非破壞試驗(yàn)。XLPE絕緣電力電纜具有很大的容量，對試驗(yàn)設(shè)備要求較高，在對試驗(yàn)辦法及項(xiàng)目進(jìn)行選用時，應(yīng)該結(jié)合運(yùn)輸、試驗(yàn)場地、試驗(yàn)設(shè)備的重量及體積，并考慮試驗(yàn)條件等多個因素。當(dāng)前，直流耐壓試驗(yàn)是被各國認(rèn)可的無害試驗(yàn)手段，其它的試驗(yàn)方法還在探索當(dāng)中。

5結(jié)束語

綜上所述，電力電纜被應(yīng)用到多個領(lǐng)域，由于電纜的鋪設(shè)方式、運(yùn)行環(huán)境及和條件比較得雜，應(yīng)該建立起專業(yè)化的管理機(jī)制，從而保證電纜線路的正常供電。電纜故障的原因多是由于受到外力破壞、于電纜附件質(zhì)量存在缺陷或者安裝質(zhì)量引起的。電纜的試驗(yàn)最好采用直流耐壓試驗(yàn)，可以有效地發(fā)現(xiàn)電纜絕緣質(zhì)量問題。

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