電力電纜故障及預(yù)防措施

姚海鷹 陳良

摘要：國家改革開放的進(jìn)一步深入和擴大，國民經(jīng)濟對電力需求不斷增加，電網(wǎng)規(guī)模越來越大，電力電纜線路規(guī)模也隨之?dāng)U大，如果電力線路發(fā)生故障將對國民經(jīng)濟及人們生活帶來嚴(yán)重的影響，所以電纜線路的安全問題成為一個關(guān)注點，因此，本文主要對電力電纜發(fā)生故障的原因進(jìn)行分析并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：電力電纜；故障；預(yù)防措施

一、絕緣故障原因分析

導(dǎo)致電纜出現(xiàn)故障的原因有很多，并且通常都是多個因素共同作用所導(dǎo)致的，如果不能夠合理處理就可能使得電氣事故發(fā)生較為頻繁，為企業(yè)及人們生活帶來極大的損害，所以對電纜故障產(chǎn)生原因進(jìn)行分析是必不可少，通過對各種電纜故障的分析與總結(jié)，可以更好預(yù)防故障的發(fā)生，總的來講導(dǎo)致電纜故障的原因有以下幾種：

1、電纜絕緣故障

絕緣老化主要分為樹枝狀老化、電熱老化及絕緣材料老化。電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降，當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝鼓等化學(xué)物質(zhì)，腐蝕絕緣層，同時絕緣中水分使絕緣纖維產(chǎn)生分解造成絕緣強度下降。

過熱會加速絕緣老化變質(zhì)。電纜絕緣內(nèi)部氣隙產(chǎn)生的電游離會造成局部過熱，使絕緣材料碳化，引起絕緣強度下降。電纜過負(fù)荷是電纜過熱重要因素。安裝于電纜密集區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜、電纜路徑與熱力管道并行或交叉且無有效隔熱措施等都會使電纜過熱而加速絕緣層損壞。

引起絕緣老化主要原因有：

（1）電纜設(shè)計選型不當(dāng)，導(dǎo)致電纜長期在過電壓下工作；

（2）電纜線路周圍靠近熱源，使電纜局部或整個電纜線路長期受熱而過早老化；（3）電纜工作在具有可與絕緣起不良化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境中而過早老化；

（4）多根電纜并列運行時，其中一根或數(shù)根接觸不良，造成其它與其并列電纜過負(fù)荷運行；

（5）電纜附件制作時，電纜連接管壓接不牢，造成接觸電阻增大而引起過熱。

2、電纜附件問題

（1）電纜中間接頭、終端頭制作質(zhì)量不高

（a）剝離外半導(dǎo)層時，損傷下層絕緣或絕緣表面有半道微粒、灰塵等雜質(zhì)，或者半導(dǎo)電層去除距離短，爬電距離不夠，在試驗或投入運行后，其中雜質(zhì)在強大的電場作用下發(fā)生游離，產(chǎn)生電樹枝；

（b）制作過程中，金屬連接管壓接質(zhì)量不良，使接頭接觸電阻過大而發(fā)熱，或熱收縮過度等造成絕緣碳化，從而使絕緣層老化擊穿，導(dǎo)致電纜接地或相間短路故障，同時有可能傷及附近的其它電纜；

（c）電纜接頭工藝不標(biāo)準(zhǔn)，密封不規(guī)范，使絕緣內(nèi)部受到潮氣、水分的侵入，引起中間接頭絕緣受潮劣化。嚴(yán)重情況下，電纜主絕緣內(nèi)部大面積進(jìn)水，導(dǎo)致主絕緣整體受潮絕緣降低，最終發(fā)生電纜擊穿故障；

（d）導(dǎo)體連接管處理工藝不良。導(dǎo)體連接管壓接模具選用不合理，棱角打磨不平整，特別是在壓接模具邊緣處，局部有尖角、毛刺、突起，極易造成該部位電場不均勻，運行中產(chǎn)生局部放電，使絕緣老化，絕緣性能下降，發(fā)生擊穿故障；（e）安裝尺寸錯誤，應(yīng)力管安裝位置太偏下或應(yīng)力錐未有效與半道層斷口搭接，造成電纜半導(dǎo)電斷口部位應(yīng)力沒有可靠疏散，在試驗或長期運行中，斷口部位產(chǎn)生嚴(yán)重電暈放電，導(dǎo)致過熱使絕緣降低，最終導(dǎo)致?lián)舸?/p>

（f）電纜金屬屏蔽層接地線連接不可靠，不滿足接地電阻要求，造成接地電阻過大。當(dāng)電纜受到過電壓時，金屬屏蔽層會產(chǎn)生較高的感應(yīng)過電壓，進(jìn)而引起絕緣部分老化擊穿。

（2）電纜在運行過程中因負(fù)荷的變化、環(huán)境因素的變化而熱脹冷縮，特別是熱縮型附件不能夠隨彈性變形而喪失密封作用，在附件與電纜絕緣層之間形成呼吸效應(yīng)，將大氣中的水分和潮氣帶入附件中，引發(fā)電纜附件內(nèi)部短路故障。冷縮附件質(zhì)量差，收縮力降低或在需要可靠密封部位存在缺陷，都會導(dǎo)致外部水分侵入最終導(dǎo)致電纜故障。

（3）制作電纜頭時因環(huán)境潮氣、濕度偏大，沒有采取可靠除濕驅(qū)潮措施，電纜絕緣局部受潮，絕緣性能下降，在運行中發(fā)展成貫穿性通道，導(dǎo)致電纜擊穿事故。

3、電纜外護(hù)層問題

（1）電纜周邊的硬物損傷或外力受損，57%的電纜故障來自機械損傷。直埋電纜上下有硬物尖角直接接觸外護(hù)層，尤其在有車輛通行路段，長時間路面振動，硬物尖角有可能刺穿外護(hù)層，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，再加上電纜負(fù)荷變化，電纜本身熱脹冷縮和受損部位電場不均勻分布，最終導(dǎo)致絕緣層受損；排管敷設(shè)時，排管連接處臺階或內(nèi)壁不光滑都可能造成外護(hù)層受損。

（2）施工時遺留缺陷、隱患。電纜敷設(shè)施工過程中外護(hù)層拉傷、開裂部位在排管內(nèi)，人員無法及時發(fā)現(xiàn)；110kV及以上電纜彎曲部位在運行一段時間后，發(fā)生龜裂現(xiàn)象，外護(hù)層絕緣降低，金屬護(hù)套多點接地，環(huán)流增大，最終導(dǎo)致絕緣受熱老化擊穿；

（3）白蟻蛀蝕。一旦發(fā)現(xiàn)一處白蟻蛀蝕部位，往往此電纜線路上應(yīng)有多處蛀蝕部位，我們應(yīng)引起足夠重視。白蟻蛀蝕危害，北方電網(wǎng)相對來說還不多見；

（4）化學(xué)腐蝕。電纜長期存放在有酸堿作業(yè)的區(qū)域，電纜鉛鋁和鎧裝會被酸堿腐蝕，致使保護(hù)層失效，絕緣降低，從而導(dǎo)致電纜故障；

（5）各種自然原因?qū)е碌膿p傷。如土地沉降、滑坡等所產(chǎn)生的過大拉力都可能會導(dǎo)致中間接頭或電纜本體出現(xiàn)裂斷，溫度過低也會對電纜或附件凍裂等；

二、防止電纜故障采取措施

1、從設(shè)計選型之初，對電纜使用的接地系統(tǒng)有充分認(rèn)識，選擇符合其電壓等級負(fù)荷大小的電纜，避免電纜在長期過電壓過負(fù)荷情況下工作。外護(hù)層的選擇應(yīng)符合使用環(huán)境、使用年限的要求，同時電纜護(hù)層保護(hù)器的選擇應(yīng)滿足相對地接地時保護(hù)器可靠通過接地電流而不損壞原則；

2、電纜路徑選擇，應(yīng)避免電纜受過熱、腐蝕、外力損傷等外部環(huán)境影響，同時也避免電纜敷設(shè)過于集中，造成熱量不能及時擴散，而引起過熱的內(nèi)部因素影響。此外，雙回路供電的電纜路徑不建議敷設(shè)在同一路徑的管道內(nèi)，防止同時受損，造成大面積停電事故；

3、加強電纜和電纜附件選型、廠家監(jiān)造、到貨驗收等工作，確保電纜和電纜附件質(zhì)量水平。在現(xiàn)場驗貨時，應(yīng)有生產(chǎn)廠家、施工方、監(jiān)理方和項目主管部門等多方在場，按照裝箱清單逐一點驗，對發(fā)現(xiàn)問題及時記錄并提出整改建議，經(jīng)多方簽字認(rèn)可。對容易受潮部件，檢驗完畢后，應(yīng)及時進(jìn)行密封處理，防止受潮影響正常使用；

4、加強日常電纜維護(hù)檢查。根據(jù)電纜導(dǎo)體允許環(huán)境溫度、敷設(shè)條件、各部分的損耗和熱阻、并列回路數(shù)等條件計算出電纜線路的載流量，運行中對載流量進(jìn)行檢查并記錄，時刻掌握電纜運行情況，以免造成電纜因過負(fù)荷導(dǎo)致絕緣受損，此外技術(shù)工作人員應(yīng)定時檢查地下電纜運行情況并記錄檢查結(jié)果；及時對檢查結(jié)果進(jìn)行分析判斷處理；

5、加強人員培訓(xùn)工作，對電纜頭制作人員進(jìn)行必要的業(yè)務(wù)資質(zhì)與技術(shù)評定，持證上崗。對在保質(zhì)期內(nèi)因制作原因連續(xù)發(fā)生兩次故障的，取消其電纜頭制作資格，待重新培訓(xùn)考核合格后，方可重新上崗；

6、加強電纜工程各個環(huán)節(jié)的隱蔽工程和中間環(huán)節(jié)驗收，嚴(yán)把質(zhì)量驗收關(guān)，對土建、電氣等工程驗收中發(fā)現(xiàn)缺陷、隱患要徹底整改，并做好各項記錄，必要時留有照片、影視等資料；

7、運用外護(hù)套環(huán)流在線監(jiān)測技術(shù)、在線光纖測溫技術(shù)、在線局部放電檢測技術(shù)等先進(jìn)在線監(jiān)測技術(shù)，運用電纜綜合在線檢測儀，加強電纜的實時在線運行監(jiān)視，提前發(fā)現(xiàn)隱性缺陷，避免造成停電事故發(fā)生。

三、結(jié)束語

電纜線路能否安全運行，直接關(guān)系到整個電網(wǎng)安全運行和系統(tǒng)穩(wěn)定。只有從各個方面加強質(zhì)量管控和驗收把關(guān)，才能將電纜故障降至最低程度，才能電網(wǎng)的正常運行起到良好的保護(hù)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]本刊編輯部.產(chǎn)能合作 互利共贏——電力行業(yè)“一帶一路”建設(shè)五年成就速覽[J].中國電力企業(yè)管理，2018（21）：24-26.

[2]洪祎祺. 電力電纜運行維護(hù)及故障探測[D].上海交通大學(xué)，2014.

作者簡介

姚海鷹，男，1972.6，籍貫：四川省遂寧市，大連理工大學(xué)，中級工程師，現(xiàn)就職于揚州德云電氣設(shè)備集團有限公司，研究方向：輸配電系統(tǒng)及設(shè)備、電力自動化控制。