電力電纜三大故障及預(yù)控措施

電纜入地建設(shè)是城市現(xiàn)代化發(fā)展的方向。隨著電纜線路日益增多和運(yùn)行年限增長(zhǎng)，電纜故障也逐漸增加，電纜運(yùn)行中發(fā)生的電纜本體、電纜附件、電纜附屬設(shè)備等故障也明顯增多。根據(jù)筆者多年運(yùn)行維護(hù)的檢修實(shí)踐，電纜故障發(fā)生部位主要集中在絕緣、附件和外護(hù)層。

一、絕緣故障原因分析

1、絕緣故障

電纜的絕緣老化主要出現(xiàn)在投入運(yùn)行的后期，一般發(fā)生在運(yùn)行15年及以上電纜線路，導(dǎo)致電纜故障率大幅上升。絕緣老化主要分為樹(shù)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(chǎng)作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降，當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時(shí)，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝鼓等化學(xué)物質(zhì)，腐蝕絕緣層，同時(shí)絕緣中的水分使絕緣纖維產(chǎn)生分解，造成絕緣強(qiáng)度下降。

過(guò)熱會(huì)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(huì)造成局部過(guò)熱，使絕緣材料碳化，引起絕緣強(qiáng)度下降。電纜過(guò)負(fù)荷是電纜過(guò)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(wú)有效隔熱措施等都會(huì)使電纜過(guò)熱而加速絕緣層損壞。

電纜絕緣長(zhǎng)期在電和熱的作用下運(yùn)行，其物理性能會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其絕緣強(qiáng)度降低或介質(zhì)損耗增大而最終引起絕緣崩潰老化出現(xiàn)故障。引起絕緣老化主要原因有：

（1）電纜選型不當(dāng)，導(dǎo)致電纜長(zhǎng)期在過(guò)電壓下工作；

（2）電纜線路周圍靠近熱源，使電纜局部或整個(gè)電纜線路長(zhǎng)期受熱而過(guò)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(guò)早老化；

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

（5）電纜附件制作時(shí)，電纜連接管壓接不牢，造成接觸電阻增大而引起過(guò)熱。

2、附件問(wèn)題

電纜中間接頭和終端頭通常在敷設(shè)現(xiàn)場(chǎng)由安裝人員現(xiàn)場(chǎng)完成，稍不注意就容易出現(xiàn)紕漏。電纜附件故障占電纜線路故障的主要部分，其宏觀主要表現(xiàn)為復(fù)合界面放電和附件材質(zhì)老化。電纜附件故障往往是由于制作工藝不精，人員思想麻痹大意，在制作過(guò)程中，使附件內(nèi)部出現(xiàn)氣泡、水分、雜質(zhì)等缺陷，導(dǎo)致局部放電而引起絕緣擊穿，主要體現(xiàn)在：

（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(shí)，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(yàn)或投入運(yùn)行后，其中雜質(zhì)在強(qiáng)大的電場(chǎng)作用下發(fā)生游離，產(chǎn)生電樹(shù)枝。

（b）制作過(guò)程中，金屬連接管壓接質(zhì)量不良，使接頭接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱，或熱收縮過(guò)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(shí)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(chǎng)不均勻，運(yùn)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(cuò)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(méi)有可靠疏散，在試驗(yàn)或長(zhǎng)期運(yùn)行中，斷口部位產(chǎn)生嚴(yán)重電暈放電，導(dǎo)致過(guò)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(guò)大。當(dāng)電纜受到過(guò)電壓時(shí)，金屬屏蔽層會(huì)產(chǎn)生較高的感應(yīng)過(guò)電壓，進(jìn)而引起絕緣部分的老化擊穿。

（2）電纜在運(yùn)行過(guò)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)量不高，收縮力降低或在需要可靠密封部位密封存在缺陷，都會(huì)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(shí)因環(huán)境潮氣、濕度偏大，沒(méi)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(yùn)行中發(fā)展成貫穿性通道，導(dǎo)致電纜擊穿事故。

3、外護(hù)層問(wèn)題

在中、高壓電力電網(wǎng)中，電纜被越來(lái)越廣泛應(yīng)用，電力電纜外護(hù)層是保護(hù)電纜的第一道防線，其完好與否直接關(guān)系到內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全程度和電纜使用壽命長(zhǎng)短。電纜外護(hù)層故障的原因主要有三種：

（1）電纜周邊的硬物損傷或外力受損。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(zhǎng)時(shí)間路面振動(dòng)，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(chǎng)不均勻分布，最終導(dǎo)致絕緣層受損；排管敷設(shè)時(shí)，排管連接處臺(tái)階或內(nèi)壁不光滑都可能造成外護(hù)層受損；電纜路徑周圍機(jī)械施工或頂管作業(yè)，造成外護(hù)層受損。

（2）施工時(shí)遺留缺陷、隱患。電纜敷設(shè)施工過(guò)程中外護(hù)層拉傷、開(kāi)裂部位在排管內(nèi)，人員無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)；110kV及以上電纜彎曲部位在運(yùn)行一段時(shí)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(diǎn)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(duì)來(lái)說(shuō)還不多見(jiàn)。

二、防止電纜故障采取措施

針對(duì)絕緣、附件和外護(hù)層故障原因分析可以看出，電纜線路工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，只有從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)等方面對(duì)其全過(guò)程管理，才能最大限度保證其安全運(yùn)行。

（1）從設(shè)計(jì)之初，對(duì)電纜使用的接地系統(tǒng)有充分認(rèn)識(shí)，選擇符合其電壓等級(jí)的電纜，避免電纜在長(zhǎng)期過(guò)電壓情況下工作。外護(hù)層選擇應(yīng)符合使用環(huán)境、使用年限的要求，同時(shí)電纜護(hù)層保護(hù)器的選擇應(yīng)滿足相對(duì)地接地時(shí)，保護(hù)器可靠通過(guò)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(guò)熱、腐蝕、外力損傷等外部環(huán)境影響，同時(shí)也避免電纜敷設(shè)過(guò)于集中，造成熱量不能及時(shí)擴(kuò)散，而引起過(guò)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(shí)受損，造成大面積停電事故。

（3）加強(qiáng)電纜和電纜附件選型、廠家監(jiān)造、到貨驗(yàn)收等工作，確保電纜和電纜附件質(zhì)量水平。在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)貨時(shí)，應(yīng)有生產(chǎn)廠家、施工方、監(jiān)理方和項(xiàng)目主管部門等多方在場(chǎng)，按照裝箱清單逐一點(diǎn)驗(yàn)，對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)記錄并提出整改建議，經(jīng)多方簽字認(rèn)可。對(duì)容易受潮部件，檢驗(yàn)完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行密封處理，防止受潮影響正常使用。

（4）加強(qiáng)人員培訓(xùn)工作，對(duì)纜頭制作人員進(jìn)行必要的業(yè)務(wù)資質(zhì)與技術(shù)評(píng)定，持證上崗。對(duì)在保質(zhì)期內(nèi)因制作原因連續(xù)發(fā)生兩次故障的，取消其纜頭制作資格，待重新培訓(xùn)考核合格后，方可重新上崗。

（5）加強(qiáng)電纜工程各個(gè)環(huán)節(jié)的隱蔽工程和中間環(huán)節(jié)驗(yàn)收，嚴(yán)把質(zhì)量驗(yàn)收關(guān)，對(duì)土建、電氣等工程驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)缺陷、隱患要徹底整改，并做好各項(xiàng)記錄，必要時(shí)留有照片、影視等資料。

（6）運(yùn)用外護(hù)套環(huán)流在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、在線光纖測(cè)溫技術(shù)、在線局部放電檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，加強(qiáng)電纜的實(shí)時(shí)在線運(yùn)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)語(yǔ)

電纜線路能否安全運(yùn)行，直接關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)安全運(yùn)行和系統(tǒng)穩(wěn)定。只有從電纜生產(chǎn)、運(yùn)輸、敷設(shè)、安裝、試驗(yàn)、巡視、檢測(cè)等各個(gè)方面加強(qiáng)質(zhì)量管控和驗(yàn)收把關(guān)，才能將電纜故障降至最低程度，才能確保電纜線路長(zhǎng)期安全運(yùn)行。