电力电缆故障及预控措施

产品简介

电缆入地建设是城市现代化发展的方向。随着电缆线路日益增多和运行年限增长，电缆故障也逐渐增加，电缆运行中发生的电缆本体、电缆附件、电缆附属设备等故障也明显增多。根据笔者多年运行维护的检修实践，电缆故障发生部位主要集中在绝缘、附件和外护层。

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绝缘故障原因分析

1、绝缘故障

- 电缆的绝缘老化主要出现在投入运行的后期，一般发生在运行15年及以上电缆线路，导致电缆故障率大幅上升。绝缘老化主要分为树枝状老化、电热老化及绝缘材料老化。电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降，当绝缘介质电离时，气隙中产生臭氧、硝鼓等化学物质，腐蚀绝缘层，同时绝缘中的水分使绝缘纤维产生分解，造成绝缘强度下降。

- 过热会加速绝缘老化变质。电缆绝缘内部气隙产生的电游离会造成局部过热，使绝缘材料碳化，引起绝缘强度下降。电缆过负荷是电缆过热重要因素。安装于电缆密集区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、电缆路径与热力管道并行或交叉且无有效隔热措施等都会使电缆过热而加速绝缘层损坏。

- 电缆绝缘长期在电和热的作用下运行，其物理性能会发生变化，从而导致其绝缘强度降低或介质损耗增大而最终引起绝缘崩溃老化出现故障。引起绝缘老化主要原因有：

（1）电缆选型不当，导致电缆长期在过电压下工作；

（2）电缆线路周围靠近热源，使电缆局部或整个电缆线路长期受热而过早老化；

（3）电缆工作在具有可与绝缘起不良化学反应的环境中而过早老化；

（4）多根电缆并列运行时，其中一根或数根接触不良，造成其它与其并列电缆过负荷运行；

（5）电缆附件制作时，电缆连接管压接不牢，造成接触电阻增大而引起过热。

2、附件问题

- 电缆中间接头和终端头通常在敷设现场由安装人员现场完成，稍不注意就容易出现纰漏。电缆附件故障占电缆线路故障的主要部分，其宏观主要表现为复合界面放电和附件材质老化。电缆附件故障往往是由于制作工艺不精，人员思想麻痹大意，在制作过程中，使附件内部出现气泡、水分、杂质等缺陷，导致局部放电而引起绝缘击穿，主要体现在：

（1）电缆中间接头、终端头制作质量不高

（a）剥离外半导层时，损伤下层绝缘或绝缘表面有半道微粒、灰尘等杂质，或者半导电层去除距离短，爬电距离不够，在试验或投入运行后，其中杂质在强大的电场作用下发生游离，产生电树枝。

（b）制作过程中，金属连接管压接质量不良，使接头接触电阻过大而发热，或热收缩过度等造成绝缘碳化，从而使绝缘层老化击穿，导致电缆接地或相间短路故障，同时有可能伤及附近的其它电缆。

（c）电缆接头工艺不标准，密封不规范，使绝缘内部受到潮气、水分的侵入，引起中间接头绝缘受潮劣化。严重情况下，电缆主绝缘内部大面积进水，导致主绝缘整体受潮绝缘降低，最终发生电缆击穿故障。

（d）导体连接管处理工艺不良。导体连接管压接模具选用不合理，棱角打磨不平整，特别是在压接模具边缘处，局部有尖角、毛刺、突起，极易造成该部位电场不均匀，运行中产生局部放电，使绝缘老化，绝缘性能下降，发生击穿故障。

（e）安装尺寸错误，应力管安装位置太偏下或应力锥未有效与半道层断口搭接，造成电缆半导电断口部位应力没有可靠疏散，在试验或长期运行中，断口部位产生严重电晕放电，导致过热使绝缘降低，最终导致击穿。

（f）电缆金属屏蔽层接地线连接不可靠，不满足接地电阻要求，造成接地电阻过大。当电缆受到过电压时，金属屏蔽层会产生较高的感应过电压，进而引起绝缘部分的老化击穿。

（2）电缆在运行过程中因负荷的变化、环境因素的变化而热胀冷缩，特别是热缩型附件不能够随弹性变形而丧失密封作用，在附件与电缆绝缘层之间形成呼吸效应，将大气中的水分和潮气带入附件中，引发电缆附件内部短路故障。冷缩附件质量不高，收缩力降低或在需要可靠密封部位密封存在缺陷，都会导致外部水分侵入，最终导致电缆故障。

（3）制作电缆头时因环境潮气、湿度偏大，没有采取可靠除湿驱潮措施，电缆绝缘局部受潮，绝缘性能下降，在运行中发展成贯穿性通道，导致电缆击穿事故。

3、外护层问题

- 在中、高压电力电网中，电缆被越来越广泛应用，电力电缆外护层是保护电缆的第一道防线，其完好与否直接关系到内部结构安全程度和电缆使用寿命长短。电缆外护层故障的原因主要有三种：

（1）电缆周边的硬物损伤或外力受损。直埋电缆上下有硬物尖角直接接触外护层，尤其在有车辆通行路段，长时间路面振动，硬物尖角有可能刺穿外护层，导致内部结构受损，再加上电缆负荷变化，电缆本身热胀冷缩和受损部位电场不均匀分布，最终导致绝缘层受损；排管敷设时，排管连接处台阶或内壁不光滑都可能造成外护层受损；电缆路径周围机械施工或顶管作业，造成外护层受损。

（2）施工时遗留缺陷、隐患。电缆敷设施工过程中外护层拉伤、开裂部位在排管内，人员无法及时发现；110kV及以上电缆弯曲部位在运行一段时间后，发生龟裂现象，外护层绝缘降低，金属护套多点接地，环流增大，最终导致绝缘受热老化击穿。

（3）白蚁蛀蚀。一旦发现一处白蚁蛀蚀部位，往往此电缆线路上应有多处蛀蚀部位，我们应引起足够重视。白蚁蛀蚀危害，北方电网相对来说还不多见。

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防止电缆故障采取措施

- 针对绝缘、附件和外护层故障原因分析可以看出，电缆线路工程是一个系统工程，只有从设计、施工、运行维护等方面对其全过程管理，才能最大限度保证其安全运行。

（1）从设计之初，对电缆使用的接地系统有充分认识，选择符合其电压等级的电缆，避免电缆在长期过电压情况下工作。外护层选择应符合使用环境、使用年限的要求，同时电缆护层保护器的选择应满足相对地接地时，保护器可靠通过接地电流而不损坏原则。

（2）电缆路径选择，应避免电缆受过热、腐蚀、外力损伤等外部环境影响，同时也避免电缆敷设过于集中，造成热量不能及时扩散，而引起过热的内部因素影响。此外，双回路供电的电缆路径不建议敷设在同一路径的管道内，防止同时受损，造成大面积停电事故。

（3）加强电缆和电缆附件选型、厂家监造、到货验收等工作，确保电缆和电缆附件质量水平。在现场验货时，应有生产厂家、施工方、监理方和项目主管部门等多方在场，按照装箱清单逐一点验，对发现问题及时记录并提出整改建议，经多方签字认可。对容易受潮部件，检验完毕后，应及时进行密封处理，防止受潮影响正常使用。

（4）加强人员培训工作，对缆头制作人员进行必要的业务资质与技术评定，持证上岗。对在保质期内因制作原因连续发生两次故障的，取消其缆头制作资格，待重新培训考核合格后，方可重新上岗。

（5）加强电缆工程各个环节的隐蔽工程和中间环节验收，严把质量验收关，对土建、电气等工程验收中发现缺陷、隐患要彻底整改，并做好各项记录，必要时留有照片、影视等资料。

（6）运用外护套环流在线监测技术、在线光纤测温技术、在线局部放电检测技术等先进在线监测技术，加强电缆的实时在线运行监视，提前发现隐性缺陷，避免造成停电事故发生。

- 电缆线路能否安全运行，直接关系到整个电网安全运行和系统稳定。只有从电缆生产、运输、敷设、安装、试验、巡视、检测等各个方面加强质量管控和验收把关，才能将电缆故障降至最低程度，才能确保电缆线路长期安全运行。

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