天鐵35 kV電纜常見故障原因分析及改進措施

李志濤（天津天鐵冶金集團有限公司水電廠，河北省涉縣 056404）

天鐵35 kV電纜常見故障原因分析及改進措施

李志濤（天津天鐵冶金集團有限公司水電廠，河北省涉縣 056404）

針對天鐵35 kV交聯聚乙烯電力電纜經常出現單相接地故障的現象，分析了故障產生的原因，從電纜敷設、制作等方面采取了技術改進措施,保證電纜安全運行,收到良好的效果。

聚乙烯 電纜 接地 故障 措施

1 前言

隨著天鐵生產規模的不斷擴大，35 kV電壓等級供電系統應用越來越廣泛。為了少占空間，這一等級配電線路大多為電纜，且極易發生故障。熱軋35 kV變電站和精煉爐35 kV變電站是中性點經銷弧線圈接地的供電系統，兩個變電站的35 kV交聯聚乙烯電纜從投運至今曾多次發生單相接地故障，故障發生后，難以判斷單相接地故障發生位置，形成接地時間過長，最終造成短路停電，影響了生產的正常運轉。為保證電網安全運行，我們采取相應的改進措施，減少了35 kV電纜故障的發生。

235 kV電纜常見故障及形成原因

2.1 外部原因

2.1.1 電纜敷設不規范造成機械傷害

電纜在最初施工時，由于現場管理不到位，對施工隊伍要求不嚴格，沒有按規范施工。同時沒有進行認真的竣工驗收。交工后，存在直埋電纜標志不齊全、電纜埋深不夠和地形發生變化等缺陷，致使電纜遭到外圍機械施工傷害,造成接地短路故障。

2.1.2 交聯聚乙烯電纜水樹枝劣化

由于電纜在放置和施工過程中電纜外護套破損，以及電纜在運行過程中外護套受到機械傷害，致使電纜內部進水，在電場作用下形成樹枝狀物，導致電纜絕緣強度降低，不斷老化，壽命縮短。

2.2 電纜接頭接觸不良

2.2.1 戶外和戶內終端頭、電纜中間接頭接地短路爆炸

電纜頭制做現場環境惡劣，金屬性粉塵比較大，空氣濕度比較高，制做工藝不當；電纜的安裝運行環境惡劣；電纜長期過負荷尤其是沖擊性過負荷引起接頭盒內絕緣膠膨脹脹裂，導體連接不良，接觸電阻較大，電纜終端頭、中間頭材料不合格等原因，不但造成戶外和戶內終端頭、電纜中間接頭接地短路爆炸，而且殃及相鄰電纜的安全運行，形成更大事故。

2.2.2 電纜屏蔽接地方式不對

單芯電纜因長度不同，電纜屏蔽采用一端或兩端及中間接地方式不對；當采用兩端接地時，在電纜屏蔽銅帶內感應出電流，環流電纜發熱；當采用一端接地另一端不接地，如果出現短路和大負荷時，不接地端感應高電壓放電，影響電纜絕緣強度，使絕緣老化，縮短電纜壽命。

2.3 電力系統異常

2.3.1 諧波導致電纜老化加速

因為35 kV供電系統的負荷大多是沖擊性負荷，如精煉爐、軋鋼機等，它們產生2、3、5、7、11次諧波，如果沒有采取動態無功補償和消諧措施，使電纜發熱，對電纜絕緣造成破壞，影響電纜壽命。

2.3.2 電力系統電壓不正常

主要是指電力系統過電壓造成電纜絕緣擊穿，過電壓形成有內部過電和外部過電兩種。內部過電有操作過電壓、諧振過電壓、單相接地過電壓；外部過電壓有雷電過電壓、感應過電壓。電力系統出現過電壓后，會在電纜絕緣薄弱處擊穿放電，形成電纜故障。

3 防止措施

3.1 電纜敷設施工

3.1.1 因地制宜采取不同敷設方式

在地形具備條件時，最好采用電纜隧道、電纜溝敷設方式；當電纜采用直接埋地敷設時，應按要求埋設深度為700 mm～1000 mm，并在電纜上面均勻鋪設100 mm厚的細沙，然后在細沙上面緊密平鋪一層磚，加以保護，然后回填，同時，栽設電纜標志樁。如果電纜根數超過6根時，應采用電纜隧道、電纜溝敷設方式。電纜溝和電纜隧道過路時應采用滿足車輛重量要求的蓋板，電纜溝和隧道必須設有排水設施。

3.1.2 加強外護套密封

當電纜外護套遭到破壞時，不管是在吊裝運輸過程中，還是在敷設過程中，要及時進行修復，避免因進水使電纜在電場作用下形成樹枝狀物。當破損長度較小時，可用防水膠帶纏繞密封處理，當破損長度較大時，可用CIAC電纜接續附件進行密封處理。

3.2 電纜頭制作、安裝質量

電纜頭施工質量的好壞直接影響電纜的安全運行，35 kV電纜熱縮頭的制做對工藝要求相當嚴格，并不是簡單的三個10 kV電纜頭的疊加制做，除了按說明書制做外，還要做好以下幾點。

3.2.1 改善電纜頭制作環境

如在室外制做，最好搭設臨時帳篷，并采取措施防止灰塵。尤其鋼鐵企業空氣中導電粉塵比較大，必須采取有效措施防止粉塵進入電纜中間頭和終端頭內部。空氣的濕度不能超過80%，同時要求施工人員手套及工具保持清潔等。

3.2.2 剝去半導層時，嚴禁用刀過猛

剝半導層時，往往用刀把把半導層分成幾條，下刀時避免用力過猛，以免傷害主絕緣層，造成電暈放電，最終形成單相接地。我公司熱軋35 kV精煉爐電纜就是施工時傷害了主絕緣層，投運半年后，發生單相接地短路跳閘事故。

3.2.3 去除中間連接管和端子內的氧化膜

中間連接管和端子內的氧化膜是造成接觸電阻大、電纜發熱的主要原因，不可小視。壓接前，應用細砂紙輕輕擦拭連接管和端子內的氧化膜，或用稀鹽酸清洗，最后用清水沖洗，晾干。

3.2.4 中間連接管和端子的壓接表面應光滑

不管是中間連接管的壓接還是端子的壓接，必須保證壓接后表面處理光滑，否則會形成棱角和尖端電場放電。

3.2.5 熱縮套管的兩端應纏密封膠

在烤熱縮套筒前，應先把電纜中間頭的兩端纏密封膠，然后從中間開始烤火，往兩頭分別進行，趕走中間套筒內氣體同時，使得熱縮套筒的兩端得到充分密封，防止進水。

3.2.6 單芯電纜屏蔽護層接地方式的選擇

電纜屏蔽護層宜采用一端直接接地，另一端采用過電壓保護器接地。當出現過電壓時，過電壓保護器就會過濾掉過電壓，從而保護電纜外護套和主絕緣不被損壞。當單芯電纜過長時，有時采用電纜屏蔽護層兩端接地和中間交叉互聯接地，另一端采用過電壓保護器接地，防止過電壓的產生。見圖1。

3.2.7 使用冷縮材料

不論是電纜中間頭還是終端頭制做，最好選用冷縮材料，其一是不用火烤，不受動火條件限制，密封比較好；其二絕緣老化慢，壽命比較長。雖然價格高些，但同等制作工藝條件下，安全系數比較大，電纜故障率低。

圖1 單芯電纜屏蔽護層接地方式

3.3 技術措施

3.3.1 消除電力系統中的諧波和過電壓

針對冶金行業多為電爐、精煉爐和軋鋼機等沖擊性負荷形成的多次諧波對電網的污染，有針對性地采取靜態和動態無功補償等消諧措施，保證電網污染在合格范圍之內。同時針對電力系統中的過電壓，在35 kV變電站內安裝過電壓保護器，防止內部過電壓。在配出電纜線路上安裝避雷器，防止外部過電壓侵入。通過以上兩種措施，預防了因過電壓和諧波對電纜絕緣的破壞。

3.3.2 小電流接地選線技術應用

在35 kV變電站，當配出線路較多時，一旦發生單相接地故障，很難判斷接地故障線路，以前只能靠拉路法，這樣一來不但延長了單相接地的時間，造成短路停電故障，而且影響了無故障線路的正常供電。為了盡快選出接地線路，我們安裝了小電流接地選線裝置，當供電系統發生接地時，小電流接地裝置能迅速選出接地線路，通過拉閘斷電，防止了短路停電事故的發生，保證了無故障線路的正常供電。

3.3.3 電纜隧道采用防火技術設施

電纜外護套刷防火涂料，每隔30 m～50 m加裝防火墻。電纜中間頭裝設防爆接頭盒，避免因接頭故障影響其它電纜，造成更大事故。在電纜隧道內安裝電纜在線溫度檢測裝置，一旦電纜表層溫度超過給定值后，發出報警信號，使發熱的電纜得到盡快處理，預防了電纜火災事故。

3.4 加強巡檢、維護和更新力度

3.4.1 建立健全巡檢制度

正常巡檢是發現電纜故障必要手段，在對電纜隧道巡檢時，應著重對以下方面加強檢查：電纜溝內有沒有進水；電纜的外皮有沒有受傷和裂紋；中間頭和終端頭溫度是否超過平常溫度；示溫臘片有沒有變顏色和融化等。對直埋敷設在地下電纜線路，應查看電纜走向的路面及地面是否有明顯的壓坑和挖土痕跡，電纜標志樁是否完整無缺等。同時根據負荷和環境等情況，制定巡檢周期，定期巡視。

3.4.2 加強日常維護

在電纜運行過程中，一旦發現中間頭和終端頭溫度超過正常溫度，應盡快停下來檢修，重新壓接終端頭，解剖中間頭并重新制做，如果是熱縮材料盡量改用冷縮材料。并根據現場粉塵情況，定期清掃終端頭的護套等。

3.4.3 及時更換電纜

35 kV交聯聚乙烯電纜，額定負荷時正常壽命為25年左右，根據負荷、發熱、環境等綜合因素，判斷電纜使用壽命，對將要達到或已達到使用壽命的，應及時更換以保證運行中的電纜安全可靠。

4 結束語

通過對35 kV電力聚乙烯電纜的敷設施工和電纜接頭的制作等改進措施后，避免了單相接地故障的發生，達到了安全供電要求，保證了生產的正常進行。

[1]張慶達.電纜實用技術手冊[M].北京:中國電力出版社, 2005.243-246.

[2]GB 50168-2006,電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范[S].

Cause Analysis on TIANTIE 35 kV Cable Common Fault and Improvement Measures

Li Zhitao

Aiming at the problem of frequent single phase earthing fault of TIANTIE 35 kV crosslinking polyethylene power cable,the author analyzes the fault causes and takes technical improvement measures from cable laying to fabrication and other sides.Thus,the cable run safely and good benefits are achieved.

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（收稿 2010－03－20責編趙實鳴）

李志濤，男，工程師，畢業于天津理工大學，在天鐵水電廠從事電力生產管理工作。