電纜故障分析與防范對策探討

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摘要：隨著電力行業的蓬勃發展，在城市規劃建設中，由于電纜具有占地面積小和受環境影響因素小等優點，10kV配電網中，電纜應用越來越廣泛。盡管電纜線路提高了供電可靠性，但是停電事故仍時有發生，對用戶的生產及生活造成了重大影響，而電纜頭質量問題是中斷供電運行重要原因。以最近幾年發生的電纜頭故障為例，來分析選型、設計、施工及驗收運行等環節，并提出防范措施，供同行借鑒參考。

關鍵詞：電纜故障；故障原因；防范對策

一、電纜運行故障統計分析

以下為某省電力企業從2012年到2013年的電纜設備故障統計表：

表1電纜故障統計表

故障類別故障次數/占總數百分比

10 kV

外力破壞44/53.66

設備老化17/20.73

安裝調試12/14.63

運行原因5/6.09

廠家制造2/2.24

設計不當2/1.22

誘發主設備故障3/3.66

合計82/100

配電電纜運行發生故障總概有以下幾點：（1）電纜本體質量缺陷故障，如電纜絕緣存在氣泡或氣隙，這些在運行過程中容易發生局部放電而導致絕緣擊穿；再一個就是生產廠家生產電纜時受潮導致絕緣老化而擊穿；（2）電纜機械損傷故障，如市政建設施工時誤傷電纜；（3）自然災害，如大風大雨、雷擊等引起電纜絕緣被擊穿；（4）設備老化及電纜過負荷故障。由于電纜線路靠近熱源，電纜絕緣易受腐蝕老化。電纜過負荷導致導體溫度過高，電纜絕緣加速老化，電纜金屬護套膨脹、變形及接點發熱損壞等現象，從而引起電纜故障。

10KV電纜出現異常給用戶造成很大的影響，以及給供電企業帶來經濟損失。這當中由很多因素造成，據統計，10KV電纜線路非計劃停運82次，包括機械損傷6起，自然災害3起，以及各類市政工程施工所造成的外力破壞共44起，占了總數的53.66%；設備老化、試驗質量不良、運行管理不當、產品質量問題占47.34%。

某年由于變壓器出線電纜故障，致使變壓器內部故障2臺，1臺用戶側電纜頭閃絡引發故障，另外幾臺由于出線電纜頭放電致使主變壓器差動掉閘內部損壞，導致電纜頭頻繁出現短路故障，嚴重影響用戶的用電需求及用電安全。

二、典型電纜故障分析

（一）外力破壞

在工程建設中采用的施工筑路機械或夜間作業時造成地下電纜通道標識被忽略，從而導致電纜被嚴重破壞，引發故障。

（二）10kV 戶外出線電纜頭故障引起變壓器內部故障

某220 kV變電站主變壓器雙套差動保護動作掉三側開關且主變壓器原理瓦斯動作，10kV變壓器電纜出線限時速斷，戶外電線電纜絕緣破壞，電纜頭從三義口根部粉碎性破裂，主變壓器低壓繞組損壞變形。

三相電纜頭三義口是電纜頭的薄弱以及要害部位，在實踐作業時如果電纜頭制作工藝欠妥，會對局部場強造成畸變以及電纜頭內部受潮，很容易引發事故[1]。

對變壓器進行解體分析，變壓器低壓線圈和中壓線圈遭受過多次短路，低壓線圈累積性嚴重變形。該變壓器低壓和中壓線圈為普通扁銅線，導線的機械強度較差，加上低壓線圈的單螺旋結構等因素，致使這類變壓器抗短路能力較為薄弱。在變壓器遭受多次短路或大電流短路的情況下，造成線圈變形受損[1]。

另外戶外電纜熱縮終端頭老化導致防水性差，在雷雨天氣中電纜易進水。在夏季曾經發生過數起由于接到臺架的電纜終端頭進水，雨水倒灌到環網柜導致環網柜電纜終端頭接地短路。

（三）戶內出線電纜頭故障引起變壓器故障

某變電站母線接地報警，4 min后某電纜出線電流I段保護動作跳閘，主變壓器雙套差動保護動作跳閘。經查該出線開關柜內有明火，滅火后檢查發現問隔電纜頭三義口至電纜接線線夾之間三相絕緣有部分燒毀，露出導體，開關柜后門觀察窗玻璃破裂，相鄰的主變壓器開關柜內刀閘A、B、C三相動靜觸頭有放電燒損痕跡，A，B相母排有相間放電痕跡。

戶內電纜頭故障，從施工過程除了電纜接頭的生產質量，基本是安裝結構不合理，電纜溝，電纜溝與柜體或相線間絕緣距離不夠，造成相線對屏蔽層擊穿，發生短路事故。

（四）10 kV電纜中間頭因制作工藝原因故障

10 kV某電纜線路速斷跳閘，經檢查電纜中間接頭存在過度壓接、電纜壓接管上包覆絕緣帶，而非半導電帶以及主絕緣上有嚴重劃痕等問題。

電纜中間頭短路的原因可能有：電纜溝超容、電纜溝中有淤泥和垃圾，電纜溝污水未能排盡、夏季電纜溝溫度過高、電纜中間頭無防爆保護殼。

（五）10 kV電纜因設計選型不當故障

某用戶110 kV變電站，預測10 kV兩條出線的最大負載約170 A，電纜出線中間有一段為雙條電纜并列敷設。設計時按照單條敷設方式選用YJV22- 3 x 300 mm2電纜，未考慮折算系數，投運后負荷超過250 A，電纜嚴重發熱，電纜頭燒損[2]。

三、故障原因

綜合上述運行分析及典型案例分析，電力電纜發生故障的主要原因歸納為以下兒方面。

（一）外力破壞

在市政建設中，管理部門監管不嚴，施工單位野蠻施工，對電纜保護意識淡薄以及供電企業電纜走向標識、警示標志不全、不醒目，巡查力度不夠都是引起故障的因素。

（二）電纜施工工藝不良

電纜施工人員制作工藝不良或未按標準施工，質量監督人員未能監督到位，電纜頭制作中常出現應力管部位密封不好、應力管未與半導體搭接或搭接較大等制作尺寸錯誤，施工工藝質量差，造成電纜運行一段時間后出現電纜終端或接頭爆裂。

（三）運行原因

（1）在供電負荷高峰期，電纜長期過負荷運行，致使電纜運行溫度超過其允許溫度，導致絕緣老化，電纜終端、中間接頭等薄弱處首先絕緣擊穿發生故障。

（2）在接地故障發生時，用拉路的方法無法立刻判定故障電纜，非接地相電纜承受線電壓繼續運行，此間極易發生電纜或電纜頭擊穿。

（3）電纜受運行環境影響較大。戶外電纜受污穢和潮濕等因素的影響，電纜終端可能發生污閃或因為密封不良受潮引發故障。

（4）耐壓試驗頻繁，個別單位半年內連試兩次，對電纜絕緣造成損傷。

（四）設計不當

在電纜設計過程中，電纜型號選擇需考慮多方面因素，其中除了最重要的負載率外，還需實地勘察運行環境，考慮耐火等級、諧波影響等因素。

變電站出線選型設計不當很容易造成電纜單相接地極易引發三相閃絡放電，并且電纜頭多采用熱縮工藝，制作復雜，其安裝質量受現場環境和制作工藝水平影響較大。

（五）其他因素

戶內終端因柜內空間狹小，電氣設備布置及安裝不合理等因素，電纜終端承受機械力，絕緣逐漸被破壞而發生對柜體的單相短路故障。

四、防止電纜故障的對策

外力破壞是電纜故障的主要原因，加強運行管理監督，嚴把施工質量關，合理設計，嚴防次生災害，減少電纜損壞故障。

（一）防止外力破壞

針對市政等挖掘工程，主要預防施工破壞。建立拓路項目經理、施工負責人檔案，加強同施工隊的聯系，及時掌握施工地段及進度情況，派出專人向施工隊交待電纜位置，在施工路段的電力電纜路徑上插“下有電纜”的警示旗，施工隊在裸露電纜上方設置防護架，在防護架上掛紅燈（夜間點亮，掛“有電危險，請勿靠近”標識牌。加強宣傳，做到全民監督。