交聯(lián)聚乙烯電纜受潮及預(yù)防措施分析

摘要：由于電纜絕緣材料及結(jié)構(gòu)的特殊性，對(duì)電纜的安裝、運(yùn)行及維護(hù)都具有特殊的要求。防治電纜受潮就是其主要工作之一，電纜受潮或進(jìn)水使電纜絕緣電阻降低、絕緣老化等是引起電纜線路發(fā)生運(yùn)行事故重要誘因之一。本文對(duì)高壓電力電纜受潮原因進(jìn)行分析，探索有效預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：交聯(lián)聚乙烯電纜 受潮 預(yù)防措施

近幾年，在城市電網(wǎng)改造工程中，對(duì)電纜使用呈成倍遞增趨勢(shì)，尤其是交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜（以下簡(jiǎn)稱(chēng)XLPE電纜）已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在過(guò)去大多是采用油浸漬紙絕緣電力電纜以下簡(jiǎn)稱(chēng)油紙電纜，其受潮將直接導(dǎo)致絕緣失效，因此，在使用油紙電纜工程中，從貯存到投運(yùn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，人們都能認(rèn)識(shí)到也都能?chē)?yán)格遵守工藝規(guī)程，認(rèn)真采取防止電纜水侵受潮的有效措施。然而，隨著XLPE電纜的廣泛使用，過(guò)去的油紙電纜被XLPE電纜所替代；因XLPE電纜絕緣是擠塑的整體，即使電纜受潮，只要在電纜端頭施工中做局部處理烘干，由于水樹(shù)枝、電樹(shù)枝的形成需要一段時(shí)間，通常也能通過(guò)交接試驗(yàn)，致使人們對(duì)電纜工程的防潮意識(shí)逐漸淡漠，但卻給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行留下隱患并且縮短電纜使用壽命。

1引起電纜受潮的原因

XLPE電纜在敷設(shè)安裝和運(yùn)行時(shí)造成潮氣或水分進(jìn)入電纜絕緣內(nèi)，主要有以下幾種情況。

1.1 電纜受潮原因分析

1.1.1電纜端部封帽的密封不嚴(yán)或在電纜運(yùn)輸、敷設(shè)過(guò)程中電纜端部封帽被外力損壞。

1.1.2在電纜運(yùn)輸或敷設(shè)過(guò)程中電纜護(hù)層被外力破壞。

1.1.3電纜附件（特別是在直埋敷設(shè)時(shí)的中間接頭）密封不嚴(yán)。

1.1.4電纜敷設(shè)完成后，未能及時(shí)進(jìn)行電纜頭制作，長(zhǎng)期暴露在空氣中，甚至浸在水中，因端部密封不嚴(yán)導(dǎo)致水汽進(jìn)入；

案例：110kV某某ⅠⅡⅢ線三回電纜同時(shí)敷設(shè)，ⅠⅢ線先投運(yùn)，兩月后在開(kāi)展Ⅱ線中間接頭施工時(shí)，在切開(kāi)A相、B相封帽發(fā)現(xiàn)線芯潮濕，阻水帶輕微受潮膨脹，電纜部分受潮。

1.1.5在電纜試驗(yàn)或運(yùn)行時(shí)，電纜絕緣擊穿破壞電纜護(hù)層。

1.1.6在運(yùn)行中電纜護(hù)層遭外力或白蟻等破壞后，致使電纜絕緣受潮。

2交聯(lián)電纜受潮的危害

2.1 在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生水樹(shù)枝

2.1.1電纜主絕緣表面受潮或存在水分

從外部環(huán)境侵入的水分，在電場(chǎng)作用下將產(chǎn)生一系列理化作用，即形成微觀上水珠，長(zhǎng)期在電場(chǎng)作用下反復(fù)收縮變形，導(dǎo)致電纜絕緣材料疲勞，至使水分滲入絕緣材料，尤其是XLPE電纜絕不規(guī)整部位（如絕緣與半導(dǎo)電層結(jié)合面等處），形成水樹(shù)枝（絕緣充滿水的微小裂縫），電場(chǎng)的存在又使水樹(shù)枝尖端形成高電場(chǎng)，促使水樹(shù)枝不斷延伸增長(zhǎng)，并逐步轉(zhuǎn)化為電樹(shù)枝（絕緣在放電電流作用下碳化），最終形成大面積貫穿絕緣體的電樹(shù)枝，使XLPE電纜絕緣擊穿。

2.1.2導(dǎo)體受潮或存在水分

當(dāng)導(dǎo)體表面含有水分時(shí)，由于運(yùn)行中導(dǎo)體溫度較高，同樣已會(huì)引發(fā)電纜絕緣產(chǎn)生水樹(shù)枝，進(jìn)而生成電樹(shù)枝，加速電纜絕緣老化，縮短電纜使用壽命，最終造成電纜絕緣擊穿。

有相關(guān)試驗(yàn)證明；XLPE電纜在濕度達(dá)到65%以上環(huán)境中通電，就可能生長(zhǎng)水樹(shù)枝，其數(shù)量隨相對(duì)濕度的增大而增加，上述過(guò)程一般為2年左右，發(fā)生這種情況時(shí)XLPE電纜的壽命只有其理論壽命的40%左右。因電纜受潮引起線路故障跳閘所產(chǎn)生的搶修費(fèi)用及供電可靠性等損失是無(wú)法估量的。

3電纜現(xiàn)有防受潮及去潮處理措施

3.1XLPE電纜防受潮措施

3.1.1XLPE電纜的金屬護(hù)層，其主要作用之一就是阻止水分、潮氣及其他有害物質(zhì)侵入絕緣層，以確保絕緣層性能不變。

3.1.2半導(dǎo)電膨脹阻水帶，這是一種縱向防水結(jié)構(gòu)，一旦電纜的金屬護(hù)套破損造成水分進(jìn)入電纜，這時(shí)半導(dǎo)電膨脹阻水帶吸水后膨脹，阻止水分在電纜內(nèi)縱向擴(kuò)散。

3.1.3在電纜中間接頭加裝船殼，通過(guò)AB膠加強(qiáng)中間接頭防水。由于AB膠與電纜外護(hù)層不能有效融合，因此在向船殼灌入AB膠后需做好兩端的密封。

3.1.4嚴(yán)控電纜接頭制作工藝，結(jié)合近幾年我局電纜運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，80%以上的電纜受潮皆為接頭處滲入水分或潮氣。

案例：110kV某線路因未做好銅套管與金屬護(hù)套之間的封鉛工作，致使接頭進(jìn)水，最終導(dǎo)致線路跳閘故障事件。

3.2 XLPE電纜去潮處理措施

到目前為止，對(duì)受潮電纜的去潮處理還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的操作方法，對(duì)去潮處理的結(jié)果也沒(méi)有統(tǒng)一的鑒定標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.1采用氮?dú)饣蛘呤窍鄬?duì)濕度小于50%的干燥空氣作為干燥介質(zhì)進(jìn)行電纜去潮處理。

3.2.1.1根據(jù)資料和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，判斷水分的分布情況。

3.2.1.2在水分最多的地方鋸斷電纜，并將電纜盡量放低，使水能自然流淌。

3.2.1.3待水自然流失后，采用真空去潮工藝，具體操作如下：

⑴在一端用壓縮的干燥流動(dòng)介質(zhì)強(qiáng)制灌入導(dǎo)體，通過(guò)干燥介質(zhì)吸收電纜導(dǎo)體中的水分和潮氣；

⑵為了加強(qiáng)介質(zhì)的流動(dòng)性能，可在另一端采用抽真空的工藝（真空度保持在250-300Pa，持續(xù)時(shí)間應(yīng)大于8小時(shí)）；

⑶用變色硅膠遇潮變色的方法檢驗(yàn)去潮效果，即抽真空時(shí)接上變色硅膠罐，2-4h后，如果硅膠罐不變色，說(shuō)明去潮處理工作已經(jīng)完成。通常，最終真空度達(dá)到150 Pa以上時(shí)，變色硅膠就不容易變色了。

⑷也可用微水儀對(duì)受潮電纜中抽出的氣體進(jìn)行含水量分析，因?yàn)榇藭r(shí)電纜線芯中抽出的氣體含水量等同于經(jīng)過(guò)處理后的線芯含水量；但至今尚未發(fā)現(xiàn)這方面權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場(chǎng)處理經(jīng)驗(yàn)，一是參照GIS開(kāi)關(guān)中S F6處理經(jīng)驗(yàn)，S F6作為介質(zhì)不帶滅氟裝置的GIS桶體在投運(yùn)前的安裝階段，一般要求含水量低于250 PPm，運(yùn)行階段一般要求含水量低于350 PPm。結(jié)合實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，GIS設(shè)備干燥水平要求應(yīng)高于電纜，經(jīng)去潮后電纜含水量低于350 PPm應(yīng)滿足電纜正常運(yùn)行。二是通過(guò)檢測(cè)同路徑未受潮的其他相電纜微水含量作為參考標(biāo)準(zhǔn)。

該去潮方法在受現(xiàn)場(chǎng)GIS終端、抽真空設(shè)備等限制，且工程量較大，現(xiàn)場(chǎng)使用較少。

3.2.2通過(guò)阻水帶判斷，更換受潮段電纜。

根據(jù)我們目前的技術(shù)力量和現(xiàn)有設(shè)備，要處理進(jìn)水電纜是非常困難的（如采用熱氮?dú)饧訅捍翟铮Ｔ趯?shí)際操作中，如果發(fā)現(xiàn)電纜頭進(jìn)水，我們通常是鋸掉電纜受潮端前端幾米，通過(guò)外觀檢查電纜阻水帶及線芯是否干燥，如果不行就繼續(xù)向前鋸，最后更換受潮段電纜。

該方法操作簡(jiǎn)單，在現(xiàn)場(chǎng)用得較多，其存在如下弊端：

⑴無(wú)專(zhuān)業(yè)檢測(cè)電纜受潮的設(shè)備，僅通過(guò)阻水帶及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不能客觀的判斷電纜受潮情況；

⑵通過(guò)更換受潮段電纜，成本高；

⑶僅對(duì)電纜小段進(jìn)水受潮處理，如整條電纜已進(jìn)水，不能用該方法處理。

4結(jié)論

電纜絕緣材料本身特性及南方多雨、環(huán)境潮濕等原因，XLPE電纜在運(yùn)輸、施工、運(yùn)行中受潮不可避免，而電纜受潮又影響到電纜線路的安全運(yùn)行及電纜運(yùn)行壽命，且電纜受潮后除通過(guò)更換受潮段電纜外，其它方法較難實(shí)施，因此，電纜進(jìn)水、受潮應(yīng)主要以預(yù)防為主，建議做好以下幾方面：

4.1做好電纜運(yùn)輸、施工質(zhì)量管控，減少受潮機(jī)會(huì)；

4.2做好運(yùn)行維護(hù)，減少或避免外力破壞等造成受潮；

4.3 及時(shí)修復(fù)因白蟻等引起護(hù)套損壞，避免電纜主絕緣水樹(shù)枝的形成；

4.4 對(duì)電纜接頭安裝，主要做好金屬護(hù)套封鉛等工藝監(jiān)督把關(guān)工作。

4.5在條件成熟情況下引進(jìn)、使用抗水樹(shù)枝交聯(lián)電纜；

4.6通過(guò)延長(zhǎng)電纜保質(zhì)期，電纜受潮等引起搶修方面損失的風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移給電纜廠家；

4.7通過(guò)介質(zhì)損耗角正切tanδ檢測(cè)試驗(yàn)，電纜有受潮現(xiàn)象時(shí)tanδ會(huì)明顯增大等特點(diǎn)，研制一套快速檢測(cè)電纜是否受潮及受潮程度檢測(cè)的儀器或電纜水樹(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，便于及時(shí)掌控電纜受潮情況。

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