交聯聚乙烯電纜受潮及預防措施分析

摘要：由于電纜絕緣材料及結構的特殊性，對電纜的安裝、運行及維護都具有特殊的要求。防治電纜受潮就是其主要工作之一，電纜受潮或進水使電纜絕緣電阻降低、絕緣老化等是引起電纜線路發生運行事故重要誘因之一。本文對高壓電力電纜受潮原因進行分析，探索有效預防措施。

關鍵詞：交聯聚乙烯電纜 受潮 預防措施

近幾年，在城市電網改造工程中，對電纜使用呈成倍遞增趨勢，尤其是交聯聚乙烯絕緣電力電纜（以下簡稱XLPE電纜）已經得到了廣泛的應用。在過去大多是采用油浸漬紙絕緣電力電纜以下簡稱油紙電纜，其受潮將直接導致絕緣失效，因此，在使用油紙電纜工程中，從貯存到投運的各個環節，人們都能認識到也都能嚴格遵守工藝規程，認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，由于水樹枝、電樹枝的形成需要一段時間，通常也能通過交接試驗，致使人們對電纜工程的防潮意識逐漸淡漠，但卻給電力系統的安全運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電纜在敷設安裝和運行時造成潮氣或水分進入電纜絕緣內，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或在電纜運輸、敷設過程中電纜端部封帽被外力損壞。

1.1.2在電纜運輸或敷設過程中電纜護層被外力破壞。

1.1.3電纜附件（特別是在直埋敷設時的中間接頭）密封不嚴。

1.1.4電纜敷設完成后，未能及時進行電纜頭制作，長期暴露在空氣中，甚至浸在水中，因端部密封不嚴導致水汽進入；

案例：110kV某某ⅠⅡⅢ線三回電纜同時敷設，ⅠⅢ線先投運，兩月后在開展Ⅱ線中間接頭施工時，在切開A相、B相封帽發現線芯潮濕，阻水帶輕微受潮膨脹，電纜部分受潮。

1.1.5在電纜試驗或運行時，電纜絕緣擊穿破壞電纜護層。

1.1.6在運行中電纜護層遭外力或白蟻等破壞后，致使電纜絕緣受潮。

2交聯電纜受潮的危害

2.1 在電場作用下產生水樹枝

2.1.1電纜主絕緣表面受潮或存在水分

從外部環境侵入的水分，在電場作用下將產生一系列理化作用，即形成微觀上水珠，長期在電場作用下反復收縮變形，導致電纜絕緣材料疲勞，至使水分滲入絕緣材料，尤其是XLPE電纜絕不規整部位（如絕緣與半導電層結合面等處），形成水樹枝（絕緣充滿水的微小裂縫），電場的存在又使水樹枝尖端形成高電場，促使水樹枝不斷延伸增長，并逐步轉化為電樹枝（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枝，使XLPE電纜絕緣擊穿。

2.1.2導體受潮或存在水分

當導體表面含有水分時，由于運行中導體溫度較高，同樣已會引發電纜絕緣產生水樹枝，進而生成電樹枝，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。

有相關試驗證明；XLPE電纜在濕度達到65%以上環境中通電，就可能生長水樹枝，其數量隨相對濕度的增大而增加，上述過程一般為2年左右，發生這種情況時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生的搶修費用及供電可靠性等損失是無法估量的。

3電纜現有防受潮及去潮處理措施

3.1XLPE電纜防受潮措施

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

3.1.2半導電膨脹阻水帶，這是一種縱向防水結構，一旦電纜的金屬護套破損造成水分進入電纜，這時半導電膨脹阻水帶吸水后膨脹，阻止水分在電纜內縱向擴散。

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

3.1.4嚴控電纜接頭制作工藝，結合近幾年我局電纜運行經驗，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套之間的封鉛工作，致使接頭進水，最終導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，對受潮電纜的去潮處理還沒有標準的操作方法，對去潮處理的結果也沒有統一的鑒定標準。

3.2.1采用氮氣或者是相對濕度小于50%的干燥空氣作為干燥介質進行電纜去潮處理。

3.2.1.1根據資料和現場的實際情況，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介質強制灌入導體，通過干燥介質吸收電纜導體中的水分和潮氣；

⑵為了加強介質的流動性能，可在另一端采用抽真空的工藝（真空度保持在250-300Pa，持續時間應大于8小時）；

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

⑷也可用微水儀對受潮電纜中抽出的氣體進行含水量分析，因為此時電纜線芯中抽出的氣體含水量等同于經過處理后的線芯含水量；但至今尚未發現這方面權威標準。現場處理經驗，一是參照GIS開關中S F6處理經驗，S F6作為介質不帶滅氟裝置的GIS桶體在投運前的安裝階段，一般要求含水量低于250 PPm，運行階段一般要求含水量低于350 PPm。結合實際運行經驗，GIS設備干燥水平要求應高于電纜，經去潮后電纜含水量低于350 PPm應滿足電纜正常運行。二是通過檢測同路徑未受潮的其他相電纜微水含量作為參考標準。

該去潮方法在受現場GIS終端、抽真空設備等限制，且工程量較大，現場使用較少。

3.2.2通過阻水帶判斷，更換受潮段電纜。

根據我們目前的技術力量和現有設備，要處理進水電纜是非常困難的（如采用熱氮氣加壓吹燥）。在實際操作中，如果發現電纜頭進水，我們通常是鋸掉電纜受潮端前端幾米，通過外觀檢查電纜阻水帶及線芯是否干燥，如果不行就繼續向前鋸，最后更換受潮段電纜。

該方法操作簡單，在現場用得較多，其存在如下弊端：

⑴無專業檢測電纜受潮的設備，僅通過阻水帶及運行經驗不能客觀的判斷電纜受潮情況；

⑵通過更換受潮段電纜，成本高；

⑶僅對電纜小段進水受潮處理，如整條電纜已進水，不能用該方法處理。

4結論

電纜絕緣材料本身特性及南方多雨、環境潮濕等原因，XLPE電纜在運輸、施工、運行中受潮不可避免，而電纜受潮又影響到電纜線路的安全運行及電纜運行壽命，且電纜受潮后除通過更換受潮段電纜外，其它方法較難實施，因此，電纜進水、受潮應主要以預防為主，建議做好以下幾方面：

4.1做好電纜運輸、施工質量管控，減少受潮機會；

4.2做好運行維護，減少或避免外力破壞等造成受潮；

4.3 及時修復因白蟻等引起護套損壞，避免電纜主絕緣水樹枝的形成；

4.4 對電纜接頭安裝，主要做好金屬護套封鉛等工藝監督把關工作。

4.5在條件成熟情況下引進、使用抗水樹枝交聯電纜；

4.6通過延長電纜保質期，電纜受潮等引起搶修方面損失的風險轉移給電纜廠家；

4.7通過介質損耗角正切tanδ檢測試驗，電纜有受潮現象時tanδ會明顯增大等特點，研制一套快速檢測電纜是否受潮及受潮程度檢測的儀器或電纜水樹在線監測系統，便于及時掌控電纜受潮情況。

參考文獻

[1] 李宗廷、王佩龍、趙光庭、劉進國《電力電纜施工手冊》[M] 北京；中國電力出版社，2001.

[2] 史傳卿《電力電纜安裝運行技術問答》[M]北京；中國電力出版社，2002.

[3] 孫波濤、郭忠田 《交聯聚乙烯電纜防水受潮處理》 2001.