110kV及以上高壓交聯電纜故障探析

朱曉華

摘 要：隨著社會經濟的迅猛發展及電網建設的日益完善，電纜線路在城市電網的應用越來越廣泛。其中，交聯電纜以自身獨特的優越性逐步替代油浸紙絕緣電纜，廣泛應用于110kV及以上高壓電纜線路中，為供電可靠、城市美化做出了突出貢獻。為了充分發揮交聯電纜的積極作用，文章從生產制造、施工調試、外力破壞、設計四方面入手，簡要分析了110kV及以上高壓交聯電纜故障，并提出了可行的防治措施。

關鍵詞：交聯電纜；故障；原因

近年來，我國的用電量逐漸增加，根據國家能源局發布的數據顯示，2014年我國全社會用電量55233億千瓦時，同比增長3.8%。在用電需求越來越高的背景下，我國城市電網建設呈現前所未有的發展勢頭。考慮到城市高樓密集，為了節省城市空間、美化城市，高壓輸電線路越來越傾向于向地下發展。與架空輸電線路相比，電纜線路具有占地面積小、供電安全可靠、敷設方便、美化城市等顯著優點，在城市電網中應用廣泛。但是，地下電纜一旦發生故障，故障查找及搶修所花費的時間較長，帶來的危害程度更為嚴重。為此，110kV及以上高壓交聯電纜運行使用中，應加強故障分析，采取相應控制措施以及時消除運行中的安全隱患，有效的規避運行風險，確保高壓交聯電纜運行安全可靠。

1 110kV及以上高壓交聯電纜線路應用

目前，從城市已經投入運行的電纜線路運行情況看，國內電纜運行可靠性遠遠落后于西方發達國家。110kV及以上高壓輸電線路中，交聯電纜以優越的技術優勢，逐步替代油浸紙絕緣電纜，為高壓輸電安全提供了進一步保障。但是，隨著高壓交聯電纜規模越大，運行時間越長，其在城市覆蓋范圍變大，地下線路變多，由于電纜維護點分散，為高壓交聯電纜故障查找及搶修帶來了一定難度。

調查顯示，國產交聯電纜的擊穿故障率高達0.5次/年-100km左右，西方一些發達國家已下降到0.2次/年-100km，主要是國內交聯電纜生產環境較差，雜質易進入電纜絕緣，降低了電纜的絕緣性能。110kV及以上高壓輸電線路使用的交聯電纜以國產為主，無形中加大了110kV及以上高壓交聯電纜故障率，對城市供電影響巨大。加強110kV及以上高壓交聯電纜故障研究勢在必行，這是供電可靠提出的必然要求，也是推動城市電網建設的必需條件。

2 110kV及以上高壓交聯電纜故障

在實際運行中，110kV及以上高壓交聯電纜故障表現是多種多樣的，故障不同，原因不同。基于多年工作經驗，110kV及以上高壓交聯電纜故障發生概率呈現陳“高-低-高”特征。投入運行初期，交聯電纜本體質量缺陷及敷設安裝問題造引發故障，故障發生概率較高；投入運行中期，交聯電纜本體及附件運行性能穩定，故障發生概率相對較低；投入運行后期，交聯電纜本體及附件逐漸老化，使用性能下降，故障發生概率有所提高。整個運行期間，易發生故障的部位主要是交聯電纜本體、接頭、終端等，究其原因，主要在于生產制造、安裝調試、外力破壞、設計等方面。

3 生產制造造成的故障

3.1 本體缺陷

從技術條件看，我國高壓交聯電纜生產制造在原材料、機械設備上已經比較成熟，出廠前經過交流耐壓試驗，合格后才允許流向市場，一般不會出現交聯電纜本體存在質量缺陷的問題。但是，由于生產環境較差，技術人員檢驗不到位等，交聯電纜生產制造中易出現絕緣偏心、絕緣內有雜質、交聯度不均勻、電纜金屬護套密封不良等問題，導致高壓電纜投入運行后不久就出現故障。

案例：某110kV高壓交聯電纜竣工后，通過了交流耐壓試驗，正式投入運行24h后，發生電纜本體擊穿事故。經過故障原因分析，是由電纜內外屏存在雜質引起的，電纜絕緣性能部分損壞。

3.2 接頭缺陷

受生產工藝及較差的生產環境等影響，高壓交聯電纜接頭生產制造中，絕緣帶層易進入雜質，或存在氣隙。投入運行后，電纜絕緣屏蔽斷口處常常容易發生故障。

案例：某110kV高壓交聯電纜線路采用的是預制式中間接頭，投入運行一年后，硅橡膠應力錐被擊穿。技術人員解刨應力錐本體后，發現接頭存在滑閃放電現象，是硅橡膠應力錐被擊穿的主要原因。

3.3 安裝調試造成的故障

高壓交聯電纜安裝工藝要求高，由于施工現場環境受限、施工隊伍技術水平，敷設安裝時常因工藝操作不當而出現電纜本體彎曲半徑偏小、附件安裝錯誤、電纜外護套劃傷等現象，造成電纜本體出現機械應力內傷、電纜受潮等，容易引發電纜運行故障。

案例：某220kV高壓交聯電纜線路投入運行11個月，絕緣屏蔽末端上部發生擊穿故障。解刨終端后，確認事故原因是安裝時沒有把應力錐彈簧機構鎖死，降低了應力錐與電纜絕緣結合界面的強度，造成界面放電而發生擊穿故障。

3.4 外力破壞造成的故障

外力破壞是導致110kV及以上高壓交聯電纜故障發生的主要原因。電纜主要敷設在地下，隱蔽性較強。敷設的電纜線路由于竣工資料不全、線路變動卻沒有及時記錄等原因，現今大規模的城市規劃建設工作極容易損壞電纜線路。特別是直埋敷設方式的高壓交聯電纜最易遭到外力破壞，在電纜溝槽和隧道內的高壓交聯電纜相對不宜受到外力破壞。

案例：2010年，某地建設工廠，施工單位進行地基施工時，錨桿直接打穿電纜隧道側壁，回拉錨桿時致使高壓交聯電纜嚴重變形、損壞，造成該片大面積停電，對電網產生了極大的破壞影響。

3.5 設計因素造成的故障

部分設計單位缺乏專業的電纜專業知識，沒有單獨的電纜設計，而是把電纜放在變電中進行設計，或是對敷設現場的地質、氣候條件考慮不周全，造成電纜設計與實際不符，易埋下安全隱患。我國高壓交聯電纜設計技術水平不高已經有目共睹，不高的設計水平，極容易造成高壓交聯電纜存在設計上的缺陷，這對設備安全運行的影響是致命的。

案例：某110kV高壓交聯電纜竣工運行1個月后發生故障，技術人員維修中發現電纜系統設計中沒有設計接地點，高壓交聯電纜在運行1個月期間一直被當做母線使用，電纜金屬護套對地放電，最終兩設備絕緣燒穿。

4 110kV及以上高壓交聯電纜故障防治措施

針對以上故障表現及原因，為維護110kV及以上高壓交聯電纜線路運行安全，除了提高高壓交聯電纜設計、生產制作水平，減少質量缺陷外，還可以采取以下措施：加強質量檢驗，確保電纜生產質量；采用新的交流耐壓試驗手段，確保電纜使用性能良好；提高設計圖深度和敷設安裝質量，杜絕因工作失誤等主觀原因降低電纜性能，使高壓交聯電纜具備良好的絕緣性能；加大運行檢測力度，實時了解電纜運行狀態，以便及時發現故障隱患。

5 結束語

110kV及以上高壓交聯電纜線路在城市電網中應用廣泛，為保證運行安全，應針對故障原因采取有效的防治措施，及時規避運行風險。在今后發展中，應加大科研力度，積極汲取西方國家先進的技術優勢，提高我國高壓交聯電纜生產技術技術，使之滿足我國電網建設和運行需求。

參考文獻

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