高壓電力電纜故障原因分析和試驗對策

陳煒松

摘 要：高壓電力電纜可以說是電力系統中的一項重要組成部分，電力電纜的安全穩定運行是保證國民生產的前提。文章分析了高壓電力電纜運行過程中故障出現的各種原因，并討論了幾種高壓電力電纜的試驗對策。

關鍵詞：高壓；電纜；故障；原因；試驗

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0111-02

1 引 言

近年來，隨著我國現代化建設的飛速發展，國民用電量也在急劇上升，推動了電力建設的不斷進步，加大了高壓電力電纜在電網輸變電系統中的應用。高壓電力電纜是十分重要的電力傳輸設備，是電力系統穩定安全運行重要前提和保障。高壓電力電纜在投入運行之前必定要經歷生產、施工和試驗等諸多環節，如果其中任何一個環節中存在質量問題，則必將導致其在運行過程中容易受到環境因素影響，從而造成絕緣老化，最終導致電力電纜運行故障的出現。

因此，為了保障電力電纜的安全穩定運行，電力企業需要正確掌握電纜的運行狀態，提前發現電纜故障，最重要的是要對高壓電力電纜的施工工藝、故障原因以及試驗對策進行深入研究。

2 高壓電力電纜故障概述

對于高壓電力電纜而言，在其投入運行之后將受到環境因素的影響而產生絕緣老化，從而影響其運行壽命，這些環境因素包括光、熱、電、化學、機械等。

為了保證電力電纜的長期安全穩定運行，除了其本身的優良絕緣性能之外，還要求電力企業掌握正確的電纜敷設方法，并充分了解電纜運行時的熱性能。據統計，2015年全國主要城市的電纜故障原因如下，外力破壞占55%，附件質量問題占29%，施工隱患占13%，電纜本身質量問題占3%。

3 高壓電攬故障原因分析

3.1 外力破壞

通常電力電纜都鋪設于城市道路之中，經常受到綠化、房地產、自來水、通信、煤氣和市政等施工影響，從而導致電力電纜易被破壞，這種外力破壞造成的電纜故障占55%，主要包括以下幾種：

①大多數的電纜短路和破壞都是由于一些未經審查的機械開挖造成的；

②如果電纜安裝不夠牢靠，在外力作用下容易出現絕緣故障；

③對于直埋電纜而言，很可能由于車輛碾壓、地面下沉等原因而出現變形。

總結外力破壞造成的電纜故障原因為：第一，工程管理部門缺乏責任感，監管不力；第二，市政工程的相關施工人員為了趕工期而違規進行機械開挖；第三，由于邊設計邊施工造成的施工信息不能及時共享。綜上所述，電力電纜的保護套會外力作用下發生破損，導致水分侵入到電纜之中，從而造成電纜運行故障。

3.2 電纜安裝及施工質量問題

相關統計數據表明由于電纜安裝和施工不當造成的電纜故障約占13%以上。如果電纜鋪設沒有按照合理的施工條件和規定來進行，會導致電纜壽命大大縮短，原因有以下幾點：

①電纜接頭設置不合理，比如在很近的距離內安裝兩個接頭就是違規的；

②導體連接管之間接觸不好，主要原因是兩段電纜的連接處處理不當而存在的一些毛刺和尖角等；

③中間接頭密封不良，從而導致水分入侵，出現水樹，絕緣老化；

④電纜安裝環境的濕度比較大，容易導致局部潮濕，從而使絕緣性能變差；

⑤電纜保護殼發生破損，由于施工操作不合理造成的電纜保護外殼破損，會導致電纜內部進水而出現故障。事實上，如果在電纜鋪設施工過程中能夠嚴格按照相關規范來進行，并注意電纜鋪設環境，上述由于施工不當而造成的電纜故障是完全能夠避免的。

3.3 電纜本身的質量影響

由于電纜本身的質量問題所導致的電纜事故是比較少見的，但確實存在且不容忽視。由于電纜質量問題導致的電纜受潮使得電纜絕緣性能嚴重變差，以至于擊穿事故時有發生。長期運行實踐表明電纜本身的質量問題也是造成電纜故障的原因之一，最常見的結果就是因質量問題造成的電纜進水，從而導致電纜事故的發生。

在電網建設中基于這一問題的改造方法是采用新型交聯電纜取代過去的油紙絕緣電纜。由于國內電纜生產廠家眾多，生產出來的電纜質量也是參差不齊，因此廠家要嚴格控制電纜的生產過程，包括絕緣屏蔽層的表面處理、加工環境等問題，從而對電纜質量進行嚴格把關。但是目前有不少生產廠家為了減少成本，生產的電纜存在諸多嚴重的質量問題，包括絕緣層中存在區域微孔和雜質超標等。

3.4 過負荷運行

根據高壓電力電纜長期以來的實際運行情況可以看出，高壓電力電纜多數情況下都處于過負荷的運行狀態，而且大多數電纜在投入運行后就缺乏維護，尤其在夏季高負荷運行時，散熱條件惡劣，運行條件又很差，產生的大量熱量又不能及時散熱，從而導致電纜溫度過高，加速了電纜老化，造成了安全隱患。

4 高壓電力電纜試驗方法

4.1 絕緣電阻測試

電纜的絕緣電阻測試可以對其受潮、老化情況進行有效判斷，從而正確地掌握電纜的絕緣性能。通過耐壓試驗比較耐壓前后的電阻變化可以對電纜內部缺陷進行檢查。對于額定電壓為1.0 kV及以上的電纜，在測量時必須要使用2 500 V兆歐表來進行，電纜運行后要進行充分放電，將所有的對外聯接線全部拆除，并使用干燥清潔的布將電纜頭擦拭干凈，接著將鉛皮和非測試相的電纜芯一起接地，然后逐相進行測量。由于電纜的電容非常大，使用兆歐表進行測量操作時一定要勻速搖動。測量完成后，要先把火線斷開在停止搖動，防止電容電流對兆歐表進行反充電而導致搖表被擊穿；每次測量完成后需要對電纜進行充分放電，而且操作過程中工作人員要必須使用絕緣工具，避免殘余電荷電擊事件的發生。

另外，為了提高測量的準確性可以通過在電纜芯端添加屏蔽層來實現。還有，如果電纜經過長時間的大電流充電，通常開始時的兆歐表讀數不大，此時應該繼續搖動兆歐表，數值將逐漸增大直至穩定不變。

4.2 電纜相位檢查

在電纜絕緣測試后即可開展電纜相位檢查工作。相位檢查主要是保證電纜兩端A、B、C相位一致，電纜頭的“黃”、“綠”、“紅”標示完全對應。電纜相位檢查的試驗方法基本上和絕緣電阻測試是一致的。首先把電纜尾端A相接地，分別測試A、B、C相對地絕緣電阻，測試結果A相對地絕緣0 MΩ，B、C兩相對地絕緣為55 000 MΩ。由此可判斷處本側為0 MΩ的相就是對側的接地相，即兩側均是A相。B、C相的相位檢查方法同A相。

由試驗數據分析可以看出，電纜兩側相位一致，見表1。

4.3 直流耐壓試驗與泄露電流試驗

直流耐壓試驗和泄露電流試驗是同時進行的，試驗方法也相同，兩者的測量重點不同，前者是測量耐受強度，一般會采用較大的實驗電壓；而測量泄漏電流是為了檢測絕緣狀況，不需較高的電壓。

直流耐壓試驗可以檢查電纜的抗電強度，是運行部門和施工單位常用的試驗方法之一。直流耐壓試驗電壓高、設備容量小，直流電場中電場是按照電阻分布的，而且分布比較均勻，如果電纜存在缺陷，那么電壓和缺陷部分是一種串聯在一些完好的部分上，從而使缺陷更加容易被發現。通常通過直流耐壓實驗可以發現電纜中的一些氣泡、機械損傷等局部缺陷。

測量電纜的泄漏電流是為了觀測不同電壓等級下的電流的變化情況，以及得到電流與電壓之間的關系。電纜缺陷主要表現為泄漏電流在分階段停留時幾乎不隨時間而下降，甚至增大；或者是在電壓上升時，電流不成比例的急劇上升。通常泄漏電流測量結果可以反映出電纜的老化和受潮情況。

5 結 語

隨著高壓電力電纜的性能被挖掘，其應用也越來越廣泛。因此，國內電力企業必須加強電力電纜故障原因分析的研究，優化試驗方法，在今后的高壓電力電纜在生產過程和現場施工中，減少電纜質量問題，減少故障發生率，保證高壓電力電纜持續、穩定的運行。

參考文獻：

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