交聯電纜故障淺析

段利軍

（山西晉城煤業集團供電分公司，山西晉城048006）

0 引言

交聯電纜在晉煤集團的應用起步較晚，絕大部分都是在2000年以后投入使用的，運行時間還不到10年。按照交聯電纜運行壽命30年考慮，并結合國外的一些運行經驗，晉煤集團的高壓交聯電纜還沒有進入事故高發期。為提高煤礦供電的安全可靠性，預防事故的發生，筆者結合2009年度供電分公司電纜事故統計結果，對故障原因進行了分析，并提出了預防措施。

1 電纜事故統計

供電分公司所管轄設備2009年度共發生由電纜故障引起的開關跳閘事故19起。按照故障產生的部位可分為電纜本體故障和電纜接頭故障兩大類，其中電纜本體故障（本體短路、爆炸）7起，占電纜總事故的36.84%；電纜接頭故障（電纜頭擊穿、爆炸）12起，占電纜總事故的63.16%。下面從電纜本體、電纜接頭兩個方面具體闡述故障產生的原因。

2 電纜本體事故原因分析

近年來，隨著電纜制造在絕緣材料及機械設備方面趨于成熟，電纜本體質量有了很大提高。交聯電纜作為主流產品已廣泛應用于礦井輸配電線路中。但由于電纜故障的突發性、不確定性和隱蔽性，由電纜故障引起的停電事故時有發生。

引發電纜本體事故的原因主要有：屏蔽層截面設計和選取上的失誤，在運行中發生斷裂；施工質量不良；外力破壞。這些原因可能導致電纜在竣工試驗中或投運后不久即發生本體擊穿、短路、爆炸等事故。我們在試驗中曾經發現過電纜阻水層受潮、絕緣屏蔽表面有銅屑、絕緣屏蔽劃傷/破裂等問題。但大部分缺陷在施工現場檢測中很難被發現，這就給電纜的安全運行埋下了隱患。

2.1 電纜屏蔽層原因

交聯電纜采取分相屏蔽方式，其屏蔽層能改善電纜絕緣內的電力線分布，消除絕緣層與屏蔽層之間的局部放電，提高電纜的絕緣水平。隨著高壓電纜的廣泛使用，屏蔽層截面設計和選取上的失誤、運行中屏蔽層斷裂等問題顯得尤為突出，而恰恰正是這一失誤會造成嚴重的運行事故。

電纜金屬屏蔽層在正常運行情況下會流過電容電流，短路時又作為短路電流的通路，同時也起屏蔽電場的作用。若屏蔽層截面積選擇得偏小，當較大的電容電流或短路電流流過屏蔽層時，會造成屏蔽層嚴重發熱，從而導致燒毀整個電纜的嚴重故障。為了使系統在可能的暫態電流作用下溫升值不超過絕緣與外護層的短路最高溫度平均值，在發生單相接地或兩相接地時，故障電流流過屏蔽層而不至將其燒損，電纜屏蔽層最小截面宜滿足表1要求。

表1 交聯電纜屏蔽層最小截面推薦值

集團公司使用的電纜多為銅帶屏蔽，由于銅帶材質較硬，伸長率小，加上工藝不完善等原因，在生產、敷設過程中可能發生斷裂，銅帶斷裂后故障隱蔽，不易被發現。因此，建議電纜選型時采用鋼絲屏蔽代替銅帶繞包屏蔽，一是鋼絲屏蔽機械性能高，事故率低；二是屏蔽效果好，通過的故障電流大。

2.2 施工質量原因

施工隊伍的技術水平低、質量意識差是造成電纜事故的重要原因。在施工過程中，電纜接地方式錯誤、敷設過程中側壓力超過要求、彎曲半徑過小、刮傷外護套等情況經常遇到；電纜未加熱調直、安裝位置不當、預留安全距離不足等情況也時有發生。這些對電纜系統長期安全運行危害很大，甚至會導致電纜系統在一兩年內出現故障。電纜事故絕大多數和施工質量有關，特別是敷設質量。因此，施工單位要采取相應的措施提高施工質量，以及加強對施工中電纜的保護。

2.3 外力破壞原因

外力引發的電纜事故很少。直埋電纜因為沒有保護所以容易遭受外力破壞，而電纜溝槽和隧道內的電纜相對不容易受到外力破壞。現在相當多的電纜故障都是由于機械損傷引起的，比如電纜敷設時不按規范施工，懸掛位置不當，遇到各種機械力的擠、壓、刨、刺或砸等使絕緣損壞；在直埋電纜上搞土建施工也極易損傷電纜。有的損傷不嚴重，要幾個月甚至幾年才會導致損傷部位擊穿形成故障；有的破壞嚴重，可能發生短路故障，直接影響用電單位的安全生產。

3 電纜接頭事故原因分析

電纜接頭按作用不同可分為電纜終端接頭和電纜中間接頭，不管什么接頭形式，電纜接頭故障一般都出現在電纜絕緣屏蔽斷口處。因為這里是電場應力集中的部位，該處絕緣是電纜最薄弱的環節，如果電纜接頭附件質量差、施工現場環境惡劣、接頭制作工藝不良，勢必加劇電場應力的作用，在長期運行中加速絕緣老化，引起電纜接頭擊穿、爆炸事故，這也是電纜接頭事故率居高不下的主要原因。

3.1 環境因素影響

電纜接頭制作對環境要求非常高，但施工現場條件比較差，特別是戶外電纜頭的制作現場，環境溫度、濕度、灰塵都很難控制。接頭施工過程中由于絕緣暴露在空氣中，水分、灰塵等雜質極易附著在絕緣外表面和填充劑中；制作環境的濕度偏大，潮氣侵入會造成絕緣強度下降，引起制作部位（電纜頭）絕緣整體性受潮，這些都給電纜長期安全運行留下了隱患。

3.2 施工工藝影響

電纜接頭制作工藝要求很高，一般要求施工人員練習3年后才能安裝高壓電纜接頭，而有些施工隊伍水平不高，質量意識淡薄，制作工具簡陋，甚至存在盲目施工問題。

由工藝不良引起電纜接頭故障的原因主要有：無專用的電纜剝削刀具，在剝削半導體層時難免會在絕緣表面留下細小的劃痕，半導電顆粒和砂布上的沙粒很容易在打磨時嵌入絕緣表面劃痕的縫隙中，導致半導體絕緣下降；沒有嚴格按照工藝施工，剝削長度不足，絕緣爬距降低，運行過程中極易發生絕緣閃絡、擊穿事故；電纜頭密封不良，使水分侵入絕緣內部，導致絕緣受潮；電纜接頭工藝不標準，接地不規范，保護層中環流過大，引起電纜接頭發熱老化、絕緣對地擊穿事故。

3.3 電纜接地質量影響

電纜接地質量好壞直接關系到人身安全和系統運行穩定，但部分電纜施工安裝人員在電纜接頭制作過程中，對電纜接地的重要性缺乏足夠的重視，尤其是電纜接地線的制作與安裝不到位，從而導致電纜運行中出現感應電壓高或漏電現象，將對設備和人身安全形成嚴重隱患。電纜接地線施工不規范的常見現象為：接地線少接或多接以及接觸不良等。

4 預防措施

電力電纜裝置絕大部分是隱蔽性的，運行管理工作有其特殊性和專業性。所以，電纜施工安裝人員和運行管理人員應加強學習、提高認識，掌握防范電纜故障的有效方法，并注意做好以下幾點：

4.1 加強電纜質量檢驗工作

選擇質量好的電纜，為減少故障奠定基礎。同時，電纜生產廠家也應加強質量管理，提高質量意識，嚴格出廠前的試驗和檢驗工作，杜絕不合格產品流入市場。

4.2 提高電纜安裝質量

即使電纜質量很高，但如果施工質量不高，也會造成隱患，為此必須把好施工質量關。施工時必須做好應力處理和清潔工作，避免外護套破損，盡量縮短接頭的制作時間。

4.3 改善試驗手段

在交聯電纜竣工試驗時必須采用交流諧振耐壓的方法，嚴禁采用直流耐壓方式。經過驗收檢查合格，辦理驗收手續后方可投入運行。

4.4 加強接地極監測

電纜接地質量好壞對系統安全運行至關重要。接地極在長期運行中可能發生腐蝕、損壞和斷裂等情況，但問題卻不易暴露。因此，應當重視與加強對運行中接地網狀況的監測。

5 結語

近年來，隨著對電纜故障原理理解的深入，電纜制造質量、施工工藝和試驗手段都有了很大的發展，提高了供電可靠性。但是我們對電纜故障的預防和預報工作起步較晚，還處在摸索階段，尚需進一步改進和完善，進而從根本上減少電纜故障的發生。