電力電纜運行、故障及試驗探討

董潔琛

摘? 要：電力電纜是當前城市供電網絡采用的主要方式，本文對電力電纜發展進行了簡單地介紹，并對電力電纜附件進行分析，然后對電力電纜故障統計和電力電纜試驗技術進行了探討。

關鍵詞：電力電纜;運行故障;試驗

最近一些年來，我國經濟得到了快速的發展，對于電力的需求也不提升，電力短缺現象比較突出。在進行城市化建設時，應該為人們營造出良好的生存環境，地下鋪設的電力電纜不斷取代了架空線路，為創建整潔的市容創造了條件，城市地下電纜管網的是對電網技術水平進行衡量的重要指標。尤其是XLPE絕緣電纜可以實現較大的輸送容量，不存在落差方面的約束，可以實現較為安全的運行，具有較長的使用壽命，已經得到了人們的廣泛認可。

1電力電纜發展簡史

早在十九世紀，國外就有學者提出了采用螺旋紙帶絕緣的構想，并在1890年就生產出10kV同軸電纜，并應用在英國的倫敦市。進入到二十世紀，又提出了中空的充油電纜，從而解決了高壓及超高壓電力輸送問題，之后地下鋪設的地下電纜電壓等級在不斷提升。進入到二十世紀中期，瑞典生產的電纜等級達到了380kV。近期，美國及加拿大的電纜電壓等級已經達到了530kV左右，現有的技術可以使地下鋪設電纜電壓等級達到了1100kV，意大利已經應用并安裝了該種電纜。地下電力電纜輸配電技術經過一個多世紀的發展，電纜絕緣材料從油紙、不滴流油紙、充油及充氣絕緣，再到擠出電纜等，電壓等級從原來的幾百伏電壓變成現在的500kV特高壓。特別是二十世紀70年代左右，隨著材料及電子技術的進步，促進了電力電纜制造技術發展。我國在十九世紀末期，在上海市應用了低壓路燈電力電纜，成為國內應用地下電纜供電的開端。到了二十世紀中期，國內的6kV油紙絕緣電力首次問世，在1953年制造出10kV油紙絕緣電纜，1969年，國內生產的330kV充油電纜得到應用，在1982年開始對500kV充油電纜進行測試。國內的XLPE電纜技術雖然開始的比較晚，在1970年，國內開始生產10-35kV交聯電纜，在1985年，在南京、廣州等多個城市把110kV電纜投入使用，之后在發電機、變電站等場合進入了220-500kV的XLPE電纜。在二十世紀90年代，國內的首個自主生產的110kV XLPE今年纜在首鋼進行了 應用，在1996年，我國生產的220kVXLPE電力電纜通過技術部門的鑒定，并在2002年經過武漢高壓研究進行試驗及驗收，并開始進行推廣和應用。上海市為了舉辦世博會，把市區內的架空輸電線路都改用地下電纜進行供電，北京為舉辦奧運會把四環內的架空線路轉成地下電力電纜配電。

2電力電纜附件概述

電力電纜線路是由電纜本體、附件（主要有中間接頭及終端）、輸配電線路和電力設備構成。生產制造電力電纜附件的廠家較多，隨著我國對電力電纜進行規范，很多電纜命名正在不斷進行規范。很多國家都應用XLPE電力電纜實現對地下的送電，所以，應該把電力電纜附件作重要內容，電力電纜附件具備的絕緣保護結構來對附件進行合理的劃分，高壓、超高壓XLPE電纜附件可以分成預制型、繞包型及裝配型三個類型 。同時，中低壓XLPE電纜附件也被分成預制型、繞包型 、模塑型及熱縮型四個類型。XLPE電力電纜附件的技術關鍵為絕緣結構內的電場應力控制，大多采用幾何電場應力控制錐及參數型電場應力控制管兩個辦法。國內的XLPE電力電纜故障種類及數量來看，電纜中間接頭故障占到了27%，多層固體復合介質沿面進行放電的原因，是引起中間接頭被擊穿主要原因，為電纜接頭故障的97%，所以，電力電纜附件的研究工作主要調節及持續使應力錐及電纜主絕緣結合面間的壓強，采用何種材料取代硅脂材料和沿面放電的問題。

3電力電纜故障統計

我國與發達國家地下電力電纜出現故障進行比較來看，故障率可高出10倍左右。引起電纜故障率高的原因主要為：1）上世紀70-80年代，投入使用的XLPE絕緣電纜是采用1+2擠出設備進行生產的，應用濕法蒸汽交聯制造工藝，約有長度為3.7萬公里長的質量無法保證的電纜應用在供電網絡當中，很多電纜已經進入到故障高發時期。2）約有72%的電纜經常工作在超負荷狀態，沒有對其進行有效的維護。而且，受制于投資規模方面的制約，很多城市把原來應用的6kV油紙絕緣電纜提高到10kV電壓系統當中，從而使電纜供電線路運行故障次數提升。3）國內在進行城市規劃時，市政供水、綠化、通信等方面的基建工程會使電力電纜管道受到破壞，該種故障機率較高。4）沒有對電力電纜提高重視，電纜的安全質量及維護水平不高。由于我國電纜制造業得到了較大的進步，電纜本體絕緣生產缺陷及電纜附件的安裝質量引起的故障正在不斷減少。

如果不存在外力破壞，電力電纜在應用后的1-5年是最容易出現故障的，主要是由于電纜本體和附件質量和安裝問題。而投入應用后的5-25年，電纜進入到穩定的工作時期，出現故障的機率也顯著減少，故障的主要原因為樹枝狀老化及附件受潮而產生的沿面放電。如果電纜應用25年，電纜樹枝狀老化問題會變得更加嚴重，出現故障的可能性也會增加。

4 XLPE電力電纜試驗技術現狀

電纜試驗技術沒有與電纜應用技術及制造同步，國內采用的XLPE絕緣電纜試驗方法，還采用上世紀70年代的辦法，很多內容都比較老舊，部分內容還采用油紙絕緣電力電纜的試驗辦法。在上世紀末，對電力設備預防性試驗規程福建莆田地了修訂，只采用了很少的篇幅提到XLPE絕緣電纜投入使用后的預防性試驗辦法，沒有很好的操作性。

電纜的試驗按著試驗方法可以劃分為離線及在線試驗，按著試驗性質可以分成破壞及非破壞試驗。XLPE絕緣電力電纜具有很大的容量，對試驗設備要求較高，在對試驗辦法及項目進行選用時，應該結合運輸、試驗場地、試驗設備的重量及體積，并考慮試驗條件等多個因素。當前，直流耐壓試驗是被各國認可的無害試驗手段，其它的試驗方法還在探索當中。

5結束語

綜上所述，電力電纜被應用到多個領域，由于電纜的鋪設方式、運行環境及和條件比較得雜，應該建立起專業化的管理機制，從而保證電纜線路的正常供電。電纜故障的原因多是由于受到外力破壞、于電纜附件質量存在缺陷或者安裝質量引起的。電纜的試驗最好采用直流耐壓試驗，可以有效地發現電纜絕緣質量問題。

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