電力電纜絕緣擊穿問題原因分析及改善

摘 要：隨著我國生產(chǎn)力水平提高、新興產(chǎn)業(yè)和高端制造業(yè)的興起，對電線電纜的需求將持續(xù)增長，使得電力電纜行業(yè)高速發(fā)展。現(xiàn)今，對電力電纜的安全要求及其設(shè)備穩(wěn)定的要求越來越高。在以往中，無論低壓還是高壓電纜都會出現(xiàn)故障，通常表現(xiàn)在絕緣擊穿方面上。電纜材料的純度和絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計、型號的選定以及敷設(shè)和使用中出現(xiàn)的問題，都可能會造成電力電纜出現(xiàn)故障。本文著重對電力電纜絕緣擊穿問題做簡要分析和討論和相應(yīng)的預(yù)防措施，對減少電力電纜絕緣擊穿問題具有參考意義。

關(guān)鍵詞：電力電纜;絕緣擊穿;預(yù)防措施

第一章 電力電纜結(jié)構(gòu)

本文以YJV-6/10kv 1×150 mm2為例說明電力電纜結(jié)構(gòu)。根據(jù)型號可知該電纜是銅導(dǎo)體，并由緊壓絞合圓形銅導(dǎo)體，交聯(lián)聚乙烯絕緣，內(nèi)、外半導(dǎo)電屏蔽和金屬銅帶屏蔽，聚氯乙烯外護(hù)套組成，標(biāo)稱截面積為150mm2 的單芯電力電纜。

交聯(lián)聚乙烯可以適用于低、中、高電壓，長期工作溫度較高，并且介質(zhì)損耗因數(shù)低，相對介電常數(shù)小，并且物理性能優(yōu)良。導(dǎo)體屏蔽用來防止電場效應(yīng)影響導(dǎo)致在導(dǎo)體與絕緣層之間的氣隙放電和電化學(xué)腐蝕。在絕緣層之外有絕緣屏蔽和金屬屏蔽，都是為了較少電場的直接作用所帶來的損耗，并且改善電流分布，此外，銅帶屏蔽具有較好的抗干擾能力和機(jī)械性能，金屬屏蔽之外是聚氯乙烯護(hù)套，它的電性能良好，機(jī)械性能優(yōu)越。

第二章 電力電纜絕緣擊穿原因分析

在電力電纜運行工作狀態(tài)下，及時地檢查線路的運行狀態(tài)，保證線路的安全和穩(wěn)定。為保證電氣系統(tǒng)的正常運行，首先最重要的一點就是確保電氣絕緣性能優(yōu)良。電氣絕緣參數(shù)選取的合適與否，將直接導(dǎo)致電力電纜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和正常工作時的狀態(tài)好壞，而電力電纜可能出現(xiàn)故障的主要原因是由以下幾個方面所引起的。

（1） 電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

電纜的尺寸規(guī)格及電纜材料不符合要求。正確的電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計要滿足實際情況的條件，這是電纜的各項參數(shù)穩(wěn)定運行的保障和工作基礎(chǔ)。根據(jù)綜合分析環(huán)境方面的影響，要選擇合適的電纜型號及條件滿足工作需要，如電纜在寒冷地區(qū)要用耐寒型電纜，可選用交聯(lián)聚乙烯、硅橡膠等;電纜要求承受一定機(jī)械力的場所，可選用不銹鋼護(hù)套電纜。

（2） 材料存在雜質(zhì)和缺陷

在電纜的生產(chǎn)和制造過程中，生產(chǎn)流程出現(xiàn)偏差或者設(shè)備存在故障都會造成電纜材料出現(xiàn)問題，主要因為是材料形成缺陷，導(dǎo)致絕緣層的分布不均勻，和導(dǎo)體沒有緊密接觸，產(chǎn)生局部放電和漏電流，或者有可能造成絕緣厚度減小。并且摻入雜質(zhì)使導(dǎo)體的電導(dǎo)率發(fā)生改變以及介質(zhì)損耗增大，此外，材料中殘留有機(jī)械應(yīng)力，這些原因都會使擊穿強(qiáng)度降低，造成電力電纜絕緣擊穿。并且這些雜質(zhì)和缺陷將會在電力電纜工作時，使電力電纜容易出現(xiàn)絕緣老化和受潮情況，減少了使用壽命。

（3） 運輸、敷設(shè)過程中損壞電纜

生產(chǎn)出來的電纜在被運輸和敷設(shè)時，由于機(jī)械拉力過大或彎曲程度過大，以及受到外在因素的破壞，破壞了電纜的外護(hù)套，影響了電纜結(jié)構(gòu)，使電纜內(nèi)部產(chǎn)生氣隙，裂痕，造成電場分布不均勻，會在電纜薄弱環(huán)節(jié)或損壞處上形成較高的擊穿場強(qiáng)。

電力電纜在敷設(shè)安裝中，兩端接頭如果遇水形成“水樹枝”或摻入雜質(zhì)形成電樹枝，降低了電阻的絕緣性能，引起絕緣擊穿。

（4）電力電纜的不正常運行

電力電纜長時間的工作會使絕緣電阻溫度升高，從而絕緣電阻下降;當(dāng)電力電纜處于短路狀態(tài)下，電纜工作電壓持續(xù)時間長且接近擊穿強(qiáng)度，那么電纜隨著時間的延長，會出現(xiàn)小孔，裂紋以及碳化的痕跡，對電纜造成不可逆的損傷，絕緣性能顯著下降以及電氣設(shè)備系統(tǒng)不對稱等都會造成絕緣擊穿。

第三章 電力電纜絕緣擊穿的預(yù)防措施

3.1 規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計

綜合分析所要電纜的結(jié)構(gòu)參數(shù)及其敷設(shè)環(huán)境，充分考慮周圍環(huán)境，如溫度、濕度、輻照等因素對電纜影響。合理地設(shè)計電纜的電氣結(jié)構(gòu)，按照相關(guān)要求，滿足電纜在正常工作下電流、電阻、電容等電氣設(shè)備的要求，并且電流載流量，損耗大小符合相關(guān)規(guī)定。嚴(yán)格按照《IEC 1597—1995》標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計載流量大小，《IEC 60949》設(shè)計金屬屏蔽結(jié)構(gòu)。

3.2 出廠前檢測

在電纜的使用之前，需要提前知道該電纜的電氣指標(biāo)，通過測試核檢實驗報告中電性能、絕緣機(jī)械性能、護(hù)套機(jī)械試驗等的條件及結(jié)論。對電纜的電性能測試主要包括絕緣電阻、損耗因數(shù)、介電強(qiáng)度、局部放電、漏電流等測試。其中，漏電流、絕緣電阻、耐電壓三個是衡量電氣性能指標(biāo)是否達(dá)到要求的重要參數(shù)，可按照《GB 50150-2006》進(jìn)行檢測。

3.3 運輸和敷設(shè)過程中，避免電纜損傷

電力電纜在運輸和敷設(shè)時，要考慮到電纜的機(jī)械性能，防止電纜受到震動，沖擊等損傷電纜，不能使用超過允許的機(jī)械拉力范圍和彎曲程度，并保證不被劃傷等，防止在電纜絕緣層薄弱方面上形成電樹枝，導(dǎo)致絕緣擊穿，可以緊湊地將電纜捆綁在一處，必要時可以做記號。

3.4 預(yù)防性試驗

根據(jù)DL/T596-1996標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行全方面的檢測，發(fā)現(xiàn)運行中設(shè)備的隱患，預(yù)防發(fā)生事故或設(shè)備損壞，對設(shè)備進(jìn)行的檢查、試驗或監(jiān)測，也包括取油樣或氣樣進(jìn)行的試驗。

3.5 維護(hù)電纜運行環(huán)境

施工要嚴(yán)格按照電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)條件進(jìn)行，并定期地對電纜運行環(huán)境進(jìn)行檢查，保證電力電纜的安全和可靠運行，使電纜免受機(jī)械震動、化學(xué)腐蝕、地下電流、熱影響、鼠害等損傷。

定期地檢查電纜的運行溫度和環(huán)境濕度，并定期地檢查電流載流量的大小和電場強(qiáng)度，及時修復(fù)故障，排除干擾因素。記錄檢查結(jié)果，保證電力電纜安全運行。

第四章 結(jié)語

電力電纜的安全運行需要考慮多方面的影響，尤其是電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)敷設(shè)、施工環(huán)境等，電氣參數(shù)的選取也會導(dǎo)致絕緣擊穿的發(fā)生，對電力電纜的生產(chǎn)及敷設(shè)要認(rèn)真執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，采取相應(yīng)的措施解決問題，避免電力電纜絕緣擊穿發(fā)生，使電力電纜工作在正常的條件下，并且保證電力電纜的正常工作也是系統(tǒng)運行重要安全保障，保證工業(yè)的生產(chǎn)工作正常運作。

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作者簡介：

崔振鐸（1997年12月）男，漢，河南省焦作市，本科，電纜工程學(xué)院，電纜工程，17級。研究方向：電纜工程

（河南工學(xué)院? 河南? 新鄉(xiāng)? ?453003）