一起機械應力引發的電纜故障分析

陳偉玲 鄭增輝 周小艷 孫飛

摘要：電力電纜具有占地小、可靠性高、維護量小等優點，一般敷設于土壤中或者室內、溝道中，基本不占用地上空間，廣泛的應用于電力系統中，用以輸送電能。因其故障率較低，日常維護量小，電力電纜的管理存在較多盲區，導致部分電纜運行工況逐漸下降，電纜故障帶來的事故影響逐漸增大。本文通過分析一起機械應力引起的電纜絕緣疲勞事故，深入排查運維檢修、驗收各個環節中的缺失點，進而提高電纜的運行可靠性。

關鍵詞： 機械應力;電力電纜;故障分析，疲勞

1.電力電纜在電力系統中的應用

隨著社會的進步、城市化進程的推進，寸土寸金在當今城市中的效應愈發凸顯，為了有效節約地上空間，合理利用城市土地資源，充分提高土地利用率，最大限度提高電能的輸送能力，電力電纜在電力系統中得到廣泛的應用。

資料顯示，截止2010年底，國家電網公司系統內6kV-500kV在運電纜線路386768回，回路總長度為234166km[1]。隨著城區供電需求的增加，電力電纜在電力系統的應用量也在逐年增加。在變電站內，電力電纜（動力纜）多用于所變（站用變）、電力電容器（無功補償用）與開關柜之間，用以提供站內電能供給。

2.站用變電纜故障簡介

2016年，某變電站35kV站用變開關柜間隔保險熔斷，運行人員更換保險后，C相高壓保險再次熔斷。根據事件表現，工作人員判斷站用變高、低壓側電纜存在接地情況，另外，站用變也存在運行異常嫌疑。通過對站用變進行外觀檢查，發現站用變外部絕緣殼體良好，無其他運行異常。聯系到帶電測試結果，并未發現其他異常信號。

工作人員遂辦理工作票，對站用變進行停電試驗，停電試驗發現，站用變運行狀況良好。在對電纜進行絕緣測試時，發現，電纜絕緣降低。

3站用變及電纜現場檢查情況

3.1站用變現場檢查情況

工作人員首先對站用變進行了電氣試驗，試驗數據如表1所示。

由于正常運行狀況下，站用變運行在5-6檔，現場人員并未對站用變檔位進行調整，根據測試結果，站用變的絕緣測試結果滿足運行要求。電壓比與直流電阻試驗相比出廠試驗數據，并無較大變化，亦滿足運行標準要求。判斷站用變并無故障。

3.2電纜現場檢查情況

工作人員首先對低壓電纜進行絕緣電阻進行測試，發現絕緣電阻合格。在對高壓電纜進行測試時，發現高壓電纜C相絕緣降低，相關測試結果如表2所示。

通過與A、B兩相絕緣電阻的測試結果進行對比，發現，C相電纜對地的絕緣僅有0.4MΩ，極小于正常兩相的絕緣電阻，遂判斷高壓C相電纜存在接地故障。

工作人員對C相電纜進行外觀檢查，發現，C相電纜傘裙最下端屏蔽線有少許黑色放電痕跡。遂對電纜接頭進行解體查看，如圖1所示。

為了找到電纜的接地故障點，工作人員對電纜傘裙下方進行了解體檢查，現場照片如圖2所示。

由圖2可以看出，C相電纜外絕緣層已出現較為明顯的破壞，在運行過程中，發生了擊穿現象。通過對比圖1、圖2可以看出，電纜擊穿點位于傘裙折彎處，存在較為嚴重的應力集中現象。長期的應力及運行環境，導致此處絕緣層發生疲勞，進而引起貫穿性的放電通道，電力電纜對接地體進行放電，放電時，流過C相電纜的電流急劇增加，造成開關柜柜內高壓熔絲熔斷。

4.電纜故障原因分析

經查閱運行資料，該電纜已運行14年，結合所變停電計劃，電纜均按照正常的檢修周期進行相關試驗，并未發現運行異常。分析認為，電纜故障存在以下兩種情況：

（1）早期電纜制作工藝不良，受制于現場施工條件，絕緣體處理時，存在間隙和雜質，內部泄漏電流超標，存在著運行隱患;

（2）電纜走向布置不合理。通過對電纜進行外觀檢查，發現，傘裙下方絕緣包覆位置正處于電纜折彎處，考慮到35kV電纜在急彎時存在較大的機械應力，機械應力集中引起金屬、絕緣材料的老化，結合電應力、電場綜合影響，絕緣材料逐漸老化，最終發生貫穿性的擊穿放電。

5.結束語

電力電纜作為應用量較大的電力元器件，其結構、性能的掌握，需要現場運維檢修人員慢慢學習，為了減低電力電纜事故率，應加強電力電纜的運維，主要體現在以下方面：

（1）加強電力電纜驗收。對于現階段的電力電纜，施工時應注意避免急彎，避免出現應力集中現象。

（2）加強對電纜的狀態檢測。除按照正常的檢修周期，對電纜進行正常的電氣試驗外，運維檢修人員應加強對電纜的帶電檢測，及早發現電纜運行隱患。對于老舊電纜，應縮短檢測周期，密切關注電纜運行狀況。

（3）綜合分析異常原因。針對開關柜高壓熔斷器的熔斷問題，運檢人員舉一反三，深入分析熔斷器熔斷的內在原因，排查到電纜的運行隱患，避免事故發生。

參考文獻

[1] 趙健康，李文杰. 國家電網公司電力電纜運行情況報告[C] 第十三屆全國工程電介質學術會議論文集 2011，31。

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[4]龐丹， 戴斌， 田家龍，等. 電力電纜故障原因及檢測方法研究[J]. 電子制作， 2016， 000（018）：86-86.