電纜絕緣故障及解決方法

金毅

（廣東電網惠州惠城供電局生產計劃部配網綜合班，廣東 惠州 516001）

對于電纜絕緣而言，是評定電纜質量的重要參數，結合電力系統中不同工作器件的用電特性，電線電纜的生產制造需要滿足一定的絕緣性，保證生產中絕緣性能可靠的因素主要有：絕緣偏心、絕緣系統伸率小、粘附力過大或過小等。并且隨著時間逐漸推移，這些工作在自然環境中的電纜材料會因受到自然界多種不可抗力因素影響而使得絕緣性能降低，嚴重的可能會導致觸電事故發生。減少和避免電纜絕緣故障能夠幫助企業提高產品質量，使其能夠保證電力系統更加安全穩定的運行，所以提高電纜絕緣性已經成為行業工程師一直都在思考的主要問題。

一、分析故障誘發原因

（一）分析線路故障問題

首先電纜在進行工作的過程中，由于電纜自身和電力系統的質量等問題，在不同線路的電纜同時出現故障的情況下，主變電站將會面臨著級間切換。造成這種問題的原因主要是，如果同時發生故障，電力系統繼電保護裝置的響應時間將被延遲，保護電流將不會及時傳輸至分級的供電裝置，主變電站將跳閘。其次過流保護器不敏感。電纜在實際運行的過程中，如果傳輸電流值比電纜端子位置的保護電流參數大的情況下，那么復雜電流將會超出電纜規定的承受范圍，這樣將會對保護器的靈敏度帶來不同程度的影響。

（二）分析環境引發的故障問題

自然環境中，如果出現下雨，電纜長時間在雨水和黏土浸泡的情況下，將會對電纜外部的絕緣層產生一定的侵蝕，如果沒有對這個問題及時地進行解決，那么可能會導致電纜受到污染，進而出現閃爍等問題。在雷電感應環境下，電纜故障的主要原因是直接擊中造成的感應電流。從施工環境來看，主要的故障原因是電纜安裝以及運輸。例如，在電纜運輸的階段，可能會損壞外部保護層的情況。在此之外，電纜進行安裝的過程中，沒有根據電纜的工作特性執行標準測試操作，那么就會導致電纜出現渦流等問題。

二、分析故障問題

對于電力電纜而言，在進行制造和運輸以及安裝、長時間運行中會出現機械方面的作用和熱作用，同時也會出現電場作用化學腐蝕等，導致電纜出現絕緣損壞問題，并且直接影響到電力系統安全運行，甚至還會國民經濟發展和人民的日常生活。

（一）分析老化故障問題

一是熱老化。熱老化定義成為溫度作用下絕緣材料的化學結構出現了裂解和水解等方面的變化，導致其材料的絕緣性能逐漸下降或者是失去的一個過程。熱老化導致絕緣材料的電氣性能和機械性能降低，減少絕緣壽命，同時絕緣材料的抗拉強度、彈性、強度、韌性等機械特征明顯降低。當交聯聚乙烯拉伸率下降到百分之一百時，材料壽命結束。此外局部放電和電能損耗會出現較大的熱量，這也是出現熱老化的主要原因。二是分析機械老化。固體絕緣系統處于制造和安設以及運轉中，被各種類型的機械應力作用，所出現的老化便稱之為機械老化，這種類型的老化需要一個造成絕緣材料機械微缺陷的外力或壓力，這些外力或壓力在長時間運轉的作用下，導致小缺陷形成一個破裂并慢慢變大，一直到產生局部放電這類絕緣性能被完全破壞的現象，這類絕緣破壞的形式同時被稱為：電——機械擊穿。三是分析電老化。對于電老化而言，表示絕緣系統長時間在電場作用下產生的絕緣性能下降情況，其中包括由于絕緣擊穿放電引起的化學和物力反應。絕緣材料在強電場下的電阻性能一般利用它的本征擊穿場強表征，本征擊穿強度指的是絕緣材料的理想擊穿場強，但實際上受雜質混入、厚度效應、生產中產生的氣泡厚度效應、材料的絕緣擊穿強度比本征擊穿強度小很多。四是分析光老化。長時間在室外的條件下進行工作，絕緣材料通過氧和光的綜合影響，從而出現氧化導致絕緣性能降低的現象稱為光老化。五是分析臭氧老化。絕緣材料是存在對臭氧敏感的特性，絕緣材料和自然界存在的抽樣出現反應，進而產生的老化稱為臭氧老化。六是分析生物老化。在一些潮濕的環境中，微生物在絕緣材料中大量進行繁殖，導致出現的損壞稱之為生物老化。七是分析高能輻射老化。絕緣材料受到X射線、α 以及β 和γ 射線等產生的敷設老化，進而對其日后的使用帶來直接影響。

（二）分析生產中的絕緣問題

一是外觀不光滑。可能導致的因素主要是外觀外皮絕緣質量存在問題，擠出溫度較低以及生產線速度太高、模套清理不徹底或安裝不規范；冷卻過度；絕緣單線在滑槽中的位置不正確；絕緣單線在通道中擦傷。二是絕緣偏心。擠出機和冷卻水槽線偏差，絕緣線第一節水槽中出現抖動，機頭或者是模具清理并不徹底。模具安裝不正確；模套尺寸過大或過小；絕緣單線在第一個牽引輪處沒有完全冷卻；絕緣單線跳出導管或滑輪；發泡層發泡過度。三是絕緣層伸率比較小。預熱的溫度比較低，色母料配比存在不正確，熱水槽水文比較低，發泡層的發泡出現過度。四是絕緣層粘附力。絕緣層與導體間粘附力差；絕緣層與導體間粘附力過大。五是絕緣結構尺寸。結緣外徑存在不穩定，發泡層泡發過度。

三、分析電纜故障查找方法

（一）分析故障分量法

對于故障分量而言，分為靜態分量法和暫態分量法，前者主要是對故障進行靜態分量，決定電纜線路的選擇情況，在一切的穩態分量中，零序電流是比較常見的，如果存在故障問題，零序電流幅度將會隨之增加，這與正常電纜線路的方向相反，并且其有效分量比后者高出很多。基于此，以簡單的操作選擇故障線時，能夠使用有效分量、方向以及幅度。暫態的接地電流是瞬態電容電流和瞬感應電流兩者的疊加，在暫態開始時，會對瞬態接地電流的特性產生很大影響，因此對故障查找的過程中，可以通過結合瞬變分量幅度和方向對其進行故障判斷。

（二）分析小波神經網絡法

對于這種方法而言，存在著較為強大的容錯能力和提取故障特點能力，小波神經網絡方法原理便是在故障問題設置故障條件，收集系統總線和故障的零序電流，將其作為樣本進行相應處理，輸入網絡模型，根據故障信號的小波包值計算故障位置。另外，通過將神經網絡和小波包相結合構造小波前神經網絡，并計算出網絡數據中獲得小波包神經網絡的距離測量值。

四、分析電纜絕緣問題解決措施

（一）絕緣老化故障解決措施

避免電纜絕緣老化主要可以從安裝和使用方面進行入手分析，主要包括電線穿管敷設、電線截面積需要結合負載電流進行選擇，同時要讓電線長期負載工作；合理選擇開關；使用中避免電線鋪設在高溫地方；盡量避免電線在潮濕環境下工作。

（二）外觀不光滑故障解決措施

通過對擠出材料、穩定和生產速度以及模型等綜合因素，科學調控和控制產品的外觀，具體可以進行以下方面的操作：現場工藝技術人員檢查絕緣材料有無質量問題；提高外皮擠出機加熱溫度；按規定的線速度生產；調整滑槽位置；檢查單線通道，消除不良影響。

（三）分析絕緣偏心故障解決措施

精確調整熱水槽的位置，檢查排除導體和水槽等影響因素，停機拆除機頭和模具，并且徹底進行清理，完成拆除之后還需要重新進行安裝，檢查確認模具規格；調整冷卻水流量及冷卻水與線芯位置；檢查復位；檢查發泡度。

（四）分析絕緣層伸縮率小的故障解決措施

要提高導體預熱系數，檢查色母配料表，不斷加強熱水槽水溫，檢查發泡層是否發泡過度。

（五）分析絕緣層粘附力故障解決措施

粘附力比較差，是需要提高導體的預熱溫度，如果粘附力出現了過大，那么需要降低導體預熱溫度。

（六）分析絕緣結構尺寸故障解決措施

重視注氮壓力是否穩定，檢查擠出機擠出是否穩定，檢查并且調整注氮的壓力，在實際上，電纜絕緣生產中每個步驟都會影響到電纜質量，比如工藝參數設定和材料準備以及模具安裝、穿線操作等等。同時在設備運行過程中要隨時觀察火花儀檢測，如發現有火花擊穿現象，應向檢驗人員說明，在流水卡上做好信息傳遞，并在生產記錄上注明盤號、火花點所在長度及數量。

（七）分析分布式溫度檢測方法

對于該檢測系統而言，包括了三個組成內容，一是傳感器；二是溫度采集模塊；三是計算機。計算機是通過轉換模塊的電纜連接到每個溫度采集模塊中，溫度信息通過在整個溫度采集模塊中的傳感器進行收集，并由計算機軟件執行。它利用485 總線傳送到計算機上，讀取、處理并顯示相應的溫度數據。通過實時監測各電纜的溫度情況，在電纜出現故障前警報，并且當發生故障時，可以快速檢測到故障的位置。

（八）分析局部放電檢測方法

電纜絕緣狀態和局部放電量存在密切聯系，局部放電的變化也是表面了電纜絕緣性能不理想，這樣會損壞電纜的使用壽命。因此準確的測量電纜的局部放電情況，是確定電纜絕緣質量最為有效和理想的方法，局部放電測試是評估絕緣電纜絕緣狀態的最優方法。

（九）分析絕緣介損的方法

測量介電損耗的方法可以對電纜的絕緣情況進行檢測，這點和在線監測所有電容性設備的介電損耗方法是相同的，一般情況下介電損耗值能直接反映出常見的缺陷，單個且集中程度更高的缺陷，不會導致電纜上測得的介電損耗值發生明顯變化。

總結：總而言之，電纜是作為電力行業主要的一個組成內容，在實際進行應用的過程中，依然存在相對較多的故障問題，例如絕緣故障問題，該故障問題的出現不僅會導致電纜的整體運行受到影響，同時也會對電力行業的整體發展帶來較大的限制，因此在實際運行中，相關人員要提高故障的解決措施，保證電力電纜的整體運行水平，為電力行業長期穩定發展提供出相應的保障。