高壓電力電纜故障分析及處理

楊寶金

（江蘇紅峰電纜集團(tuán)有限公司，江蘇 宜興 214251）

近年來(lái)，隨著我國(guó)電力技術(shù)的飛速發(fā)展，使得高壓電力電纜在各個(gè)地區(qū)的輸變電中得到了廣泛的應(yīng)用。高壓電力電纜是一種新的輸電方式，其是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包含很多技術(shù)問(wèn)題，一旦電纜在生產(chǎn)、施工、檢測(cè)等環(huán)節(jié)發(fā)生問(wèn)題，在未來(lái)的使用過(guò)程中，就很有可能造成電纜的失效，從而對(duì)人們的生產(chǎn)和生活造成極大的影響，所以，需要正確地分析故障的原因，保障人們?nèi)粘５纳詈蜕a(chǎn)活動(dòng)，防止事故的發(fā)生以及造成人員傷亡。

1 高壓電力電纜故障分類

高壓電力電纜在使用過(guò)程中，主要有四大類：閃絡(luò)故障、斷線故障、接地故障、復(fù)合型故障。閃絡(luò)故障一般是由于電纜長(zhǎng)時(shí)間處于超載運(yùn)行，在高壓環(huán)境中極易發(fā)生短路，在出現(xiàn)閃絡(luò)故障時(shí)，高壓電力電纜能夠及時(shí)地關(guān)閉故障點(diǎn)，并使其絕緣性能慢慢恢復(fù)。雖然導(dǎo)線的絕緣性能都很好，但由于導(dǎo)線的連續(xù)性，可能會(huì)有一根或多根導(dǎo)線不連接，導(dǎo)致導(dǎo)線發(fā)生斷裂，從而出現(xiàn)斷線故障。高壓電力電纜的接地故障是一種常見(jiàn)的故障，它是由一相或數(shù)相導(dǎo)體的導(dǎo)線產(chǎn)生的穿透情況，從而導(dǎo)致絕緣問(wèn)題，其次，電纜的接地電阻分為金系接地和高阻低阻的接地故障。復(fù)合型故障是指出現(xiàn)兩種以上的故障，如接地?cái)嗑€、閃絡(luò)短路等。

2 高壓電力電纜故障原因

2.1 高壓電力電纜的施工故障

高壓電力電纜的安裝與施工不當(dāng)是導(dǎo)致其失效的主要因素之一，由于操作不當(dāng)，很容易造成電纜表面的損傷，導(dǎo)致電纜的使用壽命受到了嚴(yán)重的影響，從而提高了事故的發(fā)生概率。在鋪設(shè)電纜時(shí)，若工人不對(duì)電纜的連接處密封不良，則在潮濕的環(huán)境下，水分會(huì)滲入電纜內(nèi)部，使電纜的絕緣性能受到損害。其次，如果電纜的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在施工過(guò)程中很容易發(fā)生導(dǎo)線連接接頭不規(guī)范，造成接線不良，同時(shí)在電纜上也會(huì)有毛刺和尖銳的棱角。此外，在鋪設(shè)電纜時(shí)，由于工人的隨意施工，會(huì)導(dǎo)致接頭處理不當(dāng)，例如，在短程內(nèi)安裝多個(gè)連接點(diǎn)。這些都對(duì)其穩(wěn)定、安全運(yùn)行有很大的影響。

2.2 高壓電力電纜自身的問(wèn)題

由于材料自身存在的缺陷，會(huì)對(duì)電纜的性能產(chǎn)生很大的影響，從而導(dǎo)致在高壓下產(chǎn)生失效。通常，材料缺陷可歸結(jié)為包鉛包鋁、電纜附件制造、絕緣材料管理和保養(yǎng)不當(dāng)?shù)?。包鉛包鋁時(shí)，紙面絕緣的裂紋、破損、破口、重疊空隙等是常見(jiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題。由于絕緣材料的管理與保養(yǎng)不當(dāng)，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致材料的受潮、老化，從而影響電纜的中端和端頭的質(zhì)量。此外，高質(zhì)量的生產(chǎn)技術(shù)和高質(zhì)量的電纜是供電高質(zhì)量、高安全、高穩(wěn)定性的重要保證。但是，在實(shí)際的生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)廠家自身技術(shù)、工藝和設(shè)備的原因，造成了絕緣層雜質(zhì)、屏蔽層之間出現(xiàn)凸起、屏蔽層厚度不均勻、纜線金屬套管密封性能差等問(wèn)題。而在生產(chǎn)中出現(xiàn)的一些質(zhì)量問(wèn)題，在工程建設(shè)和使用中也會(huì)逐步暴露出來(lái)，而且問(wèn)題會(huì)越來(lái)越多，最后導(dǎo)致設(shè)備失效，從而對(duì)高壓電力電纜的正常使用帶來(lái)很大的威脅。因此，要在生產(chǎn)制造、方案設(shè)計(jì)、工藝標(biāo)準(zhǔn)、施工程序、監(jiān)理規(guī)則、交接驗(yàn)收等方面，確立高質(zhì)量高壓纜線的生產(chǎn)和施工質(zhì)量，從根本上解決因電纜本身的問(wèn)題造成的安全隱患。

2.3 高壓電力電纜過(guò)熱

由于電纜內(nèi)部和外部?jī)煞矫娴脑?，?dǎo)致了電纜的超溫。高壓電力電纜的特性是長(zhǎng)時(shí)間工作，長(zhǎng)期負(fù)荷下的高壓電力電纜會(huì)產(chǎn)生超溫，導(dǎo)致電纜失效。在日常工作中，若出現(xiàn)電壓不穩(wěn)、有高壓突然進(jìn)入或不正確的電壓，都會(huì)導(dǎo)致電纜的局部發(fā)熱，導(dǎo)致絕緣發(fā)生碳化。如果在密集的地方或隧道等通風(fēng)條件差的地方，則會(huì)造成電纜的過(guò)熱，從而加快絕緣的破壞。

2.4 高壓電力電纜的機(jī)械損傷

機(jī)械損傷包括以下方面：直接外力損傷主要是由于電纜在挖掘、超重等方面受到的直接影響，如在運(yùn)輸時(shí)因車(chē)輛振動(dòng)引起的鉛鋁斷裂。敷設(shè)過(guò)程損傷是由于電纜無(wú)法經(jīng)受過(guò)大的張力和撓曲，導(dǎo)致電纜保護(hù)層受到破壞。自然力損傷是由于長(zhǎng)期鋪設(shè)電力電纜，由于本身的重力而發(fā)生的自然變形而引起的破壞。裝配過(guò)程損傷是由于在安裝纜線時(shí)，給纜線施加了很大的壓力，從而導(dǎo)致了損壞。

2.5 高壓電力電纜過(guò)負(fù)荷運(yùn)行

由于特高壓、交流柔性傳輸?shù)刃录夹g(shù)在地區(qū)電網(wǎng)的互聯(lián)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，使得電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。為適應(yīng)龐大的供電需求，尋求最大的經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)有高壓電力電纜的實(shí)際情況是超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，許多電纜在使用后極少進(jìn)行維修。負(fù)載流量是電纜的重要參數(shù)，當(dāng)高壓電力電纜突然過(guò)載時(shí)，大量的電流倒灌會(huì)使導(dǎo)線溫度迅速上升，引起絕緣體的發(fā)熱、氧化、分解反應(yīng)的增強(qiáng)、分子結(jié)構(gòu)的改變等，從而加速老化，給線路帶來(lái)很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，要建立科學(xué)、合理的輸配電網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化管理，科學(xué)、規(guī)范的調(diào)度，運(yùn)用各種監(jiān)測(cè)手段對(duì)電網(wǎng)的負(fù)載進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，使其長(zhǎng)期穩(wěn)定、高效、安全地運(yùn)行。

3 高壓電力電纜故障的診斷處理

3.1 高壓電力電纜故障的測(cè)聲法

診斷測(cè)聲法是根據(jù)高壓電力電纜在發(fā)生故障時(shí)所產(chǎn)生的放電聲來(lái)確定故障來(lái)源的一種方法。在進(jìn)行高壓電力電纜的聲音測(cè)量時(shí)，需要使用直流耐壓設(shè)備，該設(shè)備可以為電纜中的電容進(jìn)行充電，從而使其具有相應(yīng)的電壓，此時(shí)，檢測(cè)裝置的放電間隙會(huì)使有故障的電線產(chǎn)生放電，從而使絕緣層產(chǎn)生“滋滋”的響聲。對(duì)于地面上的電纜探測(cè)，可以在地面上直接使用測(cè)聲方法進(jìn)行診斷，首先要確定它的定位，使周?chē)３职察o，并使用聽(tīng)診器、助聽(tīng)器等聲學(xué)儀器進(jìn)行檢查，之后將儀器靠近地面，順著電線的方向?qū)ふ?，如果有“滋滋”的聲音，那就說(shuō)明他已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題。在使用該方法時(shí)，操作人員應(yīng)注意自己的安全，要在電纜終端采用監(jiān)控手段，保證自己的人身安全。

3.2 高壓電力電纜故障的電容電流測(cè)定法

高壓電力電纜在使用過(guò)程中，芯線對(duì)地與鄰近芯線間存在較大的電容，這種電容在電纜中的分布是均勻的，隨著電纜長(zhǎng)度的增加，其容量也隨之增大，而電容電流測(cè)量方法能夠精確地探測(cè)到斷開(kāi)的線路。在實(shí)際應(yīng)用中，需要準(zhǔn)備一只AC 毫安表、一只電壓表、一臺(tái)單相調(diào)節(jié)器，在測(cè)試時(shí)，首先，要用毫安表對(duì)各相中的電源線電容值進(jìn)行測(cè)量，其中包括電纜兩端的數(shù)據(jù)。其次，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)失效芯線和正常運(yùn)行芯線的電容率進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)具體的計(jì)算結(jié)果，對(duì)發(fā)生在電線上的大體上的斷線位置做出初步的判斷。通過(guò)計(jì)算電容的計(jì)算，得出了當(dāng)電壓和頻率都處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電容與電流值呈線性關(guān)系，并且在高壓電力電纜中工作頻率不變，因此，用該方法對(duì)故障進(jìn)行診斷時(shí)，只需將電壓值維持不變即可。此外，注意要保證線纜的長(zhǎng)度和讀出電流的數(shù)值，能降低測(cè)量結(jié)果的錯(cuò)誤。

4 高壓電力電纜故障的防范措施

4.1 做好高壓電力電纜工程設(shè)計(jì)

高壓電力電纜的失效不能僅僅作為事后處理，必須事先做好防范。針對(duì)高壓電力電纜的失效原因和故障類型，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，保證電纜的安全，盡量減少或避免發(fā)生故障，延長(zhǎng)電纜的壽命。

高壓電力電纜工程的設(shè)計(jì)，包括額定電壓、載流量、線路走向、敷設(shè)方式等方面，這是確保高壓電力電纜安全運(yùn)行的首要環(huán)節(jié)，并且在選擇電纜時(shí)，要根據(jù)相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行選擇。對(duì)于電纜的額定電壓，U0 值是一個(gè)很重要的數(shù)字，它的絕緣厚度和電特性測(cè)試值都由U0 決定，而不能單純用系統(tǒng)電壓來(lái)表達(dá)，要充分考慮網(wǎng)絡(luò)的接地模式和故障截?cái)鄷r(shí)間。在同一系統(tǒng)電壓條件下，不同的電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況下，線纜U0 的數(shù)值也是不同的。對(duì)于中線絕緣，應(yīng)選用U0 值較高的電纜，并預(yù)留一定的絕緣余量，以保證系統(tǒng)的安全使用。在選擇電纜截面和流量時(shí)，應(yīng)充分考慮天氣、溫度、電纜埋深等因素對(duì)電纜的影響。其次，多根電纜并排運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的發(fā)熱，為了避免過(guò)高的工作環(huán)境溫度，降低電纜的負(fù)載，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能地少埋電纜，盡量采用電纜溝或隧道的形式。在線路走向上，應(yīng)盡量避開(kāi)強(qiáng)腐蝕、易受機(jī)械損壞、震動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)域、防止電纜的內(nèi)護(hù)套受震動(dòng)而產(chǎn)生疲勞，并盡量避開(kāi)易燃易爆場(chǎng)所。此外，在電纜線路的設(shè)計(jì)中，要充分考慮防火、防火的問(wèn)題，以避免電纜的著火，避免電纜的連接部位發(fā)生爆炸而引起的火災(zāi)。

4.2 做好危險(xiǎn)源管控

在日常工作中，操作人員要對(duì)轄區(qū)內(nèi)的高壓電力電纜進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。預(yù)先判斷并阻止可能的機(jī)械及外力損傷及火災(zāi)危險(xiǎn)，并觀察暴露于戶外的電線是否會(huì)受到風(fēng)吹日曬而導(dǎo)致絕緣老化。對(duì)電纜敷設(shè)周邊的潮氣濕度進(jìn)行監(jiān)控，尤其是在多雨、雪的地方，是否會(huì)因潮濕而導(dǎo)致絕緣下降。另外，在使用高峰時(shí)段，應(yīng)定期對(duì)線路的負(fù)載及電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以防止對(duì)線路的沖擊損害。

4.3 規(guī)范狀態(tài)檢修管理方法

操作者應(yīng)嚴(yán)格遵守高壓電力電纜的有關(guān)規(guī)定，認(rèn)真學(xué)習(xí)其相關(guān)的技術(shù)知識(shí)，熟練掌握操作規(guī)程，注意電纜的無(wú)負(fù)載變壓?jiǎn)栴}，保證電壓的穩(wěn)定，并且即使在空載狀態(tài)下，也能保證變壓器的傳輸電壓不變。通常，對(duì)高壓電力電纜進(jìn)行檢修時(shí)，存在安全隱患，盡管有直流保護(hù)裝置，但操作不當(dāng)還是會(huì)造成危險(xiǎn)，因此，工作人員要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作，確保電纜運(yùn)行的安全、有效。同時(shí)，在檢修中也要注意倒閘的問(wèn)題，相關(guān)人員必須認(rèn)真填寫(xiě)倒閘作業(yè)單，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)檢查設(shè)備進(jìn)行維修工作，確保電纜的安全，有效的工作。此外，對(duì)終端的嚴(yán)格管理也非常重要。在實(shí)際運(yùn)行中，適當(dāng)釋放負(fù)載電壓，進(jìn)行接地線的接地線時(shí)，應(yīng)注意操作規(guī)范，合理使用設(shè)備和工具，以保證接線精度，促進(jìn)后續(xù)的工作。定期安排維修人員巡視和維修，強(qiáng)化管理，并對(duì)每個(gè)員工實(shí)行責(zé)任制。

4.4 加強(qiáng)日常運(yùn)行維護(hù)工作

正確的工作態(tài)度、過(guò)硬的技術(shù)素質(zhì)、科學(xué)的工作方式是高壓電力電纜系統(tǒng)安全運(yùn)行的根本保障。在發(fā)生故障前，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)高壓電力電纜的日常操作和維修，主要對(duì)電力電纜的操作進(jìn)行監(jiān)控和巡視，這樣能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，將事故消滅在萌芽階段，就算出現(xiàn)問(wèn)題，也能在最短的時(shí)間內(nèi)，找出問(wèn)題的原因，讓電力盡快地恢復(fù)。為了避免在纜線上方挖掘而造成電纜損壞，在開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)由專業(yè)的電纜保護(hù)人員進(jìn)行保護(hù)，并將相關(guān)的注意事項(xiàng)告訴施工人員。同時(shí)，要定期清理高壓電力電纜溝、終端頭和瓷套，如有積水、有空隙，應(yīng)及時(shí)添加同等質(zhì)量的絕緣材料。其次，如發(fā)現(xiàn)電纜外部局部有燒焦現(xiàn)象，應(yīng)考慮有無(wú)外傷，并對(duì)其進(jìn)行電流分析，若電流達(dá)不到要求，則要重新分配負(fù)載或全部換線。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)的發(fā)展，電力的需求量越來(lái)越大，再加上安全、便捷、美觀等諸多因素的影響，高壓電力電纜的使用越來(lái)越普遍。高壓電力電纜是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，在使用過(guò)程中，會(huì)受到環(huán)境、化學(xué)、機(jī)械等方面的影響，從而導(dǎo)致各種失效，如果不能及時(shí)解決，將會(huì)對(duì)電力生產(chǎn)造成很大的影響，甚至?xí)斐梢粓?chǎng)長(zhǎng)時(shí)間的大規(guī)模停電。這不但會(huì)影響人們的日常生活，還會(huì)影響企業(yè)、社會(huì)的發(fā)展。因此，需要通過(guò)對(duì)高壓電力電纜故障的分析，找出故障的根源，采取相應(yīng)的措施，保證電纜的正常工作，提高電纜的使用效率，從而保證高壓電力電纜的可靠性和安全性。