(江苏省电力公司无锡供电公司 江苏无锡 214000)
摘要：随着电缆线路日益增多和老旧电缆线路运行时间的延长，电缆运行中发生的故障也不断增多，因此，为了从根源上找出电缆故障原因，提高电缆线路的安全运行水平，文章对几起典型的高压电力电缆线路的事故原因及预防措施的相关问题进行探讨。
关键词：电力电缆；事故分析；预防措施
随着人们生活水平的改善，促进了电力资源的质量需求，也对电力系统的安全可靠性提出了更高要求。电力系统故障却成为整个系统高效运行的“拦路虎”。如何有效解决电力线路中常见故障，提升电力系统整体安全运行水平，强化运营机制，提高自身行业效能，更好地适应飞速发展的社会需求，成为新时期电力系统发展的重要课题。
1交联电缆故障原因分析
1.1老化
1.1.1电缆本体老化
部分早期投运的交联电缆材料和制造工艺水平欠佳，电缆抗老化性能偏低，在潮湿、高温等恶劣运行环境下易加速老化形成电树，长期运行后绝缘性能下降。某专线电缆采用直埋敷设方式，埋深不够，运行时间12年。在潮湿和酸碱环境中，保护层长期遭受化学和电解腐蚀，致保护层失效，电缆绝缘老化，导致绝缘击穿发生接地故障，见图1。
1.2水、电树枝的影响
1.2.1电树枝的影响
电树枝是一种由于杂质、气泡等缺陷使电缆局部电场集中，进而形成树枝状放电破坏通道的电腐蚀现象。与水树枝相比，电树枝的发展速度更快，电缆材料介质及其微观结构差异是导致电树枝形成随机性的重要原因。在电力电缆生产和敷设时不可避免的弯曲、拉伸等外力作用产生应力，使半导电屏蔽层与交联聚乙烯电缆的界面产生气隙和细微裂纹。在高电场作用下，电极发射的电子由于隧道效应注入交联聚乙烯绝缘，电子在注入路径中获得足够的动能，使电子不断与交联聚乙烯绝缘碰撞引起破坏，导致树枝的产生。电树枝容易沿含有微孔和杂质的晶界弱区网络发展，形成细小的通道。树枝通道内充气的程度和气化的能量由放电量决定，放电后气体体积增加，使通道进一步扩大，最后导致电缆击穿。
为提高交联聚乙烯绝缘的击穿场强，有必要对半导电屏蔽料性能进行改进，改变绝缘界面上球晶轴的生长方向，使球晶轴不再垂直界面，产生一个倾斜角度，提高绝缘击穿场强。在半导电屏蔽层与交联聚乙烯绝缘挤包成形过程中，提高三层共挤模具的加工光洁度，调整合适的塑化温度，交联聚乙烯绝缘料和屏蔽料充分塑化，交界面光滑，交界面粘合牢固，以减少气隙和细微裂纹产生。
1.2.2水树枝的影响
XLPE（交联聚乙烯）电缆绝缘中的水树枝主要由水分和电场的相互作用引发，受电缆的运行条件影响较大。在交联聚乙烯绝缘与半导电屏蔽层的界面，水分进入交联聚乙烯气隙和细微裂纹中，树枝间隙内的水分由于电缆损耗发热而产生热膨胀力。水分向着化学势较小的部分运动，直至平衡。在力的作用下，含水杂质会向电场强度较高的线芯附近运动。水分的膨胀会扩大通道间隙，引起水树枝形成和发展，造成介质损耗增大，绝缘电阻和击穿电压下降，电缆的使用寿命缩短。因此，应采用三层共挤全干式交联工艺，应用抗水树交联聚乙烯绝缘，生产过程中防止杂质和水分污染，电缆在安装和使用过程中杜绝水分进入电缆，减少电缆水树枝的产生，提高电缆使用寿命。
1.3安装工艺不当
电缆敷设安装时，若施工工艺控制不当，常出现电缆本体弯曲半径偏小、附件安装错误、电缆外护套划伤等问题，这些安装质量缺陷会导致电缆受潮、电缆本体机械应力内伤等，进而造成电缆运行故障。某高压电缆分接箱的故障原因是，电缆头制作工艺较差，螺丝长度不匹配，垫片未安装，导致接触电阻较大，当电流增加时电缆发热引起电缆头烧毁，见图3。
1.4外力破坏
外力破坏是导致电力电缆运行故障的主要原因。电力电缆敷设于地下，隐蔽性较强，特别是早期敷设的电力电缆，或竣工资料不全、或施工人员异动、或线路动迁而没有及时修正记录等，在当前大规模市政建设中最容易遭受外力破坏。其中，直埋敷设方式的电力电缆遭受外力破坏的概率最大，沟道（管道）敷设方式次之，隧道敷设方式最小。外力破坏分为直接外力破坏和间接外力破坏。直接外力破坏是指挖掘机、铲土机等作业工具施工不当直接损坏电缆绝缘，造成电缆相间短路或相对地短路故障等。间接外力破坏是指挖掘机等重载作业工具虽不直接破坏电缆本体和附件，但间接碾压损伤电缆绝缘；或者电缆因地面沉降失去土壤支撑后发生位移应变，进而导致金属屏蔽刺伤电缆绝缘或电缆附件绝缘结构错位等，最终导致电缆故障。
2电缆管理存在的问题
2.1电力电缆基础资料台帐管理薄弱。
电力电缆土建和电气竣工图纸不齐、不准确的现象依然存在，特别是投运年限较长的老电缆线路和用户代管电缆线路，有的甚至连电缆附件设备属性及生产厂家都不明确。一旦电力电缆发生故障，将影响故障查找、后续抢修用物资准备等工作的开展，不能快速恢复电缆运行，降低了供电可靠性。
2.2防外力破坏缺乏行之有效的技术措施
主要表现为：对市政建设施工单位缺乏有效的约束、处罚机制和手段；大型施工项目因层层转发包，现场作业人员大多临时召集、流动性大，电力设施保护安全措施无法有效落实到人；临时性、突发性、流动性施工机械监控难度大，电缆通道防外破防不胜防。
2.3电力电缆通道环境恶劣
浙江省大部分地区属于多雨地带，空气潮湿且临近通道河流密集，常年地下水位高，电缆运行环境差，电缆沟体、竖井积水严重，电力电缆本体、中间接头长期浸泡在水中的现象普遍，造成电力电缆因中间接头进水绝缘老化短路故障频发。
2.4电力电缆运维检修水平不高
电力电缆状态评价、状态检修工作尚处于起步阶段，电缆线路状态评价技术手段不够完善，检测技术装备水平不高，同时也缺乏综合评价电缆健康状况的经验，对状态信息的收集、分类和分析判断有待完善和深化。电力电缆运行巡视技术、信息化水平不高，常规检修和临时抢修效率不高，电缆早期故障及隐患发现不及时。
2.5电力电缆防偷盗、防火灾措施不足
虽然由于电缆偷盗引起的线路停役次数有所减少，但偷盗情况依然存在，且偷盗更趋向于专业化、职业化，有效防范的措施和手段有限。
2.6电力电缆设备新入网质量参差不齐，电缆及其附件因供应商生产工艺、原材料把关、运输环节出现问题而引起的故障存在上升趋势。电缆集中招标后电缆及其附件供应商激增，因中标压力存在部分恶性竞争，不同供应商的电缆及其附件产品质量参差不齐。电力电缆设备因新入网质量不良引起故障，一般在投运3~6个月就会出现，需要进一步加强电力电缆产品入网质量的管控。
2.7电力电缆线路验收管理工作仍需加强
部分电缆工程为了按时送电，工期压缩，常常出现土建收尾工作滞后，工程验收工作时间短、验收质量不高。一些本应该在验收阶段发现或者解决的问题，也因为了尽早送电未能及时解决，给后期管理和安全运行带来很大隐患。电力电缆工程验收技术手段较为落后，只能通过目测或简单电气试验等方法，很难通过验收把好电缆质量关。
3提高电缆运行可靠性的建议
3.1加大防外力破坏工作力度
做好电力设施保护宣传工作，加强信息沟通，提早介入，尽量从源头控制外力破坏的发生；加大电缆警告标志（电缆标志桩、道路地面标志贴等）、安全围栏安装力度；加强日常运行巡视工作，针对施工区域开展不定期特巡，及时、准确发现外力破坏危险点，对严重危险源落实专人现场看护，及时制止各种违章施工作业；联合当地公安机关开展电力设施防盗打击犯罪活动，同时，积极采取行之有效的安防技术措施，如在电缆终端外露部位、接地箱、保护围栏等处加装防盗报警装置等。按照电缆线路重要程度，装设防火包带，继续有序做好电缆防火工作。
3.2切实提高电力电缆运维检修水平
进一步推进电力电缆线路状态检测、状态评价和状态检修工作。不断推进和完善电缆红外热像检测、环流测试、局放测试、振荡波检测、在线测温及介损测试等技术。开展基建电缆线路的介质损耗测量、运行电缆线路的介质损耗测量和老化评估工作。合理控制电缆通流量，及时对接近超载的电缆线路进行负荷分流，避免电缆长时间过载运行。充分利用CBM（基于状态的维修）系统的状态评价功能，确保电力电缆状态检修的针对性和有效性。
3.3强化电缆及附件产品入网环节质量管控
对所有集中采购的电缆及附件材料实施全面抽检，实现质量监督全覆盖。加大对产品和服务质量存在问题的供应商的处罚力度，建立供应商评估常态化机制。
3.4加大电力电缆专业技术培训力度
建议制定电缆专业发展规划，大力培养电缆专业技术人才，加强电缆施工、运行、检修人员专业技能和管理水平的培训，建立一支技术有素、工艺熟练、工作认真负责，能胜任电缆施工安装、运行检修的队伍，全面提升电缆专业技术水平和管理水平。
3.5强化电力电缆施工及验收现场标准化作业，做好技术监督工作
基建工程验收严格按照GB50186-2006《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》执行。加强隐蔽工程验收，特别是土建和管线施工的中间过程以及投运前的验收，做好电缆线路详细基础台帐的验收工作。探索开展电缆现场规范施工专项检查、实行电缆头制作挂牌制度，提高电缆工程整体安装施工水平和验收水平。
3.6防范外部过电压损坏电缆
合理选择和配置避雷器，严把避雷器产品质量关，加强避雷器的巡视和检测，及时进行补装和维修。
参考文献：
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[2]李红雷，张丽，李莉华.交联聚乙烯电缆在线监测与检测[J].中国电力，2010，43（12）:31-34.
[3]吴明祥，欧阳本红，李文杰.交联电缆常见故障及原因分析[J].中国电力，2013，46（5）:66-70.
论文作者:孙柯,徐凯,俞骏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/20
标签：电缆论文; 交联论文; 电力电缆论文; 外力论文; 树枝论文; 聚乙烯论文; 故障论文; 《电力设备》2017年第26期论文;