外护层作为保护电缆的第一道防线,若其损伤可能引起金属护套腐蚀和环流的异常增加,并危及主绝缘健康。电缆投运多年后,其外护层绝缘下降通常并不影响电缆的正常运行,然而地下电缆敷设环境复杂多变且设计质量参差不齐,使得在某些情况下(如桥架敷设)外护层缺陷长期发展至破损,短期内就会引起严重的事故。通过获取某地区外护层绝缘电阻状态监测数据,针对高压电缆接地方式的差别对外护层绝缘缺陷进行分类,进而在不同敷设方式下,根据外护层绝缘缺陷的发展速度及对电缆运行的影响程度,提出了高压电缆外护层绝缘缺陷的差异化检修策略,可应用于输电电缆实际运行中的外护层故障判断、绝缘检修等。
关键词： 高压电缆; 外护层; 绝缘缺陷; 检修; 决策策略;
引言
高压电缆在我国城市输电网已经得到了广泛应用,电缆外护层是具有一定绝缘作用的电缆最外层,其绝缘性能良好是输电电缆正常运行的保证。外护层绝缘失效已成为电缆线路故障跳闸的重要原因之一。由于电缆外护层修复需要定位、开挖且需要停电,耗费大量的人力物力。大量的运行经验表明,即使外护层绝缘下降,大多数情况并不影响电缆的正常运行。但特定情况下的外护层绝缘破损可能会引起电缆线路故障跳闸,造成重大的损失,比如桥架敷设的电缆一旦外护层发生破损,若不及时修复,短期内就可能会引起严重的事故。因此对于外护层绝缘缺陷问题,应结合具体线路的实际情况,研究合理的外护层绝缘缺陷检修策略。
1电缆外护层绝缘缺陷的分类
高压电缆投入运行后,由于受到电磁场、机械应力、生物蛀咬腐蚀等作用,外护层逐渐出现缺陷并最终失效。外护层缺陷包括划伤和破损,划伤通常伴随着绝缘电阻的下降,而破损不仅使绝缘电阻大幅下降,而且金属护套环流可能也会明显增加(取决于破损处接地的性质,即金属性或非金属性接地)。
2.1 基于电缆运行影响的外护层缺陷分类
外护层破损(最严重的缺陷)对电缆运行的影响主要体现在两点:1外护层破损引起金属护套多点接地,环流增加,引起绝缘局部过热并加速老化;2外护层破损引起电缆进水并腐蚀金属护套,严重时导致主绝缘形成水树和电树,最终发展为电缆主绝缘击穿事故。一旦外护层破损,后者一般都会发生,只是通常发展较为缓慢,因而短期内不会影响电缆的正常运行,这也是运行单位通常不进行外护层缺陷检修的主要原因。而外护层破损,金属护套环流是否增加取决于电缆的敷设方式。若电缆置于金属支架上,支架处电缆最易破损,导致金属护套多点接地,环流异常增加。而埋于土壤或穿于管道中的电缆破损,环流通常不会有明显变化。因此,将敷设方式分为两类:埋地类敷设(直埋或穿管)和桥架类敷设(隧道或桥梁);根据其外在表现,将电缆外护层缺陷相应分为两种情况:外护层缺陷但未引起(金属护套)金属性接地和外护层破损导致(金属护套)金属性接地。
2.2 外护层绝缘缺陷但未引起金属性接地
这种情况表现为电缆外护层绝缘电阻降低但接地环流没有明显增加,具体可分为两种情况:1埋地电缆外护层虽然破损,但由于大地电阻率的存在,金属护套在破损点通过较大的电阻接地;电缆外护层损伤但未破损,其绝缘电阻降低而外护层仍然具有一定的绝缘性。
2.3 外护层绝缘破损且金属性接地
这种情况表现为外护层绝缘电阻严重下降,且金属护套环流显著增大。桥架电缆外护层绝缘破损会造成金属护套在某点或多点发生金属性接地,即会在金属护套、接地线和接地系统间形成环流且有异常增加的趋势。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由上述分析可见,外护层绝缘缺陷对电缆的影响与其敷设方式紧密相关,下面分别针对不同敷设方式,外护层缺陷对电缆运行的影响进行分析。
2.4检修
一 测量电缆的绝缘电阻允许值应不低于该所属设备的电阻允许值。
二 正常情况下，电力电缆的电流不得超过其额定值。
三 运行中电缆的绝缘电阻连同所属设备仪器测定，测定的周期，标准及使用摇表电压等级同其所设备的有关规定相符。
检查项目
电缆上不允许放置任何物体，电缆不应有挤压、受热、受潮或摇动的现象。电缆钢应完整无锈、渗油或者凹痕。电缆头应无绝缘油渗出，接地线完好。电缆沟内不应有积水和其他小动物，特殊情况下除检查上述项目外还应注意大负荷时电缆头结合处不应过热。
3高压电缆外护层绝缘缺陷差异化检修策略
根据前述分析可知,电缆外护层绝缘下降甚至出现破损,对电缆运行的影响与其敷设方式、缺陷原因及其发展速度有关,因此对不同类型的外护层绝缘缺陷,应采取不同的检修策略。
3.1 电缆检修策略
研究表明,若发生金属护套多点接地,最严重的情况下环流将会达到与负荷电流相当的程度。若不采取措施,在较大环流的作用下,短时间内就会引起外护层发热烧融,严重时导致主绝缘击穿,且一般发展都比较迅速。因此,若电缆出现外护层绝缘电阻严重降低且环流异常增加的情况,应立即进行故障定位,并及时修复电缆,避免故障跳闸。对于电缆外护层绝缘电阻下降但环流未见明显增加的情况,可以判断还未发生金属护套接地,建议密切监视其护套环流,根据其发展速度决定检修时间。
3.2 埋地电缆检修策略
在直埋或穿管敷设方式下,白蚁引起的区域性外护层绝缘缺陷对电缆的运行影响较大,而局部性外护层破损一般对电缆短期运行没有太大影响。因而针对直埋或穿管敷设,首先判断电缆外护层缺陷属于局部性还是区域性破损,然后分别采取相应的检修策略。判断外护层缺陷属于区域性还是局部性,可根据故障处三相电缆外护层绝缘电阻是否都显著降低,如有其他回路并行敷设也应进行测量分析。若发现三相或并行回路外护层绝缘电阻显著降低,再结合当地白蚁分布图,判断是否是由白蚁引起的区域性缺陷,否则为局部性缺陷。区域性外护层破损大多数都是由于白蚁蛀蚀造成的,同时在蚁酸的作用下使得金属护套受腐蚀的面积和速度增大,严重威胁电缆的安全稳定运行。因此,若埋地类电缆外护层出现区域性破损,应尽快定位破损点,进行外护层修复或更换相应电缆段。对于局部性外护层破损情况,由于其引起的金属护套腐蚀、电缆进水等发展较慢,考虑到地下电缆开挖的工作量及对电缆运行的影响,建议加强绝缘监督,并特别注意其检测量的变化趋势。
6 结论
根据外护层绝缘缺陷的发展速度及对高压电缆运行的影响程度,提出了埋地电缆和桥架电缆的检修策略。对于桥架敷设电缆,若外护层绝缘缺陷伴随有金属护套环流的异常增加,应立即进行缺陷定位和修复;若只存在外护层绝缘缺陷但环流没有明显变化,可暂时密切关注其发展过程。对于埋地敷设电缆,首先判断外护层绝缘缺陷属于区域性还是局部性;若是区域性缺陷,应在短期内进行缺陷定位判断并修复,否则可暂不做处理,但应监视其特征量的变化。
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论文作者:张越
论文发表刊物:《中国电业》2019年 22期
论文发表时间:2020/4/24
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