電力電纜絕緣擊穿典型故障分析及對策研究

王 永

（云南電網(wǎng)公司大理供電局修試分部，云南 大理671000）

0 引言

目前，電力電纜在發(fā)電廠、變電站及配網(wǎng)線路中運用已十分廣泛，電纜及其附件產(chǎn)品質(zhì)量也有了較大提高，但電纜頭絕緣擊穿故障仍有發(fā)生，嚴重影響了對用戶的供電可靠性。據(jù)統(tǒng)計，大理地區(qū)2007—2012年共發(fā)生12起電纜頭擊穿故障，導致多起停電事件，直接經(jīng)濟損失近230萬元。

1 電力電纜故障原因分析

通過分析大理地區(qū)近年電力電纜絕緣擊穿故障，其主要集中于電纜頭部位。下面將從電纜設備選型、制作安裝、運行維護各環(huán)節(jié)分析故障產(chǎn)生的原因。

1.1 設備選型與產(chǎn)品質(zhì)量

（1）設備選型上，目前電力電纜普遍采用交聯(lián)電纜，其較過去的油浸紙絕緣電纜，有著施工方便、耐熱性高、絕緣性好、不易老化、容許溫升高、載流量大、利于維護的優(yōu)點。

（2）電纜產(chǎn)品質(zhì)量上，一般易出現(xiàn)的問題有絕緣偏心、絕緣屏蔽厚度不均勻、絕緣層內(nèi)有雜質(zhì)、內(nèi)外屏蔽有突起、交聯(lián)度不均勻、電纜受潮、電纜護套密封不良等，有些可能在交接試驗中或投運后不久導致故障，對電纜長期安全運行造成嚴重隱患。

1.2 電纜制作安裝

（1）電纜制作安裝前密封處理不善進水受潮，水分在電纜運行中會產(chǎn)生一定熱量，在熱量作用下，水分逐步向四周擴散，導致銅屏蔽及線芯氧化變色，可能在竣工試驗中或投運后不久出現(xiàn)故障，如圖1所示。

圖1 銅屏蔽氧化變色

（2）制作人員在劃開半導體層時，由于工作不認真、電纜頭制作工藝不熟練等原因，用力不當，在主絕緣層上留下一條刀口痕跡的裂紋，損傷主絕緣，導致有效絕緣太薄，造成在運行時傷痕處電場分布不均勻，發(fā)生局部放電，長期運行后發(fā)生電纜頭爆炸，如圖2所示。

（3）電纜接線端子壓接時力度不夠或過大，造成接觸不良，或壓接端子時壓接深度不足，電流從端子與芯線的壓接面流過，使接觸面電阻發(fā)熱過大，加速電纜主絕緣及護套絕緣老化。

（4）制作人員在剝離半導體層時，粗心大意，沒有按照廠家的規(guī)定進行操作，導致電纜終端頭預留的半導體層超過安裝要求的尺寸，在絕緣薄弱處發(fā)生擊穿，如圖3所示。

圖2 主絕緣損傷

圖3 預留半導體層過長

（5）電纜的安裝條件差。電纜在安裝時由于空間限制，造成彎折度過大，絕緣材料分布不均勻，從而導致局部電場分布不均勻，長時間運行造成絕緣層傷痕，產(chǎn)生局部放電。放電又會造成傷痕進一步加深加大，局部放電強度進一步加強，最終發(fā)展為擊穿，如圖4所示。

圖4 彎曲裕度過大

（6）電纜交接驗收把關不嚴，不合格品帶電運行發(fā)生擊穿。

1.3 運行維護

當變電站電纜出線用戶為煉鋼廠時，系統(tǒng)有嚴重的諧波，電力電纜對諧波具有增益效應，會使系統(tǒng)電壓幅值升高，造成絕緣薄弱點處擊穿。電纜彎曲處內(nèi)徑絕緣層處于褶皺狀態(tài)，而外徑絕緣層處于拉伸狀態(tài)，此處的絕緣會減弱，這個點就是整個電纜頭絕緣最薄弱處，所以該處電纜頭易爆炸。

2 電力電纜故障防范措施研究

（1）必須選用技術先進、工藝成熟、質(zhì)量可靠、能適應所使用環(huán)境和條件的電纜及其附件，對假冒偽劣產(chǎn)品必須堅決抵制。對新技術、新工藝、新產(chǎn)品應重點試驗，不斷累積經(jīng)驗，逐年逐步推廣應用。

（2）電纜在鋪設前，切記做好密封防水防潮措施，防止水分進入電纜內(nèi)部。

（3）注重培養(yǎng)技術有素、工藝熟練、認真負責、能勝任電纜施工安裝和運行維護工作的電纜技工。不斷提高施工人員對交聯(lián)電纜的認識，增強其對交聯(lián)電纜及其附件特性的了解和掌握，規(guī)范施工工藝流程，加強施工過程質(zhì)量控制，保證電纜施工質(zhì)量。

（4）電纜接線端子壓接質(zhì)量及壓接深度應滿足要求。使用質(zhì)量合格及孔徑適宜的端子，應盡可能選用截面較大的堵油型接線端子，以減小發(fā)熱，有效解決防潮密封問題；選用壓接噸位大、模具吻合好、壓坑面積足、壓接效果能滿足技術要求的壓接機具，線芯端部剝?nèi)ラL度為端子深度加5 mm的絕緣層；并在壓接前做好壓接面的清潔處理，涂敷導電膏。

（5）嚴格執(zhí)行電纜頭制作規(guī)定尺寸要求，將半導體層剝離到應力錐的底部，半導體層剝離長度控制在應力錐底部以上一定范圍內(nèi)，一般情況下半導體層在銅屏蔽層下2 cm左右。

（6）電纜安裝在原則上是不允許彎折的，所以要合理規(guī)劃開關柜結構，出線接頭要有一定高度，保證電纜安裝后的曲度，避免對電纜頭進行較大的彎折。另外，在制作、安裝電纜頭的過程中也要小心謹慎，避免人為對電纜絕緣造成損傷。

（7）保證電纜頭制作環(huán)境滿足要求，嚴禁在雨霧中進行施工，根據(jù)不同安裝環(huán)境、作業(yè)條件進行檢查，保證密封良好，防止外界水分和有害物質(zhì)侵入絕緣內(nèi)部，并防止絕緣內(nèi)部的絕緣劑向外流失，保持氣密性。

（8）設備驗收必須嚴格按施工工藝要求進行，保證制作電纜頭用的絕緣材料符合要求，保證設備的施工工藝和運行環(huán)境符合要求。交接試驗嚴格按照規(guī)程進行，切勿跳項漏項。

（9）當變電站電纜出線用戶為煉鋼廠時，在電纜頭進線部分加裝一組避雷器，有效抑制過電壓和諧波，并改進電纜頭進線方式，增大電纜進線的彎曲半徑，有效保護電纜頭彎曲部分絕緣。

3 結語

電纜終端是線路中的關鍵部位，也是整條線路的絕緣薄弱環(huán)節(jié)，是電纜運行故障多發(fā)部位。因此，電纜頭的制作、線芯間的連接、絕緣密封與設備的連接等對工藝技術性要求很高。針對目前普遍存在的問題，采取有效措施降低電纜故障幾率十分重要。

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