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电力电缆故障及预防措施

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  摘要:国家改革开放的进一步深入和扩大,国民经济对电力需求不断增加,电网规模越来越大,电力电缆线路规模也随之扩大,如果电力线路发生故障将对国民经济及人们生活带来严重的影响,所以电缆线路的安全问题成为一个关注点,因此,本文主要对电力电缆发生故障的原因进行分析并提出了相应的预防措施。
  关键词:电力电缆;故障;预防措施
  一、绝缘故障原因分析
  导致电缆出现故障的原因有很多,并且通常都是多个因素共同作用所导致的,如果不能够合理处理就可能使得电气事故发生较为频繁,为企业及人们生活带来极大的损害,所以对电缆故障产生原因进行分析是必不可少,通过对各种电缆故障的分析与总结,可以更好预防故障的发生,总的来讲导致电缆故障的原因有以下几种:
  1、电缆绝缘故障
  绝缘老化主要分为树枝状老化、电热老化及绝缘材料老化。电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降,当绝缘介质电离时,气隙中产生臭氧、硝鼓等化学物质,腐蚀绝缘层,同时绝缘中水分使绝缘纤维产生分解造成绝缘强度下降。
  过热会加速绝缘老化变质。电缆绝缘内部气隙产生的电游离会造成局部过热,使绝缘材料碳化,引起绝缘强度下降。电缆过负荷是电缆过热重要因素。安装于电缆密集区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、电缆路径与热力管道并行或交叉且无有效隔热措施等都会使电缆过热而加速绝缘层损坏。
  引起绝缘老化主要原因有:
  (1)电缆设计选型不当,导致电缆长期在过电压下工作;
  (2)电缆线路周围靠近热源,使电缆局部或整个电缆线路长期受热而过早老化;(3)电缆工作在具有可與绝缘起不良化学反应的环境中而过早老化;
  (4)多根电缆并列运行时,其中一根或数根接触不良,造成其它与其并列电缆过负荷运行;
  (5)电缆附件制作时,电缆连接管压接不牢,造成接触电阻增大而引起过热。
  2、电缆附件问题
  (1)电缆中间接头、终端头制作质量不高
  (a)剥离外半导层时,损伤下层绝缘或绝缘表面有半道微粒、灰尘等杂质,或者半导电层去除距离短,爬电距离不够,在试验或投入运行后,其中杂质在强大的电场作用下发生游离,产生电树枝;
  (b)制作过程中,金属连接管压接质量不良,使接头接触电阻过大而发热,或热收缩过度等造成绝缘碳化,从而使绝缘层老化击穿,导致电缆接地或相间短路故障,同时有可能伤及附近的其它电缆;
  (c)电缆接头工艺不标准,密封不规范,使绝缘内部受到潮气、水分的侵入,引起中间接头绝缘受潮劣化。严重情况下,电缆主绝缘内部大面积进水,导致主绝缘整体受潮绝缘降低,最终发生电缆击穿故障;
  (d)导体连接管处理工艺不良。导体连接管压接模具选用不合理,棱角打磨不平整,特别是在压接模具边缘处,局部有尖角、毛刺、突起,极易造成该部位电场不均匀,运行中产生局部放电,使绝缘老化,绝缘性能下降,发生击穿故障;(e)安装尺寸错误,应力管安装位置太偏下或应力锥未有效与半道层断口搭接,造成电缆半导电断口部位应力没有可靠疏散,在试验或长期运行中,断口部位产生严重电晕放电,导致过热使绝缘降低,最终导致击穿;
  (f)电缆金属屏蔽层接地线连接不可靠,不满足接地电阻要求,造成接地电阻过大。当电缆受到过电压时,金属屏蔽层会产生较高的感应过电压,进而引起绝缘部分老化击穿。
  (2)电缆在运行过程中因负荷的变化、环境因素的变化而热胀冷缩,特别是热缩型附件不能够随弹性变形而丧失密封作用,在附件与电缆绝缘层之间形成呼吸效应,将大气中的水分和潮气带入附件中,引发电缆附件内部短路故障。冷缩附件质量差,收缩力降低或在需要可靠密封部位存在缺陷,都会导致外部水分侵入最终导致电缆故障。
  (3)制作电缆头时因环境潮气、湿度偏大,没有采取可靠除湿驱潮措施,电缆绝缘局部受潮,绝缘性能下降,在运行中发展成贯穿性通道,导致电缆击穿事故。
  3、电缆外护层问题
  (1)电缆周边的硬物损伤或外力受损,57%的电缆故障来自机械损伤。直埋电缆上下有硬物尖角直接接触外护层,尤其在有车辆通行路段,长时间路面振动,硬物尖角有可能刺穿外护层,导致内部结构受损,再加上电缆负荷变化,电缆本身热胀冷缩和受损部位电场不均匀分布,最终导致绝缘层受损;排管敷设时,排管连接处台阶或内壁不光滑都可能造成外护层受损。
  (2)施工时遗留缺陷、隐患。电缆敷设施工过程中外护层拉伤、开裂部位在排管内,人员无法及时发现;110kV及以上电缆弯曲部位在运行一段时间后,发生龟裂现象,外护层绝缘降低,金属护套多点接地,环流增大,最终导致绝缘受热老化击穿;
  (3)白蚁蛀蚀。一旦发现一处白蚁蛀蚀部位,往往此电缆线路上应有多处蛀蚀部位,我们应引起足够重视。白蚁蛀蚀危害,北方电网相对来说还不多见;
  (4)化学腐蚀。电缆长期存放在有酸碱作业的区域,电缆铅铝和铠装会被酸碱腐蚀,致使保护层失效,绝缘降低,从而导致电缆故障;
  (5)各种自然原因导致的损伤。如土地沉降、滑坡等所产生的过大拉力都可能会导致中间接头或电缆本体出现裂断,温度过低也会对电缆或附件冻裂等;
  二、防止电缆故障采取措施
  1、从设计选型之初,对电缆使用的接地系统有充分认识,选择符合其电压等级负荷大小的电缆,避免电缆在长期过电压过负荷情况下工作。外护层的选择应符合使用环境、使用年限的要求,同时电缆护层保护器的选择应满足相对地接地时保护器可靠通过接地电流而不损坏原则;
  2、电缆路径选择,应避免电缆受过热、腐蚀、外力损伤等外部环境影响,同时也避免电缆敷设过于集中,造成热量不能及时扩散,而引起过热的内部因素影响。此外,双回路供电的电缆路径不建议敷设在同一路径的管道内,防止同时受损,造成大面积停电事故;
  3、加强电缆和电缆附件选型、厂家监造、到货验收等工作,确保电缆和电缆附件质量水平。在现场验货时,应有生产厂家、施工方、监理方和项目主管部门等多方在场,按照装箱清单逐一点验,对发现问题及时记录并提出整改建议,经多方签字认可。对容易受潮部件,检验完毕后,应及时进行密封处理,防止受潮影响正常使用;
  4、加强日常电缆维护检查。根据电缆导体允许环境温度、敷设条件、各部分的损耗和热阻、并列回路数等条件计算出电缆线路的载流量,运行中对载流量进行检查并记录,时刻掌握电缆运行情况,以免造成电缆因过负荷导致绝缘受损,此外技术工作人员应定时检查地下电缆运行情况并记录检查结果;及时对检查结果进行分析判断处理;
  5、加强人员培训工作,对电缆头制作人员进行必要的业务资质与技术评定,持证上岗。对在保质期内因制作原因连续发生两次故障的,取消其电缆头制作资格,待重新培训考核合格后,方可重新上岗;
  6、加强电缆工程各个环节的隐蔽工程和中间环节验收,严把质量验收关,对土建、电气等工程验收中发现缺陷、隐患要彻底整改,并做好各项记录,必要时留有照片、影视等资料;
  7、运用外护套环流在线监测技术、在线光纤测温技术、在线局部放电检测技术等先进在线监测技术,运用电缆综合在线检测仪,加强电缆的实时在线运行监视,提前发现隐性缺陷,避免造成停电事故发生。
  三、结束语
  电缆线路能否安全运行,直接关系到整个电网安全运行和系统稳定。只有从各个方面加强质量管控和验收把关,才能将电缆故障降至最低程度,才能电网的正常运行起到良好的保护作用。
  参考文献
  [1]本刊编辑部.产能合作 互利共赢——电力行业“一带一路”建设五年成就速览[J].中国电力企业管理,2018(21):24-26.
  [2]洪祎祺. 电力电缆运行维护及故障探测[D].上海交通大学,2014.
  作者简介
  姚海鹰,男,1972.6,籍贯:四川省遂宁市,大连理工大学,中级工程师,现就职于扬州德云电气设备集团有限公司,研究方向:输配电系统及设备、电力自动化控制。
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