10 kV電纜故障及運(yùn)行維護(hù)對策分析

香浩田

摘 要：主要對10 kV電纜故障的類型、成因進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上研究了運(yùn)維方面的問題，以供參考。

關(guān)鍵詞：10 kV；電纜故障；運(yùn)維管理；電腐蝕

中圖分類號：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.151

對于10 kV電纜而言，其結(jié)構(gòu)基本一致，由內(nèi)至外分別為線芯、絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層。其中，線芯是電纜的主要導(dǎo)體部分，其作用體現(xiàn)在電力傳導(dǎo)層面上，同時，它也是電纜的主體部分；絕緣層的作用是電氣隔離，本身不具備導(dǎo)電性，可保障電能不散失、不被干擾，能有效地在設(shè)置好的地點(diǎn)間輸送電能，是電纜中不可或缺的一部分。由此可見，10 kV電纜主要有4層，其中任何一層出現(xiàn)故障，都可能影響整個電纜系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，加強(qiáng)故障分析具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 10 kV電纜故障及其成因

1.1 電纜外護(hù)套穿孔問題

電纜外護(hù)套是保護(hù)電纜不受侵蝕的保護(hù)層，如果某點(diǎn)防護(hù)作用受到影響，則可能會出現(xiàn)孔洞式損傷問題，這是因?yàn)闄C(jī)械外力會造成各種損傷、電化學(xué)腐蝕等。以機(jī)械損傷為例，在電纜施工安裝的過程中，可能因安裝施工人員大意而造成機(jī)械性損傷，或因未能嚴(yán)格按照技術(shù)要求操作而造成機(jī)械性損害。對于電腐蝕而言，其主要原因是電力電纜埋設(shè)地周圍有較強(qiáng)的電場，導(dǎo)致電纜外皮因受到腐蝕而出現(xiàn)穿孔病害。

1.2 自然原因造成的電力電纜故障問題

所謂“自然原因”，主要是指引起電纜變形、閃絡(luò)故障和絕緣物流失等的原因。實(shí)際中常見的自然原因是地面下沉，穿過鐵路、道路和高大建筑的電力電纜可能會因地面下沉而損壞、變形等，這主要是因?yàn)榈孛娉两岛螅娏﹄娎|垂直方向上的受力會改變，尤其是電纜的外護(hù)套、鎧裝等可能會出現(xiàn)破裂或折斷，進(jìn)而引發(fā)故障；地形對電纜的影響也比較大，地溝凹凸不平、電纜高低落差懸殊，會導(dǎo)致電纜高處位置的絕緣油向低處運(yùn)動，使高處的絕緣性下降，進(jìn)而引發(fā)電力電纜故障。

1.3 電力電纜施工質(zhì)量問題

在電力電纜施工的過程中，因施工質(zhì)量不合格而造成的電力電纜問題呈現(xiàn)出多元化的特點(diǎn)：①施工現(xiàn)場的條件有限。電力電纜與接頭在制造過程中的環(huán)境條件、施工工藝要求非常高，且施工現(xiàn)場的濕度、溫度無法控制；電力電纜絕緣表面處理不到位，導(dǎo)致電纜運(yùn)行過程中出現(xiàn)爬電現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)貫穿性放電問題。②電力電纜施工時，絕緣表面可能會留下一些細(xì)小的劃痕、半導(dǎo)電顆粒、砂布和沙粒等，其可能會嵌入絕緣層中，加之接頭施工時因絕緣暴露在空氣中，絕緣層中也可能會吸入一定的水分，進(jìn)而埋下了嚴(yán)重的安全隱患。通過剖析故障電力電纜接頭可知，多數(shù)電力電纜接頭主絕緣均有爬電痕跡，這主要是因?yàn)橹谱鞴に嚥涣?，且長期處于高電壓運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致主絕緣被水侵蝕，產(chǎn)生了水樹枝放電故障問題。

2 10 kV電纜的運(yùn)維策略

基于上述對當(dāng)前10 kV電力電纜運(yùn)行過程中故障的分析，筆者認(rèn)為，要想有效處理電力電纜運(yùn)行過程中的故障，提高電纜的運(yùn)行效率，可從以下3個方面著手。

2.1 做好日常運(yùn)維工作

從實(shí)踐中可以看到，由于天氣等環(huán)境因素對電力電纜線路的影響較大，因此，應(yīng)加強(qiáng)電纜線路的日常運(yùn)維管理。應(yīng)根據(jù)電力電纜線路的運(yùn)行情況，定期或不定期檢查和清掃，嚴(yán)格按照要求和制度對電力電纜線路進(jìn)行管護(hù)。清掃工作的重點(diǎn)應(yīng)放到絕緣子上，不同區(qū)域的清掃制度應(yīng)具有差異性。灰塵嚴(yán)重區(qū)域應(yīng)縮短清掃周期，以免線路表面污穢過多，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)。在清掃過程中，要定期地檢查電纜通道，保證排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，避免通道中大量積水。

10 kV電力電纜線路通常會受到雷電的襲擊，主要的雷擊防御措施是安裝避雷設(shè)備。同時，還應(yīng)加強(qiáng)10 kV電力電纜線路管護(hù)，部分突發(fā)性事件很可能會影響電力電纜的安全性和可靠性；應(yīng)沿線巡邏，特別是在多雨季節(jié)，更要加強(qiáng)巡邏，注意絕緣子和導(dǎo)線連接器是否存在放電現(xiàn)象。

2.2 電場優(yōu)化分布

應(yīng)打磨壓接電纜接頭連接管，確保沒有尖角和毛刺，以免運(yùn)行過程中接頭位置的電場強(qiáng)度出現(xiàn)畸形，進(jìn)而引起局部放電。電纜線路上的每一個相線芯外都有銅屏蔽層，屏蔽層與導(dǎo)電線芯之間會形成一個徑向電場。在電纜頭的制作過程中，應(yīng)將屏蔽層剝掉，從而有效改變電纜電場的分布情況。對于電力電纜最易擊穿位置——屏蔽層斷口，應(yīng)采取分散集中的電力線，用電應(yīng)力控制管套在屏蔽層斷口位置，以分散斷口電場的應(yīng)力，從而確保電力電纜的運(yùn)行安全。對于電纜本體而言，芯線外表面的圓不可能非常標(biāo)準(zhǔn)，且芯線與屏蔽層之間的距離也不會完全相等，因此，基于電場原理分析，電場強(qiáng)度可能會有所變化，這對電力電纜的絕緣非常不利。在實(shí)踐中，為了確保電纜內(nèi)部電場的均勻性，應(yīng)在芯線外設(shè)圓形半導(dǎo)體層，從而使主絕緣層厚度一致，確保電場均勻分布。

2.3 合理選擇電力電纜附件

以中低壓電纜為例，應(yīng)用較多的附件產(chǎn)品主要是熱收縮、預(yù)制式和冷縮式等附件類型。

對于熱收縮附件而言，所用的材料通常是聚乙烯、EVA和乙丙橡膠等混合物。這種產(chǎn)品常采用應(yīng)力管處理電應(yīng)力集中問題，采用參數(shù)控制法也可緩解此問題。在應(yīng)用過程中，最關(guān)鍵的技術(shù)問題是確保應(yīng)力管的電性參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。同時，還需要注意用硅脂填充電纜絕緣半導(dǎo)電層斷口處的氣隙，以排出氣體，從而有效減小局部放電。對于交聯(lián)電纜而言，如果其內(nèi)應(yīng)力處理不到位，則運(yùn)行過程中可能會出現(xiàn)較大的收縮現(xiàn)象，因此，在附件安裝過程中，應(yīng)確保應(yīng)力管、絕緣屏蔽搭蓋在20 mm以上，以免收縮過程中應(yīng)力管與絕緣屏蔽脫離。

對于預(yù)制式附件而言，所用的材料通常是硅橡膠、乙丙橡膠等。其采用幾何結(jié)構(gòu)法，利用應(yīng)力錐對應(yīng)力集中問題進(jìn)行處理。這種方法的最大優(yōu)勢為材料性能良好、安裝簡便和無需加熱便能施工，且具有良好的彈性，大大改善了界面性能。在實(shí)際應(yīng)用過程中，如果經(jīng)濟(jì)條件允許，則可以選擇該種電力電纜附件，以確保10 kV電力電纜的運(yùn)行安全。

對于冷縮式附件而言，所用的材料通常是硅橡膠、乙丙橡膠等。這種附件形式利用幾何結(jié)構(gòu)法、參數(shù)控制法對電應(yīng)力集中問題進(jìn)行處理。這種方法與上述預(yù)制式附件一致，構(gòu)成材料性能非常好，且無需加熱就能施工安裝，具有較好的彈性，大大改善了界面性能。與預(yù)制式附件相比，冷縮式附件的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在施工安裝非常方便，只需抽出內(nèi)襯芯管即可完工。在冷縮式附件的制作過程中，原材料的機(jī)械強(qiáng)度非常高，且對電力電纜絕緣層外徑的要求較低，電力電纜附件內(nèi)徑不超過電纜絕緣外徑2 mm即可滿足要求。從擴(kuò)張狀況看，冷縮式附件產(chǎn)品可分2兩種，即工廠擴(kuò)張式和現(xiàn)場擴(kuò)張式。10 kV等級的電纜冷縮式附件多采用工廠擴(kuò)張式，有效安裝期為6個月，最長施工安裝期限不超過2年，否則電力電纜附件的應(yīng)用壽命將會受到影響。

3 結(jié)束語

隨著電力需求的不斷增加，電力電纜逐漸取代了傳統(tǒng)的架空線，同時，人們也對電纜故障問題的處理提出了更高的要求，運(yùn)維管理難度大大增加。由于電力電纜線路的運(yùn)行狀況關(guān)系著廣大人民群眾的生產(chǎn)和生活，因此，應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)維管理，減少或避免電纜故障的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕