電力電纜絕緣擊穿問題原因分析及探討

官志民

摘? 要：隨著電力、能源行業(yè)的發(fā)展，電力電纜應用越來越廣泛，運行環(huán)境也越來越復雜，因此確保電力電纜的安全運行更加重要。2017年某在建1230MW燃氣聯(lián)合循環(huán)電站項目，公用11kV工作段到500kV升壓站11kV工作段中壓電力電纜擊穿，報警顯示三相電流不平衡。因被擊穿位置位于綜合管架上方電纜橋架內(nèi)，當時無施工作業(yè)及惡劣氣候條件可排除人為損壞等外力因素，初步分析因電纜絕緣水平降低而被擊穿。該文結(jié)合案例對造成電力電纜擊穿問題的不同原因進行了分析，并探討歸納了各項預防措施，對減少電力電纜擊穿問題具有參考意義。

關(guān)鍵詞：電纜? 絕緣? 擊穿? 分析? 預防

中圖分類號：TM274 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（c）-0055-02

1? 電力電纜結(jié)構(gòu)

該文以ZRC-YJV22 26/35 kV（1×240mm2）為例說明電力電纜結(jié)構(gòu)，此電纜是銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套銅鋼帶鎧裝低鹵低煙阻燃單芯獨股電力電纜。從電纜結(jié)構(gòu)來看，銅芯導體外面覆蓋一層導體屏蔽層，用于防止電場對絕緣層（交聯(lián)聚乙烯）的長期作用造成的電場分解和腐蝕;在絕緣層（交聯(lián)聚乙烯）之外覆蓋一層絕緣屏蔽，在絕緣屏蔽層之外尚有一層銅帶屏蔽，他們的作用都是削弱外電場對交聯(lián)聚乙烯的作用，以確保絕緣性能良好;銅帶屏蔽還作為電纜保護接地的焊接點之用;在銅帶屏蔽之外是聚氯乙烯外護套。

2? 電力電纜擊穿原因分析

通過對電力工程電力電纜案例進行的總結(jié)分析，影響電力電纜絕緣水平，導致電力電纜擊穿的原因主要有以下幾方面。

（1）設(shè)計不合理，電纜選型不滿足系統(tǒng)運行要求。

正確的電纜選型是保證系統(tǒng)能夠正常安全運行的首要條件。

常見電力電纜設(shè)計問題主要包括電纜型號、護套及絕緣層材質(zhì)選擇、電壓等級、電纜截面、防火要求、電纜路徑等。因此在電力電纜設(shè)計選型時，要綜合考慮電氣性能及電纜的絕緣層、外護套、阻燃性能及極端惡劣條件等。

（2）電纜、電纜附件制造存在缺陷，絕緣水平不滿足要求。

在電纜絕緣層制造過程中，如果工藝控制不到位，電纜絕緣層中含有較多的雜質(zhì)、電纜絕緣層不均勻或絕緣層厚度不滿足要求，就會造成電纜制造缺陷，影響電纜絕緣水平，運行過程就容易出現(xiàn)絕緣老化、受潮等各種問題，導致電纜擊穿。電力電纜絕緣缺陷主要包括絕緣偏心、厚度不均勻、線芯導體與絕緣分層、絕緣屏蔽表面突起、絕緣中裂紋等微創(chuàng)、絕緣中潮氣氣泡等雜質(zhì)。

另外，電纜出廠檢驗由于試驗方法的局限性，絕緣特性試驗不能完全排除缺陷。有些制造商只進行電纜的絕緣電阻、泄露電流或者介質(zhì)損耗測量，無法發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷。而耐壓試驗可以發(fā)現(xiàn)危險性較大的集中缺陷，判斷絕緣耐電強度，但也會對電纜絕緣造成一定程度的破壞。

（3）運輸、敷設(shè)過程不規(guī)范，破壞電纜絕緣層。

出廠試驗合格的電纜在運輸、現(xiàn)場敷設(shè)過程也容易發(fā)生損壞。如果電纜運輸或敷設(shè)過程受潮或發(fā)生電纜盤傾倒等問題使電纜受到碰撞、沖擊等會損傷電纜。電纜敷設(shè)過程若機械牽引力過大而拉傷電纜，或電纜彎曲半徑過小而損傷電纜，導致絕緣層彎曲或使電纜半導體層與絕緣層凹凸不平、產(chǎn)生氣隙，局部電場集中引起游離，尤其是屏蔽層突起，在絕緣層薄弱環(huán)節(jié)逐步形成電樹枝，最終導致絕緣擊穿。

電纜接頭設(shè)置不當、電纜做頭不規(guī)范，屏蔽層壓接不可靠或摻入水分、雜質(zhì)等，影響電纜絕緣水平，最終導致問題發(fā)生。工程案例中經(jīng)常出現(xiàn)因電纜接地不合格，金屬護套產(chǎn)生較高的感應電壓而對臨近金屬件放電，導致電纜絕緣被擊穿。

（4）電力電纜的非正常運行。

電纜運行過程中若本身的散熱速度高于發(fā)熱速度或運行在正常的情況下，不會導致電纜擊穿，而在實際運行中經(jīng)常發(fā)生非正常運行狀態(tài)。電力電纜短時運行、間歇運行以及短路運行等非正常工作下的電纜會使絕緣發(fā)生老化，導致電纜擊穿。

電力電纜通過負載電流時會產(chǎn)生熱量，隨著負載電流的增大，溫度就會逐漸升高。分正常運行時電纜發(fā)熱快于散熱，此時如不能找到原因并排除故障，就會產(chǎn)生絕緣熱擊穿現(xiàn)象;當電力電纜在運行過程中遭受過電壓、短路電流的沖擊，也會造成電力電纜擊穿。

3? 防止電力電纜擊穿的措施

針對上述原因，電力電纜從設(shè)計、生產(chǎn)制造、施工、運行階段應采取以下相應措施，消除隱患。

3.1 規(guī)范設(shè)計

設(shè)計階段應綜合考慮各方面因素，是保證電纜正常運行的首要條件。電纜截面設(shè)計，除了考慮線路計算電流、保護電器配合、線路壓降的要求外，必須進行熱穩(wěn)定校驗。電纜載流量設(shè)計應綜合考慮工作溫度、敷設(shè)環(huán)境溫度、敷設(shè)方式等。配電線路應設(shè)計保護，在過負荷電流引起的導體溫升對電力電纜絕緣造成損害之前的斷開。電纜路徑設(shè)計應盡可能避免機械損傷、化學腐蝕、熱影響鼠害等。

《GB 50217-2018 電力工程電纜設(shè)計標準》對電力電纜型式與截面選擇、電纜附件及附屬設(shè)備的選擇與配置、電纜敷設(shè)、電纜的支持與固定進行了明確。其中規(guī)定：交流系統(tǒng)中電力電纜導體的相間額定電壓不得低于使用回路的工作線電壓。

3.2 嚴格出廠前檢驗

項目在采購電力電纜前應對生產(chǎn)廠家進行源地評審，對其資質(zhì)、能力進行審核。到貨驗收時進行外觀檢查，核對合格證、質(zhì)量保證書等證明材料，核查型式試驗報告中電性能、絕緣機械性能、護套機械性能等的試驗條件及結(jié)論。

3.3 規(guī)范施工過程，避免電纜損傷

電纜敷設(shè)時嚴禁生拉硬拽，嚴禁在地面上拖拽，保證電纜彎曲半徑，確保電纜不被劃傷磨傷。電纜綁扎應按照規(guī)范要求，綁扎固定牢固，尤其是單芯獨股電力電纜的綁扎應按照品字形。同時考慮到電力電纜在運行狀態(tài)下存在熱脹冷縮，產(chǎn)生機械應力，應考慮采用蛇形敷設(shè)，避免電纜由此受到機械損傷。

嚴格按照電纜接線工藝進行接線，高壓電纜做頭嚴格按照生產(chǎn)廠家工藝及標準規(guī)范要求，電纜剝切制作過程量取長度正確，焊接應牢固;外觀平滑，電纜芯線及絕緣層表面清潔、無雜物、無皺折;壓模與芯線應配套，絕緣管須套到芯線根部，外觀光滑，無氣泡。

3.4 嚴格預防性試驗

施工現(xiàn)場在進行電纜敷設(shè)前后，應嚴格按照DL/T 596 預規(guī)中的要求最好全項目試驗，并盡量創(chuàng)造條件，采用交流耐壓試驗。

按照《GB 50150電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗標準》泄漏電流測量時，電纜的泄漏電流很不穩(wěn)定、泄漏電流隨試驗電壓升高急劇上升、泄漏電流隨試驗時間延長有上升現(xiàn)象時應找出缺陷部位，并及時處理。

3.5 規(guī)范電力電纜運行與維護，避免老化和損壞

電氣操作應嚴格執(zhí)行工作票制度，并定期地對電纜運行環(huán)境進行檢查，防止電纜溝內(nèi)積水，使電纜不受到機械震動、化學腐蝕、地下電流、熱影響、鼠害等損傷。

加強對電力電纜的日常檢查維護工作，定期測量電纜的接地電流;加強對電纜電壓檢測和溫度、環(huán)境的檢查，避免電纜長期處于超負荷運行，發(fā)現(xiàn)超負荷運行情況查找故障并排除，記錄檢查結(jié)果，保證電力電纜正常運行。

4? 結(jié)語

總之，電力電纜的安全運行是系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行的保障，電力電纜設(shè)計、生產(chǎn)制造、現(xiàn)場施工、生產(chǎn)運行都會導致電力電纜絕緣被擊穿，對電纜系統(tǒng)穩(wěn)定、安全造成嚴重影響。必須在設(shè)計、生產(chǎn)制造、現(xiàn)場施工、調(diào)試運行階段予以足夠重視，通過采取有效措施并嚴格各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，才能切實預防、避免電力電纜絕緣擊穿甚至爆炸問題發(fā)生，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

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