淺談高壓電纜故障原因及防范對(duì)策

焦宏所 常軍 李影 馬龍

【摘 ?要】隨著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，所需求的電力也相應(yīng)的提升，在電力的傳輸及電網(wǎng)的布局過(guò)程中高壓電纜的處理顯得尤為重要。在電力傳輸過(guò)程中高壓電纜是電力系統(tǒng)輸變電網(wǎng)絡(luò)中的核心裝備，具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，所以在電力傳輸系統(tǒng)中有著比較高的地位。電纜的故障會(huì)導(dǎo)致整條線路甚至整個(gè)電網(wǎng)區(qū)域的癱瘓，所以高壓電力電纜的故障排查與防護(hù)是目前的主要任務(wù)，本文主要探討高壓電纜故障產(chǎn)生的原因以及電纜故障的防護(hù)工作。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng);高壓電纜;故障排查;日常防范

1.引言

我國(guó)充分利用地理優(yōu)勢(shì)，將能源最大化的利用。由于煤礦資源主要集中在西部和北部，而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)主要在東部南部，所以進(jìn)行西電東送計(jì)劃。電力電纜是電氣工程最主要的部分，高壓電力電纜優(yōu)點(diǎn)有占地空間少，可靠性高具有高壓穩(wěn)定性，不易被電擊，電容高以及日常維護(hù)工作量較少。所以在電網(wǎng)中得到廣泛普及，大量的運(yùn)用下不可避免的產(chǎn)生故障，這就需要我們對(duì)故障的及時(shí)排查以及對(duì)可能會(huì)產(chǎn)生故障的源頭進(jìn)行防范，減少對(duì)電力電纜正常運(yùn)行的影響。

2.高壓電力電纜故障的分析

2.1高壓電纜中問(wèn)題的概括

電力工程中常見(jiàn)的問(wèn)題是輸電線路老化，由于高壓電纜一部分埋藏于土中，不可避免土壤中的微生物對(duì)其分解或者腐蝕，又或者一些動(dòng)物或者人為因素導(dǎo)致電纜的破壞，導(dǎo)致護(hù)層破壞而暴露出內(nèi)部結(jié)構(gòu)，久而久之介質(zhì)的損耗增大。

又有一部分高壓電力電纜在高空中，有時(shí)候可能會(huì)遭到電擊，電壓過(guò)高產(chǎn)生諧波振動(dòng)或者輸出電壓超出標(biāo)準(zhǔn)額定范圍，也會(huì)對(duì)電纜有所影響。其中大部分電纜終端的損壞都是由諧振運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的[1]。

高壓電力電纜的接頭作業(yè)出現(xiàn)問(wèn)題。交聯(lián)線芯未在絕對(duì)密封的空間內(nèi)進(jìn)行切削、刮磨等一系列的操作使其表面覆蓋灰塵。制作終端接頭時(shí)環(huán)境不密封，工藝不標(biāo)準(zhǔn)，由于操作原因使其放電。在高壓電纜接頭制作的操作環(huán)境中濕度過(guò)高，引起絕緣層的保護(hù)作用下降。

電氣工程中不可避免的散熱問(wèn)題。溫度升高導(dǎo)致導(dǎo)體的阻值升高，電力傳輸?shù)男蚀蟠蠼档?。因此造成絕緣層破壞，加劇了電纜的損壞。導(dǎo)致高壓電纜的溫度升高的原因有很多，電力電纜過(guò)熱會(huì)極大地影響電力的傳輸能力。有些電纜敷設(shè)密集的地方導(dǎo)致電路過(guò)載，局部表面難以散熱，對(duì)于穿管敷設(shè)的電纜也容易導(dǎo)致局部過(guò)熱的問(wèn)題，從而導(dǎo)致絕緣層的破壞。此外由于在電纜周?chē)目諝饬魍ㄐ圆缓?，局部滯留的空氣受電壓過(guò)高而溫度不斷升高，導(dǎo)致絕緣層的老化，甚至碳化。

總結(jié)來(lái)說(shuō)電纜電壓要嚴(yán)格遵守規(guī)定，超負(fù)荷運(yùn)行并不能使得電力高效傳輸，只會(huì)導(dǎo)致熱量無(wú)法散失，引起絕緣層的損壞。因?yàn)樵陔娎|設(shè)計(jì)過(guò)程中早已經(jīng)考慮到熱量的問(wèn)題，所以在電纜周?chē)呀?jīng)設(shè)計(jì)好熱量散失的途徑，只要不超所定規(guī)格就不會(huì)出現(xiàn)這些問(wèn)題。如果電壓長(zhǎng)期滿負(fù)荷也會(huì)導(dǎo)致電纜出現(xiàn)絕緣層的老化、碳化等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的溫度積累會(huì)產(chǎn)生惡性循環(huán)，然后在高溫高壓條件會(huì)導(dǎo)致電壓擊穿空氣、形成火災(zāi)。

2.2高壓電纜中問(wèn)題具體分析

高壓電力電纜是電壓在110千伏以上的電纜，我國(guó)高壓電力電纜的導(dǎo)體一般是銅芯，在導(dǎo)電以及導(dǎo)熱性能方面都有不錯(cuò)的體現(xiàn)，但是長(zhǎng)期在滿負(fù)荷條件下也會(huì)有散熱不及時(shí)的情況，可能會(huì)導(dǎo)致絕緣老化及鉛包鼓脹等問(wèn)題，從而發(fā)生惡性循環(huán)使熱量的無(wú)法散失，致使電纜發(fā)生擊穿。

諧波振動(dòng)的產(chǎn)生導(dǎo)致?lián)舸?，因?yàn)橹C波振動(dòng)會(huì)帶動(dòng)弧光的接地現(xiàn)象的產(chǎn)生，頻繁的弧光現(xiàn)象導(dǎo)致電壓的反復(fù)增幅變化使得絕緣層不同程度的損傷，最后擊穿絕緣層損壞電纜終端或者中間接頭[2]。

高壓電纜終端頭以及導(dǎo)體的制作工藝也影響著電纜的性能，電纜導(dǎo)體由若干條導(dǎo)體纏繞形成，如果工藝設(shè)計(jì)或者在安裝環(huán)境中出現(xiàn)差錯(cuò)就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體之間形成空隙，空隙的產(chǎn)生意味著兩條導(dǎo)電的導(dǎo)體之間產(chǎn)生磁場(chǎng)并進(jìn)而形成電容，導(dǎo)體之間的氣隙在高壓情況會(huì)被電離。并且長(zhǎng)期的電離會(huì)導(dǎo)致終端的損壞，還有長(zhǎng)期的對(duì)地放電也會(huì)影響終端的壽命。

3.高壓電纜故障防范對(duì)策

3.1加強(qiáng)高壓電纜的日常監(jiān)測(cè)

現(xiàn)在高壓電力電纜的數(shù)據(jù)已經(jīng)可以數(shù)字化，輸出的一端需要時(shí)刻的關(guān)注監(jiān)視電壓的數(shù)據(jù)，以及異常電流的反饋，以避免電壓的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。變壓器站的觀測(cè)人員也要經(jīng)常檢查對(duì)異常電流、電壓的反饋，避免電壓長(zhǎng)期的滿負(fù)荷運(yùn)行。除此之外要保證電纜頭終端的質(zhì)量，保證工藝設(shè)計(jì)以及密封處理，特別是對(duì)電纜附件接頭的出廠檢測(cè)。對(duì)于電纜接頭通常有VHF，UFH局部放電檢測(cè)方法，還有TEV暫離地電壓測(cè)試方法。其中最好使用TEV暫離地電壓測(cè)試，可以準(zhǔn)確的判斷其終端是否精準(zhǔn)。對(duì)整條線路物理干擾因素一定要排清，電纜的附近一定要通風(fēng)、排水、干燥，保證電纜不因?yàn)檫@些外在的不必要物理因素所影響。由于電氣工程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)視整條線路的溫度及電壓的變化。數(shù)據(jù)通常在儀器中會(huì)體現(xiàn)，并且遇到封頂數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)警告，只要操作人員不疏忽對(duì)儀器的正常操作就不會(huì)出現(xiàn)巨大安全事故。

3.2做好諧波的管理

諧波的管理與控制也要加強(qiáng)，對(duì)每個(gè)區(qū)域的諧波數(shù)據(jù)要進(jìn)行記錄，計(jì)算出每個(gè)地區(qū)諧波電壓的數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)電纜頭終端的各個(gè)參數(shù)分析得出諧波的閥值。并且建立多種方案來(lái)面對(duì)將來(lái)可能會(huì)產(chǎn)生的諧波過(guò)電壓，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電壓或者連接點(diǎn)的電壓出現(xiàn)超出規(guī)定值的時(shí)候，要立馬做出抉擇防止因?yàn)橹C波的影響導(dǎo)致對(duì)整條線路的影響，對(duì)電網(wǎng)中可能會(huì)有諧波位置定期檢測(cè)，保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

3.3做好高壓電纜的安裝維護(hù)工作

一般高壓電纜的覆蓋是通過(guò)溝槽或者掩埋的方式進(jìn)行，因此其隱蔽性和被檢測(cè)的手段決定了電纜發(fā)生故障時(shí)被偵測(cè)的時(shí)間長(zhǎng)短，直接決定發(fā)生故障時(shí)再次供電時(shí)間長(zhǎng)短，所以在每次巡視時(shí)對(duì)每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)做好標(biāo)記，以便于故障的排查減少偵測(cè)時(shí)間。隱蔽性處理也需要保障電纜的安全性，防止因?yàn)橐恍┦┕挝焕靡恍C(jī)械對(duì)其造成損壞。

高壓電纜周?chē)拇艌?chǎng)屏蔽也應(yīng)該做好工作，對(duì)地距離以及絕緣之間的空間做好相匹配的位置。電纜的接地線必須穿過(guò)零序電流互感器，電纜接地點(diǎn)在互感器以下時(shí)，接地線應(yīng)直接接地;接地點(diǎn)在互感器以上時(shí)，接地線應(yīng)穿過(guò)互感器接地。電纜的固定也有相應(yīng)的處理方式[3]，高壓電纜在水平或傾斜支架上層次位置的變化端、接頭兩端應(yīng)采用能適應(yīng)各種位置變化的支持方式。其次在電纜拐彎處電纜接頭的兩側(cè)每隔5米左右進(jìn)行引溝，設(shè)立隧道。在電纜的處理中，先處理導(dǎo)體，將導(dǎo)體進(jìn)行纏繞，然后進(jìn)行鋪設(shè)輔助物，最后加入絕緣物，管道口封閉內(nèi)部保證干燥通風(fēng)并放滅火裝置。建立檢測(cè)裝置，以保證自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，在外部輕松的了解到內(nèi)部管道的情況數(shù)據(jù)。

4.結(jié)束語(yǔ)

高壓電力電纜的處理主要控制其環(huán)境的因素，最主要就是熱量的控制，如果溫度過(guò)高對(duì)整個(gè)電纜影響都是非常大的，對(duì)于電壓來(lái)說(shuō)，不能過(guò)載運(yùn)行，也不能長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)行。電纜接頭的過(guò)程也要保持嚴(yán)謹(jǐn)，控制好每個(gè)因素的影響，比如濕度及空間的處理都是比較重要的。日常對(duì)于電纜數(shù)據(jù)的波動(dòng)也要做好記錄，并且對(duì)其波動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)將要發(fā)生的變化并建立相應(yīng)的對(duì)策措施。電纜接頭以及導(dǎo)體的處理技術(shù)、制造工藝需要符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。高壓電力電纜的故障對(duì)整個(gè)電網(wǎng)安全可靠地運(yùn)行有著極大的影響，所以要做好高壓電纜故障排除工作以及防范對(duì)策。

參考文獻(xiàn)：

[1]林斌.高壓電力電纜故障查找預(yù)定位方法探討[J].電工技術(shù)，2018（24）：149-151.

[2]何建益.220kV高壓電力電纜故障檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（23）：226.

[3]徐昱.高壓電纜故障測(cè)試與處理技術(shù)分析[J].通訊世界，2018（11）：103-104.

（作者單位：特變電工山東魯能泰山電纜有限公司）