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電纜入地建設(shè)是城市現(xiàn)代化發(fā)展的方向。隨著電纜線路日益增多和運(yùn)行年限增長，電纜故障也逐漸增加，電纜運(yùn)行中發(fā)生的電纜本體、電纜附件、電纜附屬設(shè)備等故障也明顯增多。根據(jù)筆者多年運(yùn)行維護(hù)的檢修實(shí)踐，電纜故障發(fā)生部位主要集中在絕緣、附件和外護(hù)層。
1、絕緣故障原因分析
1、絕緣故障
- 電纜的絕緣老化主要出現(xiàn)在投入運(yùn)行的后期，一般發(fā)生在運(yùn)行15年及以上電纜線路，導(dǎo)致電纜故障率大幅上升。絕緣老化主要分為樹枝狀老化、電熱老化及絕緣材料老化。電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降，當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時(shí)，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝鼓等化學(xué)物質(zhì)，腐蝕絕緣層，同時(shí)絕緣中的水分使絕緣纖維產(chǎn)生分解，造成絕緣強(qiáng)度下降。
- 過熱會加速絕緣老化變質(zhì)。電纜絕緣內(nèi)部氣隙產(chǎn)生的電游離會造成局部過熱，使絕緣材料碳化，引起絕緣強(qiáng)度下降。電纜過負(fù)荷是電纜過熱重要因素。安裝于電纜密集區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜、電纜路徑與熱力管道并行或交叉且無有效隔熱措施等都會使電纜過熱而加速絕緣層損壞。
- 電纜絕緣長期在電和熱的作用下運(yùn)行，其物理性能會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其絕緣強(qiáng)度降低或介質(zhì)損耗增大而最終引起絕緣崩潰老化出現(xiàn)故障。引起絕緣老化主要原因有：
（1）電纜選型不當(dāng)，導(dǎo)致電纜長期在過電壓下工作；
（2）電纜線路周圍靠近熱源，使電纜局部或整個(gè)電纜線路長期受熱而過早老化；
（3）電纜工作在具有可與絕緣起不良化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境中而過早老化；
（4）多根電纜并列運(yùn)行時(shí)，其中一根或數(shù)根接觸不良，造成其它與其并列電纜過負(fù)荷運(yùn)行；
（5）電纜附件制作時(shí)，電纜連接管壓接不牢，造成接觸電阻增大而引起過熱。
2、附件問題
- 電纜中間接頭和終端頭通常在敷設(shè)現(xiàn)場由安裝人員現(xiàn)場完成，稍不注意就容易出現(xiàn)紕漏。電纜附件故障占電纜線路故障的主要部分，其宏觀主要表現(xiàn)為復(fù)合界面放電和附件材質(zhì)老化。電纜附件故障往往是由于制作工藝不精，人員思想麻痹大意，在制作過程中，使附件內(nèi)部出現(xiàn)氣泡、水分、雜質(zhì)等缺陷，導(dǎo)致局部放電而引起絕緣擊穿，主要體現(xiàn)在：
（1）電纜中間接頭、終端頭制作質(zhì)量不高
（a）剝離外半導(dǎo)層時(shí)，損傷下層絕緣或絕緣表面有半道微粒、灰塵等雜質(zhì)，或者半導(dǎo)電層去除距離短，爬電距離不夠，在試驗(yàn)或投入運(yùn)行后，其中雜質(zhì)在強(qiáng)大的電場作用下發(fā)生游離，產(chǎn)生電樹枝。
（b）制作過程中，金屬連接管壓接質(zhì)量不良，使接頭接觸電阻過大而發(fā)熱，或熱收縮過度等造成絕緣碳化，從而使絕緣層老化擊穿，導(dǎo)致電纜接地或相間短路故障，同時(shí)有可能傷及附近的其它電纜。
（c）電纜接頭工藝不標(biāo)準(zhǔn)，密封不規(guī)范，使絕緣內(nèi)部受到潮氣、水分的侵入，引起中間接頭絕緣受潮劣化。嚴(yán)重情況下，電纜主絕緣內(nèi)部大面積進(jìn)水，導(dǎo)致主絕緣整體受潮絕緣降低，最終發(fā)生電纜擊穿故障。
（d）導(dǎo)體連接管處理工藝不良。導(dǎo)體連接管壓接模具選用不合理，棱角打磨不平整，特別是在壓接模具邊緣處，局部有尖角、毛刺、突起，極易造成該部位電場不均勻，運(yùn)行中產(chǎn)生局部放電，使絕緣老化，絕緣性能下降，發(fā)生擊穿故障。
（e）安裝尺寸錯(cuò)誤，應(yīng)力管安裝位置太偏下或應(yīng)力錐未有效與半道層斷口搭接，造成電纜半導(dǎo)電斷口部位應(yīng)力沒有可靠疏散，在試驗(yàn)或長期運(yùn)行中，斷口部位產(chǎn)生嚴(yán)重電暈放電，導(dǎo)致過熱使絕緣降低，最終導(dǎo)致?lián)舸?/span>
（f）電纜金屬屏蔽層接地線連接不可靠，不滿足接地電阻要求，造成接地電阻過大。當(dāng)電纜受到過電壓時(shí)，金屬屏蔽層會產(chǎn)生較高的感應(yīng)過電壓，進(jìn)而引起絕緣部分的老化擊穿。
（2）電纜在運(yùn)行過程中因負(fù)荷的變化、環(huán)境因素的變化而熱脹冷縮，特別是熱縮型附件不能夠隨彈性變形而喪失密封作用，在附件與電纜絕緣層之間形成呼吸效應(yīng)，將大氣中的水分和潮氣帶入附件中，引發(fā)電纜附件內(nèi)部短路故障。冷縮附件質(zhì)量不高，收縮力降低或在需要可靠密封部位密封存在缺陷，都會導(dǎo)致外部水分侵入，最終導(dǎo)致電纜故障。
（3）制作電纜頭時(shí)因環(huán)境潮氣、濕度偏大，沒有采取可靠除濕驅(qū)潮措施，電纜絕緣局部受潮，絕緣性能下降，在運(yùn)行中發(fā)展成貫穿性通道，導(dǎo)致電纜擊穿事故。
3、外護(hù)層問題
- 在中、高壓電力電網(wǎng)中，電纜被越來越廣泛應(yīng)用，電力電纜外護(hù)層是保護(hù)電纜的第一道防線，其完好與否直接關(guān)系到內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全程度和電纜使用壽命長短。電纜外護(hù)層故障的原因主要有三種：
（1）電纜周邊的硬物損傷或外力受損。直埋電纜上下有硬物尖角直接接觸外護(hù)層，尤其在有車輛通行路段，長時(shí)間路面振動，硬物尖角有可能刺穿外護(hù)層，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，再加上電纜負(fù)荷變化，電纜本身熱脹冷縮和受損部位電場不均勻分布，最終導(dǎo)致絕緣層受損；排管敷設(shè)時(shí)，排管連接處臺階或內(nèi)壁不光滑都可能造成外護(hù)層受損；電纜路徑周圍機(jī)械施工或頂管作業(yè)，造成外護(hù)層受損。
（2）施工時(shí)遺留缺陷、隱患。電纜敷設(shè)施工過程中外護(hù)層拉傷、開裂部位在排管內(nèi)，人員無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)；110kV及以上電纜彎曲部位在運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)生龜裂現(xiàn)象，外護(hù)層絕緣降低，金屬護(hù)套多點(diǎn)接地，環(huán)流增大，最終導(dǎo)致絕緣受熱老化擊穿。
（3）白蟻蛀蝕。一旦發(fā)現(xiàn)一處白蟻蛀蝕部位，往往此電纜線路上應(yīng)有多處蛀蝕部位，我們應(yīng)引起足夠重視。白蟻蛀蝕危害，北方電網(wǎng)相對來說還不多見。
2、防止電纜故障采取措施
- 針對絕緣、附件和外護(hù)層故障原因分析可以看出，電纜線路工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，只有從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)等方面對其全過程管理，才能最大限度保證其安全運(yùn)行。
（1）從設(shè)計(jì)之初，對電纜使用的接地系統(tǒng)有充分認(rèn)識，選擇符合其電壓等級的電纜，避免電纜在長期過電壓情況下工作。外護(hù)層選擇應(yīng)符合使用環(huán)境、使用年限的要求，同時(shí)電纜護(hù)層保護(hù)器的選擇應(yīng)滿足相對地接地時(shí)，保護(hù)器可靠通過接地電流而不損壞原則。
（2）電纜路徑選擇，應(yīng)避免電纜受過熱、腐蝕、外力損傷等外部環(huán)境影響，同時(shí)也避免電纜敷設(shè)過于集中，造成熱量不能及時(shí)擴(kuò)散，而引起過熱的內(nèi)部因素影響。此外，雙回路供電的電纜路徑不建議敷設(shè)在同一路徑的管道內(nèi)，防止同時(shí)受損，造成大面積停電事故。
（3）加強(qiáng)電纜和電纜附件選型、廠家監(jiān)造、到貨驗(yàn)收等工作，確保電纜和電纜附件質(zhì)量水平。在現(xiàn)場驗(yàn)貨時(shí)，應(yīng)有生產(chǎn)廠家、施工方、監(jiān)理方和項(xiàng)目主管部門等多方在場，按照裝箱清單逐一點(diǎn)驗(yàn)，對發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)記錄并提出整改建議，經(jīng)多方簽字認(rèn)可。對容易受潮部件，檢驗(yàn)完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行密封處理，防止受潮影響正常使用。
（4）加強(qiáng)人員培訓(xùn)工作，對纜頭制作人員進(jìn)行必要的業(yè)務(wù)資質(zhì)與技術(shù)評定，持證上崗。對在保質(zhì)期內(nèi)因制作原因連續(xù)發(fā)生兩次故障的，取消其纜頭制作資格，待重新培訓(xùn)考核合格后，方可重新上崗。
（5）加強(qiáng)電纜工程各個(gè)環(huán)節(jié)的隱蔽工程和中間環(huán)節(jié)驗(yàn)收，嚴(yán)把質(zhì)量驗(yàn)收關(guān)，對土建、電氣等工程驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)缺陷、隱患要徹底整改，并做好各項(xiàng)記錄，必要時(shí)留有照片、影視等資料。
（6）運(yùn)用外護(hù)套環(huán)流在線監(jiān)測技術(shù)、在線光纖測溫技術(shù)、在線局部放電檢測技術(shù)等先進(jìn)在線監(jiān)測技術(shù)，加強(qiáng)電纜的實(shí)時(shí)在線運(yùn)行監(jiān)視，提前發(fā)現(xiàn)隱性缺陷，避免造成停電事故發(fā)生。
3、結(jié)語
- 電纜線路能否安全運(yùn)行，直接關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)安全運(yùn)行和系統(tǒng)穩(wěn)定。只有從電纜生產(chǎn)、運(yùn)輸、敷設(shè)、安裝、試驗(yàn)、巡視、檢測等各個(gè)方面加強(qiáng)質(zhì)量管控和驗(yàn)收把關(guān)，才能將電纜故障降至最低程度，才能確保電纜線路長期安全運(yùn)行。
青島華強(qiáng)電纜是一家專注生產(chǎn)電線電纜的廠家，公司生產(chǎn)的華宇牌電線電纜各項(xiàng)性能均達(dá)到國際電工委員會和國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，主導(dǎo)產(chǎn)品有：鋁合金電纜、交聯(lián)電力電纜、聚氯乙烯絕緣電力電纜、控制電纜、計(jì)算機(jī)電纜、礦物絕緣電纜、電氣裝備用電線電纜等多種型號電纜，還可以根據(jù)用戶需求加工定做需要的特種電纜。
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