天铁35 kV电缆常见故障原因分析及改进措施

李志涛（天津天铁冶金集团有限公司水电厂，河北省涉县 056404）

天铁35 kV电缆常见故障原因分析及改进措施

李志涛（天津天铁冶金集团有限公司水电厂，河北省涉县 056404）

针对天铁35 kV交联聚乙烯电力电缆经常出现单相接地故障的现象，分析了故障产生的原因，从电缆敷设、制作等方面采取了技术改进措施,保证电缆安全运行,收到良好的效果。

聚乙烯 电缆 接地 故障 措施

1 前言

随着天铁生产规模的不断扩大，35 kV电压等级供电系统应用越来越广泛。为了少占空间，这一等级配电线路大多为电缆，且极易发生故障。热轧35 kV变电站和精炼炉35 kV变电站是中性点经销弧线圈接地的供电系统，两个变电站的35 kV交联聚乙烯电缆从投运至今曾多次发生单相接地故障，故障发生后，难以判断单相接地故障发生位置，形成接地时间过长，最终造成短路停电，影响了生产的正常运转。为保证电网安全运行，我们采取相应的改进措施，减少了35 kV电缆故障的发生。

235 kV电缆常见故障及形成原因

2.1 外部原因

2.1.1 电缆敷设不规范造成机械伤害

电缆在最初施工时，由于现场管理不到位，对施工队伍要求不严格，没有按规范施工。同时没有进行认真的竣工验收。交工后，存在直埋电缆标志不齐全、电缆埋深不够和地形发生变化等缺陷，致使电缆遭到外围机械施工伤害,造成接地短路故障。

2.1.2 交联聚乙烯电缆水树枝劣化

由于电缆在放置和施工过程中电缆外护套破损，以及电缆在运行过程中外护套受到机械伤害，致使电缆内部进水，在电场作用下形成树枝状物，导致电缆绝缘强度降低，不断老化，寿命缩短。

2.2 电缆接头接触不良

2.2.1 户外和户内终端头、电缆中间接头接地短路爆炸

电缆头制做现场环境恶劣，金属性粉尘比较大，空气湿度比较高，制做工艺不当；电缆的安装运行环境恶劣；电缆长期过负荷尤其是冲击性过负荷引起接头盒内绝缘胶膨胀胀裂，导体连接不良，接触电阻较大，电缆终端头、中间头材料不合格等原因，不但造成户外和户内终端头、电缆中间接头接地短路爆炸，而且殃及相邻电缆的安全运行，形成更大事故。

2.2.2 电缆屏蔽接地方式不对

单芯电缆因长度不同，电缆屏蔽采用一端或两端及中间接地方式不对；当采用两端接地时，在电缆屏蔽铜带内感应出电流，环流电缆发热；当采用一端接地另一端不接地，如果出现短路和大负荷时，不接地端感应高电压放电，影响电缆绝缘强度，使绝缘老化，缩短电缆寿命。

2.3 电力系统异常

2.3.1 谐波导致电缆老化加速

因为35 kV供电系统的负荷大多是冲击性负荷，如精炼炉、轧钢机等，它们产生2、3、5、7、11次谐波，如果没有采取动态无功补偿和消谐措施，使电缆发热，对电缆绝缘造成破坏，影响电缆寿命。

2.3.2 电力系统电压不正常

主要是指电力系统过电压造成电缆绝缘击穿，过电压形成有内部过电和外部过电两种。内部过电有操作过电压、谐振过电压、单相接地过电压；外部过电压有雷电过电压、感应过电压。电力系统出现过电压后，会在电缆绝缘薄弱处击穿放电，形成电缆故障。

3 防止措施

3.1 电缆敷设施工

3.1.1 因地制宜采取不同敷设方式

在地形具备条件时，最好采用电缆隧道、电缆沟敷设方式；当电缆采用直接埋地敷设时，应按要求埋设深度为700 mm～1000 mm，并在电缆上面均匀铺设100 mm厚的细沙，然后在细沙上面紧密平铺一层砖，加以保护，然后回填，同时，栽设电缆标志桩。如果电缆根数超过6根时，应采用电缆隧道、电缆沟敷设方式。电缆沟和电缆隧道过路时应采用满足车辆重量要求的盖板，电缆沟和隧道必须设有排水设施。

3.1.2 加强外护套密封

当电缆外护套遭到破坏时，不管是在吊装运输过程中，还是在敷设过程中，要及时进行修复，避免因进水使电缆在电场作用下形成树枝状物。当破损长度较小时，可用防水胶带缠绕密封处理，当破损长度较大时，可用CIAC电缆接续附件进行密封处理。

3.2 电缆头制作、安装质量

电缆头施工质量的好坏直接影响电缆的安全运行，35 kV电缆热缩头的制做对工艺要求相当严格，并不是简单的三个10 kV电缆头的叠加制做，除了按说明书制做外，还要做好以下几点。

3.2.1 改善电缆头制作环境

如在室外制做，最好搭设临时帐篷，并采取措施防止灰尘。尤其钢铁企业空气中导电粉尘比较大，必须采取有效措施防止粉尘进入电缆中间头和终端头内部。空气的湿度不能超过80%，同时要求施工人员手套及工具保持清洁等。

3.2.2 剥去半导层时，严禁用刀过猛

剥半导层时，往往用刀把把半导层分成几条，下刀时避免用力过猛，以免伤害主绝缘层，造成电晕放电，最终形成单相接地。我公司热轧35 kV精炼炉电缆就是施工时伤害了主绝缘层，投运半年后，发生单相接地短路跳闸事故。

3.2.3 去除中间连接管和端子内的氧化膜

中间连接管和端子内的氧化膜是造成接触电阻大、电缆发热的主要原因，不可小视。压接前，应用细砂纸轻轻擦拭连接管和端子内的氧化膜，或用稀盐酸清洗，最后用清水冲洗，晾干。

3.2.4 中间连接管和端子的压接表面应光滑

不管是中间连接管的压接还是端子的压接，必须保证压接后表面处理光滑，否则会形成棱角和尖端电场放电。

3.2.5 热缩套管的两端应缠密封胶

在烤热缩套筒前，应先把电缆中间头的两端缠密封胶，然后从中间开始烤火，往两头分别进行，赶走中间套筒内气体同时，使得热缩套筒的两端得到充分密封，防止进水。

3.2.6 单芯电缆屏蔽护层接地方式的选择

电缆屏蔽护层宜采用一端直接接地，另一端采用过电压保护器接地。当出现过电压时，过电压保护器就会过滤掉过电压，从而保护电缆外护套和主绝缘不被损坏。当单芯电缆过长时，有时采用电缆屏蔽护层两端接地和中间交叉互联接地，另一端采用过电压保护器接地，防止过电压的产生。见图1。

3.2.7 使用冷缩材料

不论是电缆中间头还是终端头制做，最好选用冷缩材料，其一是不用火烤，不受动火条件限制，密封比较好；其二绝缘老化慢，寿命比较长。虽然价格高些，但同等制作工艺条件下，安全系数比较大，电缆故障率低。

图1 单芯电缆屏蔽护层接地方式

3.3 技术措施

3.3.1 消除电力系统中的谐波和过电压

针对冶金行业多为电炉、精炼炉和轧钢机等冲击性负荷形成的多次谐波对电网的污染，有针对性地采取静态和动态无功补偿等消谐措施，保证电网污染在合格范围之内。同时针对电力系统中的过电压，在35 kV变电站内安装过电压保护器，防止内部过电压。在配出电缆线路上安装避雷器，防止外部过电压侵入。通过以上两种措施，预防了因过电压和谐波对电缆绝缘的破坏。

3.3.2 小电流接地选线技术应用

在35 kV变电站，当配出线路较多时，一旦发生单相接地故障，很难判断接地故障线路，以前只能靠拉路法，这样一来不但延长了单相接地的时间，造成短路停电故障，而且影响了无故障线路的正常供电。为了尽快选出接地线路，我们安装了小电流接地选线装置，当供电系统发生接地时，小电流接地装置能迅速选出接地线路，通过拉闸断电，防止了短路停电事故的发生，保证了无故障线路的正常供电。

3.3.3 电缆隧道采用防火技术设施

电缆外护套刷防火涂料，每隔30 m～50 m加装防火墙。电缆中间头装设防爆接头盒，避免因接头故障影响其它电缆，造成更大事故。在电缆隧道内安装电缆在线温度检测装置，一旦电缆表层温度超过给定值后，发出报警信号，使发热的电缆得到尽快处理，预防了电缆火灾事故。

3.4 加强巡检、维护和更新力度

3.4.1 建立健全巡检制度

正常巡检是发现电缆故障必要手段，在对电缆隧道巡检时，应着重对以下方面加强检查：电缆沟内有没有进水；电缆的外皮有没有受伤和裂纹；中间头和终端头温度是否超过平常温度；示温腊片有没有变颜色和融化等。对直埋敷设在地下电缆线路，应查看电缆走向的路面及地面是否有明显的压坑和挖土痕迹，电缆标志桩是否完整无缺等。同时根据负荷和环境等情况，制定巡检周期，定期巡视。

3.4.2 加强日常维护

在电缆运行过程中，一旦发现中间头和终端头温度超过正常温度，应尽快停下来检修，重新压接终端头，解剖中间头并重新制做，如果是热缩材料尽量改用冷缩材料。并根据现场粉尘情况，定期清扫终端头的护套等。

3.4.3 及时更换电缆

35 kV交联聚乙烯电缆，额定负荷时正常寿命为25年左右，根据负荷、发热、环境等综合因素，判断电缆使用寿命，对将要达到或已达到使用寿命的，应及时更换以保证运行中的电缆安全可靠。

4 结束语

通过对35 kV电力聚乙烯电缆的敷设施工和电缆接头的制作等改进措施后，避免了单相接地故障的发生，达到了安全供电要求，保证了生产的正常进行。

[1]张庆达.电缆实用技术手册[M].北京:中国电力出版社, 2005.243-246.

[2]GB 50168-2006,电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范[S].

Cause Analysis on TIANTIE 35 kV Cable Common Fault and Improvement Measures

Li Zhitao

Aiming at the problem of frequent single phase earthing fault of TIANTIE 35 kV crosslinking polyethylene power cable,the author analyzes the fault causes and takes technical improvement measures from cable laying to fabrication and other sides.Thus,the cable run safely and good benefits are achieved.

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（收稿 2010－03－20责编赵实鸣）

李志涛，男，工程师，毕业于天津理工大学，在天铁水电厂从事电力生产管理工作。