110kV及以上高压交联电缆故障探析

朱晓华

摘 要：随着社会经济的迅猛发展及电网建设的日益完善，电缆线路在城市电网的应用越来越广泛。其中，交联电缆以自身独特的优越性逐步替代油浸纸绝缘电缆，广泛应用于110kV及以上高压电缆线路中，为供电可靠、城市美化做出了突出贡献。为了充分发挥交联电缆的积极作用，文章从生产制造、施工调试、外力破坏、设计四方面入手，简要分析了110kV及以上高压交联电缆故障，并提出了可行的防治措施。

关键词：交联电缆；故障；原因

近年来，我国的用电量逐渐增加，根据国家能源局发布的数据显示，2014年我国全社会用电量55233亿千瓦时，同比增长3.8%。在用电需求越来越高的背景下，我国城市电网建设呈现前所未有的发展势头。考虑到城市高楼密集，为了节省城市空间、美化城市，高压输电线路越来越倾向于向地下发展。与架空输电线路相比，电缆线路具有占地面积小、供电安全可靠、敷设方便、美化城市等显著优点，在城市电网中应用广泛。但是，地下电缆一旦发生故障，故障查找及抢修所花费的时间较长，带来的危害程度更为严重。为此，110kV及以上高压交联电缆运行使用中，应加强故障分析，采取相应控制措施以及时消除运行中的安全隐患，有效的规避运行风险，确保高压交联电缆运行安全可靠。

1 110kV及以上高压交联电缆线路应用

目前，从城市已经投入运行的电缆线路运行情况看，国内电缆运行可靠性远远落后于西方发达国家。110kV及以上高压输电线路中，交联电缆以优越的技术优势，逐步替代油浸纸绝缘电缆，为高压输电安全提供了进一步保障。但是，随着高压交联电缆规模越大，运行时间越长，其在城市覆盖范围变大，地下线路变多，由于电缆维护点分散，为高压交联电缆故障查找及抢修带来了一定难度。

调查显示，国产交联电缆的击穿故障率高达0.5次/年-100km左右，西方一些发达国家已下降到0.2次/年-100km，主要是国内交联电缆生产环境较差，杂质易进入电缆绝缘，降低了电缆的绝缘性能。110kV及以上高压输电线路使用的交联电缆以国产为主，无形中加大了110kV及以上高压交联电缆故障率，对城市供电影响巨大。加强110kV及以上高压交联电缆故障研究势在必行，这是供电可靠提出的必然要求，也是推动城市电网建设的必需条件。

2 110kV及以上高压交联电缆故障

在实际运行中，110kV及以上高压交联电缆故障表现是多种多样的，故障不同，原因不同。基于多年工作经验，110kV及以上高压交联电缆故障发生概率呈现陈“高-低-高”特征。投入运行初期，交联电缆本体质量缺陷及敷设安装问题造引发故障，故障发生概率较高；投入运行中期，交联电缆本体及附件运行性能稳定，故障发生概率相对较低；投入运行后期，交联电缆本体及附件逐渐老化，使用性能下降，故障发生概率有所提高。整个运行期间，易发生故障的部位主要是交联电缆本体、接头、终端等，究其原因，主要在于生产制造、安装调试、外力破坏、设计等方面。

3 生产制造造成的故障

3.1 本体缺陷

从技术条件看，我国高压交联电缆生产制造在原材料、机械设备上已经比较成熟，出厂前经过交流耐压试验，合格后才允许流向市场，一般不会出现交联电缆本体存在质量缺陷的问题。但是，由于生产环境较差，技术人员检验不到位等，交联电缆生产制造中易出现绝缘偏心、绝缘内有杂质、交联度不均匀、电缆金属护套密封不良等问题，导致高压电缆投入运行后不久就出现故障。

案例：某110kV高压交联电缆竣工后，通过了交流耐压试验，正式投入运行24h后，发生电缆本体击穿事故。经过故障原因分析，是由电缆内外屏存在杂质引起的，电缆绝缘性能部分损坏。

3.2 接头缺陷

受生产工艺及较差的生产环境等影响，高压交联电缆接头生产制造中，绝缘带层易进入杂质，或存在气隙。投入运行后，电缆绝缘屏蔽断口处常常容易发生故障。

案例：某110kV高压交联电缆线路采用的是预制式中间接头，投入运行一年后，硅橡胶应力锥被击穿。技术人员解刨应力锥本体后，发现接头存在滑闪放电现象，是硅橡胶应力锥被击穿的主要原因。

3.3 安装调试造成的故障

高压交联电缆安装工艺要求高，由于施工现场环境受限、施工队伍技术水平，敷设安装时常因工艺操作不当而出现电缆本体弯曲半径偏小、附件安装错误、电缆外护套划伤等现象，造成电缆本体出现机械应力内伤、电缆受潮等，容易引发电缆运行故障。

案例：某220kV高压交联电缆线路投入运行11个月，绝缘屏蔽末端上部发生击穿故障。解刨终端后，确认事故原因是安装时没有把应力锥弹簧机构锁死，降低了应力锥与电缆绝缘结合界面的强度，造成界面放电而发生击穿故障。

3.4 外力破坏造成的故障

外力破坏是导致110kV及以上高压交联电缆故障发生的主要原因。电缆主要敷设在地下，隐蔽性较强。敷设的电缆线路由于竣工资料不全、线路变动却没有及时记录等原因，现今大规模的城市规划建设工作极容易损坏电缆线路。特别是直埋敷设方式的高压交联电缆最易遭到外力破坏，在电缆沟槽和隧道内的高压交联电缆相对不宜受到外力破坏。

案例：2010年，某地建设工厂，施工单位进行地基施工时，锚杆直接打穿电缆隧道侧壁，回拉锚杆时致使高压交联电缆严重变形、损坏，造成该片大面积停电，对电网产生了极大的破坏影响。

3.5 设计因素造成的故障

部分设计单位缺乏专业的电缆专业知识，没有单独的电缆设计，而是把电缆放在变电中进行设计，或是对敷设现场的地质、气候条件考虑不周全，造成电缆设计与实际不符，易埋下安全隐患。我国高压交联电缆设计技术水平不高已经有目共睹，不高的设计水平，极容易造成高压交联电缆存在設计上的缺陷，这对设备安全运行的影响是致命的。

案例：某110kV高压交联电缆竣工运行1个月后发生故障，技术人员维修中发现电缆系统设计中没有设计接地点，高压交联电缆在运行1个月期间一直被当做母线使用，电缆金属护套对地放电，最终两设备绝缘烧穿。

4 110kV及以上高压交联电缆故障防治措施

针对以上故障表现及原因，为维护110kV及以上高压交联电缆线路运行安全，除了提高高压交联电缆设计、生产制作水平，减少质量缺陷外，还可以采取以下措施：加强质量检验，确保电缆生产质量；采用新的交流耐压试验手段，确保电缆使用性能良好；提高设计图深度和敷设安装质量，杜绝因工作失误等主观原因降低电缆性能，使高压交联电缆具备良好的绝缘性能；加大运行检测力度，实时了解电缆运行状态，以便及时发现故障隐患。

5 结束语

110kV及以上高压交联电缆线路在城市电网中应用广泛，为保证运行安全，应针对故障原因采取有效的防治措施，及时规避运行风险。在今后发展中，应加大科研力度，积极汲取西方国家先进的技术优势，提高我国高压交联电缆生产技术技术，使之满足我国电网建设和运行需求。

参考文献

[1]朱明华.交联聚乙烯高压电缆故障分析[J].能源与节能，2012（6）.

[2]陈斌，霍光.交联电缆耐压试验方法的探讨[J].电气应用，2010（14）.

[3]陈丽娟，胡小正.2010年全国输变电设施可靠性分析[J].中国电力，2011（6）.

[4]陈丽娟，李霞.2011年全国输变电设施可靠性分析[J].中国电力，2012（7）.