电力电缆绝缘击穿问题原因分析及改善

摘 要：随着我国生产力水平提高、新兴产业和高端制造业的兴起，对电线电缆的需求将持续增长，使得电力电缆行业高速发展。现今，对电力电缆的安全要求及其设备稳定的要求越来越高。在以往中，无论低压还是高压电缆都会出现故障，通常表现在绝缘击穿方面上。电缆材料的纯度和绝缘结构的设计、型号的选定以及敷设和使用中出现的问题，都可能会造成电力电缆出现故障。本文着重对电力电缆绝缘击穿问题做简要分析和讨论和相应的预防措施，对减少电力电缆绝缘击穿问题具有参考意义。

关键词：电力电缆;绝缘击穿;预防措施

第一章 电力电缆结构

本文以YJV-6/10kv 1×150 mm2为例说明电力电缆结构。根据型号可知该电缆是铜导体，并由紧压绞合圆形铜导体，交联聚乙烯绝缘，内、外半导电屏蔽和金属铜带屏蔽，聚氯乙烯外护套组成，标称截面积为150mm2 的单芯电力电缆。

交联聚乙烯可以适用于低、中、高电压，长期工作温度较高，并且介质损耗因数低，相对介电常数小，并且物理性能优良。导体屏蔽用来防止电场效应影响导致在导体与绝缘层之间的气隙放电和电化学腐蚀。在绝缘层之外有绝缘屏蔽和金属屏蔽，都是为了较少电场的直接作用所带来的损耗，并且改善电流分布，此外，铜带屏蔽具有较好的抗干扰能力和机械性能，金属屏蔽之外是聚氯乙烯护套，它的电性能良好，机械性能优越。

第二章 电力电缆绝缘击穿原因分析

在电力电缆运行工作状态下，及时地检查线路的运行状态，保证线路的安全和稳定。为保证电气系统的正常运行，首先最重要的一点就是确保电气绝缘性能优良。电气绝缘参数选取的合适与否，将直接导致电力电缆结构的稳定和正常工作时的状态好坏，而电力电缆可能出现故障的主要原因是由以下几个方面所引起的。

（1） 电缆结构设计不合理

电缆的尺寸规格及电缆材料不符合要求。正确的电力电缆结构设计要满足实际情况的条件，这是电缆的各项参数稳定运行的保障和工作基礎。根据综合分析环境方面的影响，要选择合适的电缆型号及条件满足工作需要，如电缆在寒冷地区要用耐寒型电缆，可选用交联聚乙烯、硅橡胶等;电缆要求承受一定机械力的场所，可选用不锈钢护套电缆。

（2） 材料存在杂质和缺陷

在电缆的生产和制造过程中，生产流程出现偏差或者设备存在故障都会造成电缆材料出现问题，主要因为是材料形成缺陷，导致绝缘层的分布不均匀，和导体没有紧密接触，产生局部放电和漏电流，或者有可能造成绝缘厚度减小。并且掺入杂质使导体的电导率发生改变以及介质损耗增大，此外，材料中残留有机械应力，这些原因都会使击穿强度降低，造成电力电缆绝缘击穿。并且这些杂质和缺陷将会在电力电缆工作时，使电力电缆容易出现绝缘老化和受潮情况，减少了使用寿命。

（3） 运输、敷设过程中损坏电缆

生产出来的电缆在被运输和敷设时，由于机械拉力过大或弯曲程度过大，以及受到外在因素的破坏，破坏了电缆的外护套，影响了电缆结构，使电缆内部产生气隙，裂痕，造成电场分布不均匀，会在电缆薄弱环节或损坏处上形成较高的击穿场强。

电力电缆在敷设安装中，两端接头如果遇水形成“水树枝”或掺入杂质形成电树枝，降低了电阻的绝缘性能，引起绝缘击穿。

（4）电力电缆的不正常运行

电力电缆长时间的工作会使绝缘电阻温度升高，从而绝缘电阻下降;当电力电缆处于短路状态下，电缆工作电压持续时间长且接近击穿强度，那么电缆随着时间的延长，会出现小孔，裂纹以及碳化的痕迹，对电缆造成不可逆的损伤，绝缘性能显著下降以及电气设备系统不对称等都会造成绝缘击穿。

第三章 电力电缆绝缘击穿的预防措施

3.1 规范结构设计

综合分析所要电缆的结构参数及其敷设环境，充分考虑周围环境，如温度、湿度、辐照等因素对电缆影响。合理地设计电缆的电气结构，按照相关要求，满足电缆在正常工作下电流、电阻、电容等电气设备的要求，并且电流载流量，损耗大小符合相关规定。严格按照《IEC 1597—1995》标准设计载流量大小，《IEC 60949》设计金属屏蔽结构。

3.2 出厂前检测

在电缆的使用之前，需要提前知道该电缆的电气指标，通过测试核检实验报告中电性能、绝缘机械性能、护套机械试验等的条件及结论。对电缆的电性能测试主要包括绝缘电阻、损耗因数、介电强度、局部放电、漏电流等测试。其中，漏电流、绝缘电阻、耐电压三个是衡量电气性能指标是否达到要求的重要参数，可按照《GB 50150-2006》进行检测。

3.3 运输和敷设过程中，避免电缆损伤

电力电缆在运输和敷设时，要考虑到电缆的机械性能，防止电缆受到震动，冲击等损伤电缆，不能使用超过允许的机械拉力范围和弯曲程度，并保证不被划伤等，防止在电缆绝缘层薄弱方面上形成电树枝，导致绝缘击穿，可以紧凑地将电缆捆绑在一处，必要时可以做记号。

3.4 预防性试验

根据DL/T596-1996标准要求进行全方面的检测，发现运行中设备的隐患，预防发生事故或设备损坏，对设备进行的检查、试验或监测，也包括取油样或气样进行的试验。

3.5 维护电缆运行环境

施工要严格按照电气设备标准条件进行，并定期地对电缆运行环境进行检查，保证电力电缆的安全和可靠运行，使电缆免受机械震动、化学腐蚀、地下电流、热影响、鼠害等损伤。

定期地检查电缆的运行温度和环境湿度，并定期地检查电流载流量的大小和电场强度，及时修复故障，排除干扰因素。记录检查结果，保证电力电缆安全运行。

第四章 结语

电力电缆的安全运行需要考虑多方面的影响，尤其是电力电缆结构设计、生产敷设、施工环境等，电气参数的选取也会导致绝缘击穿的发生，对电力电缆的生产及敷设要认真执行相关标准进行，采取相应的措施解决问题，避免电力电缆绝缘击穿发生，使电力电缆工作在正常的条件下，并且保证电力电缆的正常工作也是系统运行重要安全保障，保证工业的生产工作正常运作。

参考文献：

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[2]施濛，刘鹏.浅谈电气绝缘测试技术[J].科技资讯，2013（07）：146.

[3]官志民.电力电缆绝缘击穿问题原因分析及探讨[J].科技讯，2019，17（33）：55+57.

作者简介：

崔振铎（1997年12月）男，汉，河南省焦作市，本科，电缆工程学院，电缆工程，17级。研究方向：电缆工程

（河南工学院  河南  新乡   453003）