电力电缆故障原因分析及预防措施O 引言目前,从发电厂到城乡电网,从变电站到工厂街道,电缆线路正以其独有的特点得到了越来越广泛的应用, 在许多场合起着架空线无法替代的作用。
乌海电业局所辖范围内也大量使用了电力电缆。
但是,随着电缆线路的不断增多, 电缆线路故障也不断发生。
为查明故障原因,有效控制电缆故障频繁发生的现象, 2005— 05,乌海电业局组织有关技术人员在本局检修所高压试验室,对 13段故障电缆及电缆头进行了解体,同时在现场学习了电缆头的制作工艺。
通过这次活动, 找出了电缆故障的主要原因,并制定了预防电缆故障的措施。
1故障电缆解体结果通过对 13段故障电缆的解体, 发现主要存在以下几方面的问题。
1. 1 电缆头制作工艺不当因电缆头制作工艺不当, 致使 7只电缆头在运行中被击穿。
其中,在剥电缆时划伤电缆主绝缘的有 2只 (在剥电缆半导体层时,用刀削电缆破坏了主绝缘层 ;因接地线与电缆屏蔽层未进行焊接导致接触不良, 经过长期运行该部位发热, 烧坏电缆主绝缘的有 3只;因电缆头制作时密封不好,雨水或潮气进入1. 2 电缆头附件存在质量问题由于电缆头附件质量存在问题,运行时应力锥处电场不均匀 (在电缆终端和接头中, 自金属护套边缘其绕包绝缘带或者套橡塑预制件, 使得金属护套缘其绕包绝缘带或者套橡塑预制件, 使得金属护套件, 称为应力锥。
应力锥的作用是改善金属护套末端的电场分布, 降低金属护套边缘处电场强度 ,经过长时间运行,导致局部电压过高而放电缆头击穿。
1. 3其它原因’1只为电缆敷设时未按规程施工, 电缆外皮 (保护层被石块压破进水, 导致电缆击穿。
另 1只为外部短路弧光烧伤了电缆头。
2电缆结构介绍众所周知:架空线是靠绝缘子实现电气绝缘和机械固定的。
电力电缆的结构比架空线复杂,它除了有电缆芯 (导体外,还具有能承受电网电压的绝缘有电缆芯 (导体外,还具有能承受电网电压的绝缘电缆, 除导体和绝缘层外, 还有一层用半导电或金属材料制成的屏蔽层。
电力电缆长期敷设在地下、水下等条件较复杂的环境中, 其长期安全传输电能靠得就是绝缘层、屏蔽层和保护层。
2. 1 绝缘层绝缘层主要起绝缘作用。
电缆可以采用绕包绝缘纸带后浸渍绝缘剂作为绝缘层,或以热塑性、热固性材料挤包形成绝缘层,或在电缆中充以能够流动并具有一定压力的绝缘油或气作为绝缘层。
6 kV 以电缆的绝缘层厚度, 主要取决于绝缘材料承受的电压、工艺上允许的最小厚度,以及在制造和使用过程中承受的机械力。
电缆在电力系统中不仅要承受工频电压,还要承受脉冲性质的大气过电压和内部过电压。
由此可知,绝缘层的厚度决定了电缆承受电压的程度。
2. 2屏蔽层屏蔽层实质上是为改善电场分布所采取的措施。
电缆的导体与绝缘层之间易形成气隙, 导体表面不光滑也会造成电场集中。
在导体表面加一层半导电材料的屏蔽层, 它与被屏蔽的导体等电位, 并与绝缘层良好接触,避免导体与绝缘层之间发生局部放电,该层称为内屏蔽层。
在绝缘层表面和护套接触处, 也可能存在间隙, 所以在绝缘层表面加一层半导电材料的屏蔽层, 它与被屏蔽的绝缘层有良好接触, 与金属护套等电位,避免绝缘层与护套之间发生局部放电。
2. 3保护层电缆保护层的主要作用是使电缆能够适应各种使用环境, 确保电缆在敷设和运行过程中不受机械或各种环境因素的损坏, 它包括护套和外护层。
护套的作用是阻止水分、潮气及其他有害物质进入绝缘层, 确保绝缘层性能不变; 外护层的作用是增加电缆受拉、抗压的机械强度,防止护套腐蚀,避免其它因素与环境的损坏。
3故障电缆原因分析从以上介绍可以看出, 电缆的各个组成部分均很重要, 无论哪一部分损坏,在运行过程中都有可能发生故障。
如果绝缘层损坏,会导致电缆的绝缘强度下降,当有过电压发生时,会造成电缆瞬时击穿;若屏蔽层损坏,造成电场分布不均匀,容易引起电缆局部放电;当电缆保护层受损,潮气、水进人电缆内,使绝缘强度降低,加速绝缘层的老化。
因此,国家和电力行业对电缆线路在敷设、附件安装,以及试验方面都有严格的规范和要求。
从上面 13段故障电缆的解体情况来看, 其主要原因是电缆敷设、附件安装两方面未严格按照标准要求执行所造成的。
4电缆敷设及附件安装工艺介绍无论是敷设电缆还是安装电缆附件, 国家和电无论是敷设电缆还是安装电缆附件, 国家和电障电缆的结果可以看出, 施工和安装工艺的质量是导致电缆故障的主要原因。
4. 1 电缆敷设电缆敷设的方式有:直埋敷设、排管敷设、隧道敷设、电缆沟敷设、桥架敷设、水底电缆敷设和竖井敷设等。
不同的敷设方式,施工技术要求不同。
电缆敷设方法不当容易造成电缆损伤,引发电缆故障。
4. 1. 1 直埋敷设直埋敷设时, 直接将电缆埋设在地下, 要求埋设深度在 0. 7 m~1. 5 m 范围内,电缆上面覆盖 15 cm的细土,并用水泥盖板保护。
直埋敷设适用于电缆线路不太密集的城市地下走廊。
4. 1. 2排管敷设排管敷设是将电缆敷设于预先建好的地下排管中。
该方法适用于交通比较繁忙、地下走廊比较拥挤、敷设电缆条数较多的地段。
敷设施工前, 需先用疏通气体对排管进行双向疏通检查, 排管中不允许存留可损伤电缆外护层的残留物。
在电缆施放过程中, 要对电缆外护套均匀地涂抹一层中性润滑剂,以降低电缆在排管中的摩擦。
4. 1. 3隧道敷设隧道敷设是将电缆线路敷设于已建成的电缆隧道中, 电缆隧道能够容纳较多电缆,有高 1. 9 m一 2. 0m 的人行通道,有照明、通风和自动排水装置,消除了外力破坏的可能。
在电缆隧道中,多芯电缆安装在金属支架上,一般可以不作机械固定,但单芯电缆必须固定,因为发生短路故障时, 由于电动力作用, 单芯电缆之间所产生的相互排斥力可能导致很大一段电缆从支架上移位。
敷设在隧道中的电缆应满足防火的要求, 如具有不延燃的外护套或裸钢带铠装。
重要线路应选用具有阻燃外护套的电缆。
4. 1. 4电缆沟敷设采用电缆沟敷设时, 将电缆敷设在预先建成的电缆沟中, 该方法适用于发电厂、变电站、工厂厂区或城市人行道需并列安装多根电缆的场所。
根据敷设电缆的数量, 可以在电缆沟的双侧或单侧安装支架,电缆敷设后应固定在支架上。
采用该种敷设的电缆应满足防火要求。
由于电缆沟一般离地较近,散热条件差,沟内容易积水、积污,因此, 电缆的允许载流量比采用直埋敷设的低。
4. 2电缆附件的安装电缆终端和电缆接头通称为电缆附件, 它们是电缆线路必不可少的组成部分。
电缆终端安装在电缆线路的末端, 是用以将电缆与其他电气设备相连接的附件, 它具有绝缘和密封性能。
电缆终端按所用材料的不同,分为热缩型、冷缩型、橡胶预制型、绕包型、磁套型、浇铸 (树脂型等。
电缆接头是安装在电缆与电缆之间,使2根及以上电缆导体连接,并具有一定绝缘、密封性能的附件。
电缆头按其所用材料不同, 有热缩型、冷缩型、绕包型、模塑型、预制件装配型、注塑型等。
电缆终端和电缆头的作用是使电缆的结构层得以延续。
因此, 在安装施工时，应重点做好以下几个方面的工作，确保电缆终端和电缆头的质量。
4．2．1 电缆导体的连接电缆导体必须和出线、接线端子或连接管有良好的连接，并要求连接点的电阻比值与相同长度、相同截面积的电缆导体相比不大于 1，运行后，其比值不大于 1．2。
电缆导体可采用压缩连接(又称压接、机械连接、锡焊连接、熔焊连接等方式。
每种连接方法都有严格的工艺要求。
4．2．2 电缆终端、电缆接头的工艺要求与制作在电缆终端和接头处，由于电缆金属护套和屏蔽层是断开的，使得电场分布非常复杂，这样在电缆终端存在着轴向应力，尤其是在电厂铺设的电缆，沿长度方向有着分布不均匀的应力分量，而且在导体和金属护套处电场比较集中，靠近金属护套边缘处的电场强度则最大。
因此，在电缆终端和接头中，要应用应力锥、反应力锥或用立管来控制轴向应力。
电缆接头必须有足够的绝缘增绕厚度，应力锥上端至导体露出部位的距离，即内绝缘距离必须满足实际要求。
电缆终端与内外绝缘的配合，包括：电气强度、相互之间的配合必须恰到好处，使内外绝缘厚度均匀，并能承受各种运行条件下所产生的机械应力。
电缆终端和电缆接头的试样应通过交、直流耐压、冲击耐压试验和局部放电等电气试验后，才可投入运行。
4．2．3 终端和附件的密封要想有效阻止外界水分或有害物质侵入电缆的绝缘体，防止绝缘剂流失，必须保证终端和附件有良好的密封性能，包括：壳体、密封垫圈、搪铅和热缩管等部件。
在安装过程中，每道工序必须做到一丝不苟。
安装完成后仔细检查密封质量，避免因密封不良而导致电缆在运行中发生故障。
从以上介绍中可以看出，电缆敷设和电缆附件的安装是决定电缆线路运行寿命的重要因素。
因此，在施工中一定要严格执行有关规程、规范。
5 预防电缆故障的措施通过对故障电缆的解体与分析，本局专门制定了预防措施和考核制度。
5．1 预防措施 (1在剥电缆时，要小心仔细。
特别是剥半导体层时，不得划伤主绝缘及半导体层，必须严格按照规程要求施工； (2电缆头的接地屏蔽线与电缆屏蔽层要采用锡焊焊接，不得使用缠绕压接方法，以保证电缆安装牢固，接触良好； (3在安装电缆头时，应做好密封和防潮，导体不能留的过长，防止雨水进入； (4加强电缆线路的运行管理。
要求对电缆线路勤巡视，细检查，按时进行温度测量，防止因电缆头过热而引发电缆故障。
5．2 考核制度 (1专门发放了电力行业颁布的《电缆敷设作业指导书》《电力电缆、安装作业指导书》《电力电缆试验作业指导书》、。
要求今后电缆线路敷设和附件安装，严格按上述规程执行，并要求安装完毕后，由有资质的单位试验合格后，才可投入运行； (2送维护人员出去培训，学习电缆头的制作工艺，并取得相应的资质证书； (3本局规定，今后电缆头制作必须由有电缆头制作资质证书的专业技术人员来完成。