电力电缆绝缘击穿典型故障分析及对策研究

王 永

（云南电网公司大理供电局修试分部，云南 大理671000）

0 引言

目前，电力电缆在发电厂、变电站及配网线路中运用已十分广泛，电缆及其附件产品质量也有了较大提高，但电缆头绝缘击穿故障仍有发生，严重影响了对用户的供电可靠性。据统计，大理地区2007—2012年共发生12起电缆头击穿故障，导致多起停电事件，直接经济损失近230万元。

1 电力电缆故障原因分析

通过分析大理地区近年电力电缆绝缘击穿故障，其主要集中于电缆头部位。下面将从电缆设备选型、制作安装、运行维护各环节分析故障产生的原因。

1.1 设备选型与产品质量

（1）设备选型上，目前电力电缆普遍采用交联电缆，其较过去的油浸纸绝缘电缆，有着施工方便、耐热性高、绝缘性好、不易老化、容许温升高、载流量大、利于维护的优点。

（2）电缆产品质量上，一般易出现的问题有绝缘偏心、绝缘屏蔽厚度不均匀、绝缘层内有杂质、内外屏蔽有突起、交联度不均匀、电缆受潮、电缆护套密封不良等，有些可能在交接试验中或投运后不久导致故障，对电缆长期安全运行造成严重隐患。

1.2 电缆制作安装

（1）电缆制作安装前密封处理不善进水受潮，水分在电缆运行中会产生一定热量，在热量作用下，水分逐步向四周扩散，导致铜屏蔽及线芯氧化变色，可能在竣工试验中或投运后不久出现故障，如图1所示。

图1 铜屏蔽氧化变色

（2）制作人员在划开半导体层时，由于工作不认真、电缆头制作工艺不熟练等原因，用力不当，在主绝缘层上留下一条刀口痕迹的裂纹，损伤主绝缘，导致有效绝缘太薄，造成在运行时伤痕处电场分布不均匀，发生局部放电，长期运行后发生电缆头爆炸，如图2所示。

（3）电缆接线端子压接时力度不够或过大，造成接触不良，或压接端子时压接深度不足，电流从端子与芯线的压接面流过，使接触面电阻发热过大，加速电缆主绝缘及护套绝缘老化。

（4）制作人员在剥离半导体层时，粗心大意，没有按照厂家的规定进行操作，导致电缆终端头预留的半导体层超过安装要求的尺寸，在绝缘薄弱处发生击穿，如图3所示。

图2 主绝缘损伤

图3 预留半导体层过长

（5）电缆的安装条件差。电缆在安装时由于空间限制，造成弯折度过大，绝缘材料分布不均匀，从而导致局部电场分布不均匀，长时间运行造成绝缘层伤痕，产生局部放电。放电又会造成伤痕进一步加深加大，局部放电强度进一步加强，最终发展为击穿，如图4所示。

图4 弯曲裕度过大

（6）电缆交接验收把关不严，不合格品带电运行发生击穿。

1.3 运行维护

当变电站电缆出线用户为炼钢厂时，系统有严重的谐波，电力电缆对谐波具有增益效应，会使系统电压幅值升高，造成绝缘薄弱点处击穿。电缆弯曲处内径绝缘层处于褶皱状态，而外径绝缘层处于拉伸状态，此处的绝缘会减弱，这个点就是整个电缆头绝缘最薄弱处，所以该处电缆头易爆炸。

2 电力电缆故障防范措施研究

（1）必须选用技术先进、工艺成熟、质量可靠、能适应所使用环境和条件的电缆及其附件，对假冒伪劣产品必须坚决抵制。对新技术、新工艺、新产品应重点试验，不断累积经验，逐年逐步推广应用。

（2）电缆在铺设前，切记做好密封防水防潮措施，防止水分进入电缆内部。

（3）注重培养技术有素、工艺熟练、认真负责、能胜任电缆施工安装和运行维护工作的电缆技工。不断提高施工人员对交联电缆的认识，增强其对交联电缆及其附件特性的了解和掌握，规范施工工艺流程，加强施工过程质量控制，保证电缆施工质量。

（4）电缆接线端子压接质量及压接深度应满足要求。使用质量合格及孔径适宜的端子，应尽可能选用截面较大的堵油型接线端子，以减小发热，有效解决防潮密封问题；选用压接吨位大、模具吻合好、压坑面积足、压接效果能满足技术要求的压接机具，线芯端部剥去长度为端子深度加5 mm的绝缘层；并在压接前做好压接面的清洁处理，涂敷导电膏。

（5）严格执行电缆头制作规定尺寸要求，将半导体层剥离到应力锥的底部，半导体层剥离长度控制在应力锥底部以上一定范围内，一般情况下半导体层在铜屏蔽层下2 cm左右。

（6）电缆安装在原则上是不允许弯折的，所以要合理规划开关柜结构，出线接头要有一定高度，保证电缆安装后的曲度，避免对电缆头进行较大的弯折。另外，在制作、安装电缆头的过程中也要小心谨慎，避免人为对电缆绝缘造成损伤。

（7）保证电缆头制作环境满足要求，严禁在雨雾中进行施工，根据不同安装环境、作业条件进行检查，保证密封良好，防止外界水分和有害物质侵入绝缘内部，并防止绝缘内部的绝缘剂向外流失，保持气密性。

（8）设备验收必须严格按施工工艺要求进行，保证制作电缆头用的绝缘材料符合要求，保证设备的施工工艺和运行环境符合要求。交接试验严格按照规程进行，切勿跳项漏项。

（9）当变电站电缆出线用户为炼钢厂时，在电缆头进线部分加装一组避雷器，有效抑制过电压和谐波，并改进电缆头进线方式，增大电缆进线的弯曲半径，有效保护电缆头弯曲部分绝缘。

3 结语

电缆终端是线路中的关键部位，也是整条线路的绝缘薄弱环节，是电缆运行故障多发部位。因此，电缆头的制作、线芯间的连接、绝缘密封与设备的连接等对工艺技术性要求很高。针对目前普遍存在的问题，采取有效措施降低电缆故障几率十分重要。

［1］王晓波，赵春艳，徐允龙，等.可交联聚乙烯绝缘料的研究与工业开发［J］.齐齐哈尔大学学报，2000（4）

［2］刘刚，陈志娟.10 k V交联聚乙烯电缆终端主绝缘含空气气隙缺陷试验［J］.高电压技术，2012（3）

［3］朱德恒，严璋.高电压绝缘技术［M］.北京：清华大学出版社，1992