高压电力电缆运行典型故障分析

曹伟玲，操晨润，朱能飞，孙哲军，张 潇

（1. 嘉兴市恒光电力建设有限公司， 浙江 嘉兴 314000；2. 国网浙江海盐县供电有限公司， 浙江 嘉兴 314000）

在实际运行中，电缆面临各种类型的故障风险[1]。从某地区2017—2020 年交联聚乙烯电缆故障数据来看，电缆本体故障约占17%，附件及附属设备故障约占58%，外力破坏约占25%。为了进一步地探索降低电力电缆综合故障率的可行性方案，提高供电的可靠性，本文结合某地区交联聚乙烯电缆的运维检修经验，从故障现象、机理及影响评估等方面分析电力电缆运行典型故障，并提出预防措施。

1 电缆本体典型故障分析

1.1 制造工艺

电缆装盘运输的过程中，受原材料及制造工艺影响，电缆外护套可能会因挤压发生变形，甚至开裂。某110 kV电缆线路工程，敷设前开盘检查电缆时，发现外护套明显偏心受挤压。与生产商联合检查时，发现同批次电缆多处外护套横向开裂。经检验分析，电缆运输过程防护到位，排除外力破坏，确认为工艺不达标导致此缺陷。

1.2 绝缘老化

选型不当、运行环境不佳是导致电缆绝缘非正常老化的主要原因。某110 kV电缆接头和终端接地连接处铝护套发生环境老化，电缆终端击穿位置在终端铝护套断口附近。对终端解剖发现，尾管接地铅封焊接处铝护套表面氧化严重，铅封与铝护套连接面有较厚的白色氧化物。此次故障是由于电缆附件设计中对电缆铅封位缺乏必要的防水密封措施，且安装时未加以控制，造成在运行过程中铅封进水，并引起化学腐蚀，造成接地接触不良。

2 电缆附件及附属设备典型故障分析

2.1 中间接头

图1 为一起中间接头击穿故障接头解体照片。经查，应力锥约1/3 处表面有明显电气击穿孔洞，应力锥表面缠绕的带材被电弧融化，空洞周边可见明显白色灼烧痕迹，内部半导电层部分有明显的击穿孔洞；金属屏蔽罩表面放电点附近有黑色不明残留物，表面放电痕迹显示以一个点为中心向四周扩散，整个区域呈圆形；剖开击穿通道断面，可见放电通道，且半导电层部分受损面大于绝缘层，显示击穿放电是从应力锥内部向外进行。此次故障为半导电层内部存在杂质，运行过程中承受高压后该处电场（应力）局部集中，杂质部分放电灼伤半导电层和主绝缘层，导致对地绝缘不足最终引起击穿。

图1 一起中间接头击穿故障接头解体

2.2 终端头

图2 为一起终端漏油故障终端解体，经查，底板下方有放电烧黑的痕迹；瓷套管内壁及电缆本体等部件粘附有少量油，油品呈黑色；应力锥尾裙破损，锥托中上部位置有一处直径5 cm热击穿烧熔成的孔洞，与之相对应的电缆本体位置，主绝缘（交链层）烧熔，主导体线芯基本熔断外露；应力锥底部与定位项圈结合部位烧熔，锥内底部有孔洞，未与外表面贯穿，定位项圈已完全熔断；铝护套断口向下6 cm起38 cm止成尖角隆起，在34 cm处有2个相邻的热击穿点，尾管外部表面无损伤，尾管绕包部位5 根铜编织带可见，铅已熔化。此次故障为半导电断口与应力锥未能紧密配合，导致应力锥无法均布电场，高场强处发生放电热击穿，绝缘油从穿孔处渗漏至尾管下，引起套管内大量绝缘油流失。

图2 一起终端漏油故障终端解体

2.3 接地系统

在对110 kV某线路带电检测时，发现终端护层接地线感应电压超标，三相感应电压都超过100 V，其中B相更是高达336.1 V。进一步检查发现，其接地箱箱体和接地电缆均严重发热，电缆线路另一端的护层保护器破损碎裂，接地系统存在严重缺陷。该线路的接地方式存在错误，由于没有直接接地点，导致护层感应电压升高，接地电流只能经线路两端的保护器入地，而保护器电阻很高，电流流通导致发热严重，长期发热导致保护器损坏[3]。

3 外力破坏危险点分析

3.1 各类施工

各类施工对电缆运行带来了压力。例如电力、热力、通讯、自来水、中水、污水、燃气等各种地下管线与电缆线路的交叉、平行的拉管、顶管，修路，植树，埋设各种公路标志牌、公交站牌、路灯、交通摄像头基础桩，新建房屋，地铁站点、进出站口、通风口等所有的明开挖掘施工；因外部施工对电缆线路正常安全运行造成隐患须对电缆线路进行加固、悬吊等特殊保护措施的施工。

3.2 火灾

以电缆自身引起的火灾事故为例，该类火灾主要由电弧引起，当电缆存在接头爆炸、接地系统缺陷及绝缘缺陷等情况时，容易产生电弧，进而形成电弧引燃。

4 预防措施

4.1 “三全”管控

“三全管控”即为全过程质量管控、全队伍技能提升、全周期状态巡检。

全过程质量管控即建立电缆全寿命周期质量追溯考核机制。采购到货时严格管控电缆及其附件源头，严格执行现场敷设前电缆、附件的质量检验；敷设过程中所有可能发生的问题做好预案；施工过程中加强工艺审核，采用线上线下相结合方式，组建专家队伍巡查，不定期检查施工质量。对于保质期内发生的质量问题，严格考核责任单位及个人。

全队伍技能提升即择优筛选专业骨干组建电缆专家队伍，从基础知识、故障分析等理论培训入手，结合质量检测、实际操作、仿真试验等技能训练，重点加强电缆知识、建设、运维、检修、实训等全过程管理能力，全面提升电缆人才队伍的技能水平。

全周期状态巡检即全面开展电缆带电、停电检测技术应用。新建电缆交接时，提高检测广度和深度；日常巡检时分级管理，跟踪重要电缆运行状态，实施差异化巡视策略；定期复检隐患电缆，及时消除运行缺陷。

4.2 数智化管理

提高电缆系统智能化水平，通过设备在线化，减小电缆设备物联的颗粒度。做好电缆主设备的状态感知，重点是“全状态检修”和“预测性维护”，即从传统的计划检修，逐步过渡到根据实时的状态数据去制定检修计划，最终发展为根据历史的状态和其他数据，提出未来的检修计划。更进一步地，数字化连接整个电缆运行管理体系，打通台账数据、作业数据、实时控制数据、状态数据、故障数据和计划数据，构建相应的分析和计划决策模型。将简单的状态监测、参数或阈值告警系统升级为数智化系统。