淺析某油田高壓電纜頭自爆原因及對策

摘 "要：高壓電纜終端頭在高壓輸電線路中往往是故障易發生點且對輸電線路安全穩定運行具有較大的影響。電纜附件應與電纜本體一樣能長期安全運行，并應具有與電纜相同的使用壽命。所以為能夠使輸電線路穩定運行保證油田生產，對過去自爆的電纜頭進行分析原因，并研究相應的對策。

關鍵詞：高壓電纜;故障原因;故障處理

中圖分類號：TU745.5 " " "文獻標識碼：A " " "文章編號：1674-3520（2014）-11-00-01

一、電纜頭自爆原因分析

高壓電纜頭自爆按照故障產生的原因進行分類大致分為以下幾類：廠家制造原因、施工質量原因、環境/外力破壞三大類：

（一）廠家制造原因

廠家制造原因根據發生部位不同，又分為電纜本體原因、電纜接頭原因、電纜接地系統原因三類。

1、電纜本體制造原因。一般在電纜生產過程中容易出現的問題有絕緣偏心、絕緣屏蔽厚度不均勻、絕緣內有雜質、內外屏蔽有突起、交聯度不均勻、電纜受潮、電纜金屬護套密封不良等，有些情況比較嚴重可能在竣工試驗中或投運后不久出現故障，大部分在電纜系統中以缺陷形式存在，對電纜長期安全運行造成嚴重隱患。2、電纜頭制造原因。電纜終端頭故障一般都出現在電纜絕緣屏蔽斷口處，因為這里是電應力集中的部位，因制造原因導致電纜接頭故障的原因有應力管本體制造缺陷、絕緣填充劑問題等原因。

（二）施工質量原因

因為施工質量導致高壓電纜系統故障的事例很多，主要原因有以下幾個方面：

1、現場條件比較差，電纜頭在制作時環境和工藝要求都很高，而施工現場溫度、濕度、灰塵都不好控制。2、電纜施工過程中在絕緣表面難免會留下細小的滑痕，半導電顆粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入絕緣中，另外接頭施工過程中由于絕緣暴露在空氣中，絕緣中也會吸入水分，這些都給長期安全運行留下隱患。3、安裝時沒有嚴格按照工藝施工或工藝規定沒有考慮到可能出現的問題。4、竣工驗收采用直流耐壓試驗造成反電場導致絕緣破壞。

（三）環境影響

1、高溫影響，從電纜故障信息中不難看出，故障發生時間基本集中在11月至12月及次年1月至5月間，該段時間正是旱季，旱季時該地區晝夜溫差較大，最高空氣溫度可達近50℃，陽光直射時電纜頭溫度可達到近70℃，絕緣層受陽光直射、高溫等影響老化加速，最終導致擊穿短路。同時應力管在較高溫度情況下將會受到影響而不能可靠工作，導致屏蔽層斷口處電場強度發生變化以至絕緣擊穿。2、運行電壓過高，該油田電網33kV高壓運行的實際電壓為35kV，而高壓電纜的額定電壓是33kV，實際運行電壓比高壓電纜的額定電壓高出近2kV，因此高壓電纜受較高的運行電壓影響也加速了絕緣的老化。

二、高壓電纜故障相應對策

（一）廠家制造原因。廠家制造原因所造成的高壓電纜故障相對幾率較小，在高壓電纜采購過程中，需選擇質量有保證的廠家。

（二）施工質量原因

1、盡可能避免在濕度過大、大風或較大灰塵環境下進行高壓電纜頭制作。2、在高壓電纜主絕緣進行打磨時注意打磨均勻且力度需始終，打磨完成后仔細對主絕緣外側進行檢查防止有沙粒等雜質混入，同時在戶外高壓電纜頭施工時應避免在陰雨或濕度過大的天氣中施工。3、電應力控制是中高壓電纜附件設計中的極為重要的部分。電應力控制是對電纜附件內部的電場分布和電場強度實行控制，也就是采取適當的措施，使得電場分布和電場強度處于最佳狀態，從而提高電纜附件運行的可靠性和使用壽命。對于電纜終端而言，電場畸變最為嚴重，影響終端運行可靠性最大的是電纜外屏蔽切斷處。4、直流耐壓試驗對交聯聚乙烯絕緣高壓電纜具有局限性，主要有：1）交聯聚乙烯絕緣電纜在交、直流電壓下的電場分布不同，且直流電壓下的電場分部不合理。2）交聯聚乙烯絕緣電纜在直流電壓下會積累單極性電荷，將有可能在投運時發生絕緣老化加速甚至絕緣擊穿。3）交聯聚乙烯絕緣電纜一個致命弱點是絕緣內容易產生水樹枝，在直流電壓下，水樹枝會迅速轉變為電樹枝，并形成放電，加速了絕緣水劣化，以致于在運行工頻電壓作用下形成擊穿。4）直流耐壓試驗不能有效發現交流電壓作用下電纜的某些缺陷。

相比之下變頻諧振試驗系統不但能滿足高壓交聯聚乙烯電纜的耐壓要求，而且具有重量輕、可移動性好的優點，適宜現場試驗。該裝置采用固定電抗器作為諧振電抗器，以調頻的方式實現諧振，頻率的調節范圍為30-300Hz，符合參考文獻【3】中推薦使用工頻及近似工頻（30～300Hz）的交流電壓。這種交流電壓可以重現與運行工況下相同的場強，其等效性好、效率高、設備輕便，試品長度幾乎不受限制。

因此，鑒于電纜現場工頻試驗設備容量和體積小，攜帶操作比較方便，發現電纜缺陷比常規的直流耐壓更有效，所以應采用工頻或變頻諧振試驗的方法，進行電纜現場竣工驗收試驗。

（三）環境影響

1、高溫影響對策。溫度、外部環境變化都將使應力控制材料老化，老化后的應力控制材料的體積電阻率會發生很大的變化，體積電阻率變大，應力控制材料成了絕緣材料，起不到改善電場的作用，體積電阻率變小，應力控制材料成了導電材料，使電纜出現故障。這就是應用應力控制材料改善電場的熱縮式電纜附件為什么只能用于中壓電力電纜線路和熱縮式電纜附件經常出現故障的原因所在，同樣采用冷縮應力管和應力控制帶的電纜附件也有類似問題。應力錐設計也是常見的方法，并從電氣的角度上來看也是最可靠的最有效的方法。因此，建議在高溫環境下，采用應力錐型冷縮式電纜頭。2、目前該油田CPF電站兩臺主變的檔位均設置過高，從而使得33kV線路的實際運行電壓達到了35kV，考慮到高壓電纜的穩定運行，則建議將CPF電站兩臺主變檔位進行調整，保證33kV線路電壓等級下降至額定電壓。

三、結束語

高壓電纜及其附件無論在采購、施工還是運行階段不但要滿足現場的運行需要，還要滿足相應規范的要求，并且更要因地制宜，選擇最適應當地環境的施工方法或附件，從而保證電力線路更加穩定的運行，保證油田的穩定生產。

參考文獻：

[1]《電纜頭附件性能及原理技術分析》，1673-0992（2010）08-151-02，王 琦

[2]《交聯聚乙烯電纜耐壓試驗方法》，東北電力技術，2010-01-20 " " " "石 峰

[3]高壓擠包絕緣電纜峻工驗收試驗建議導則 （CIGRE WG 21.9）