交聯(lián)電纜故障淺析

段利軍

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)供電分公司，山西晉城048006）

0 引言

交聯(lián)電纜在晉煤集團(tuán)的應(yīng)用起步較晚，絕大部分都是在2000年以后投入使用的，運(yùn)行時(shí)間還不到10年。按照交聯(lián)電纜運(yùn)行壽命30年考慮，并結(jié)合國(guó)外的一些運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，晉煤集團(tuán)的高壓交聯(lián)電纜還沒(méi)有進(jìn)入事故高發(fā)期。為提高煤礦供電的安全可靠性，預(yù)防事故的發(fā)生，筆者結(jié)合2009年度供電分公司電纜事故統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)故障原因進(jìn)行了分析，并提出了預(yù)防措施。

1 電纜事故統(tǒng)計(jì)

供電分公司所管轄設(shè)備2009年度共發(fā)生由電纜故障引起的開(kāi)關(guān)跳閘事故19起。按照故障產(chǎn)生的部位可分為電纜本體故障和電纜接頭故障兩大類(lèi)，其中電纜本體故障（本體短路、爆炸）7起，占電纜總事故的36.84%；電纜接頭故障（電纜頭擊穿、爆炸）12起，占電纜總事故的63.16%。下面從電纜本體、電纜接頭兩個(gè)方面具體闡述故障產(chǎn)生的原因。

2 電纜本體事故原因分析

近年來(lái)，隨著電纜制造在絕緣材料及機(jī)械設(shè)備方面趨于成熟，電纜本體質(zhì)量有了很大提高。交聯(lián)電纜作為主流產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于礦井輸配電線路中。但由于電纜故障的突發(fā)性、不確定性和隱蔽性，由電纜故障引起的停電事故時(shí)有發(fā)生。

引發(fā)電纜本體事故的原因主要有：屏蔽層截面設(shè)計(jì)和選取上的失誤，在運(yùn)行中發(fā)生斷裂；施工質(zhì)量不良；外力破壞。這些原因可能導(dǎo)致電纜在竣工試驗(yàn)中或投運(yùn)后不久即發(fā)生本體擊穿、短路、爆炸等事故。我們?cè)谠囼?yàn)中曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過(guò)電纜阻水層受潮、絕緣屏蔽表面有銅屑、絕緣屏蔽劃傷/破裂等問(wèn)題。但大部分缺陷在施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中很難被發(fā)現(xiàn)，這就給電纜的安全運(yùn)行埋下了隱患。

2.1 電纜屏蔽層原因

交聯(lián)電纜采取分相屏蔽方式，其屏蔽層能改善電纜絕緣內(nèi)的電力線分布，消除絕緣層與屏蔽層之間的局部放電，提高電纜的絕緣水平。隨著高壓電纜的廣泛使用，屏蔽層截面設(shè)計(jì)和選取上的失誤、運(yùn)行中屏蔽層斷裂等問(wèn)題顯得尤為突出，而恰恰正是這一失誤會(huì)造成嚴(yán)重的運(yùn)行事故。

電纜金屬屏蔽層在正常運(yùn)行情況下會(huì)流過(guò)電容電流，短路時(shí)又作為短路電流的通路，同時(shí)也起屏蔽電場(chǎng)的作用。若屏蔽層截面積選擇得偏小，當(dāng)較大的電容電流或短路電流流過(guò)屏蔽層時(shí)，會(huì)造成屏蔽層嚴(yán)重發(fā)熱，從而導(dǎo)致燒毀整個(gè)電纜的嚴(yán)重故障。為了使系統(tǒng)在可能的暫態(tài)電流作用下溫升值不超過(guò)絕緣與外護(hù)層的短路最高溫度平均值，在發(fā)生單相接地或兩相接地時(shí)，故障電流流過(guò)屏蔽層而不至將其燒損，電纜屏蔽層最小截面宜滿(mǎn)足表1要求。

表1 交聯(lián)電纜屏蔽層最小截面推薦值

集團(tuán)公司使用的電纜多為銅帶屏蔽，由于銅帶材質(zhì)較硬，伸長(zhǎng)率小，加上工藝不完善等原因，在生產(chǎn)、敷設(shè)過(guò)程中可能發(fā)生斷裂，銅帶斷裂后故障隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)。因此，建議電纜選型時(shí)采用鋼絲屏蔽代替銅帶繞包屏蔽，一是鋼絲屏蔽機(jī)械性能高，事故率低；二是屏蔽效果好，通過(guò)的故障電流大。

2.2 施工質(zhì)量原因

施工隊(duì)伍的技術(shù)水平低、質(zhì)量意識(shí)差是造成電纜事故的重要原因。在施工過(guò)程中，電纜接地方式錯(cuò)誤、敷設(shè)過(guò)程中側(cè)壓力超過(guò)要求、彎曲半徑過(guò)小、刮傷外護(hù)套等情況經(jīng)常遇到；電纜未加熱調(diào)直、安裝位置不當(dāng)、預(yù)留安全距離不足等情況也時(shí)有發(fā)生。這些對(duì)電纜系統(tǒng)長(zhǎng)期安全運(yùn)行危害很大，甚至?xí)?dǎo)致電纜系統(tǒng)在一兩年內(nèi)出現(xiàn)故障。電纜事故絕大多數(shù)和施工質(zhì)量有關(guān)，特別是敷設(shè)質(zhì)量。因此，施工單位要采取相應(yīng)的措施提高施工質(zhì)量，以及加強(qiáng)對(duì)施工中電纜的保護(hù)。

2.3 外力破壞原因

外力引發(fā)的電纜事故很少。直埋電纜因?yàn)闆](méi)有保護(hù)所以容易遭受外力破壞，而電纜溝槽和隧道內(nèi)的電纜相對(duì)不容易受到外力破壞。現(xiàn)在相當(dāng)多的電纜故障都是由于機(jī)械損傷引起的，比如電纜敷設(shè)時(shí)不按規(guī)范施工，懸掛位置不當(dāng)，遇到各種機(jī)械力的擠、壓、刨、刺或砸等使絕緣損壞；在直埋電纜上搞土建施工也極易損傷電纜。有的損傷不嚴(yán)重，要幾個(gè)月甚至幾年才會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷部位擊穿形成故障；有的破壞嚴(yán)重，可能發(fā)生短路故障，直接影響用電單位的安全生產(chǎn)。

3 電纜接頭事故原因分析

電纜接頭按作用不同可分為電纜終端接頭和電纜中間接頭，不管什么接頭形式，電纜接頭故障一般都出現(xiàn)在電纜絕緣屏蔽斷口處。因?yàn)檫@里是電場(chǎng)應(yīng)力集中的部位，該處絕緣是電纜最薄弱的環(huán)節(jié)，如果電纜接頭附件質(zhì)量差、施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣、接頭制作工藝不良，勢(shì)必加劇電場(chǎng)應(yīng)力的作用，在長(zhǎng)期運(yùn)行中加速絕緣老化，引起電纜接頭擊穿、爆炸事故，這也是電纜接頭事故率居高不下的主要原因。

3.1 環(huán)境因素影響

電纜接頭制作對(duì)環(huán)境要求非常高，但施工現(xiàn)場(chǎng)條件比較差，特別是戶(hù)外電纜頭的制作現(xiàn)場(chǎng)，環(huán)境溫度、濕度、灰塵都很難控制。接頭施工過(guò)程中由于絕緣暴露在空氣中，水分、灰塵等雜質(zhì)極易附著在絕緣外表面和填充劑中；制作環(huán)境的濕度偏大，潮氣侵入會(huì)造成絕緣強(qiáng)度下降，引起制作部位（電纜頭）絕緣整體性受潮，這些都給電纜長(zhǎng)期安全運(yùn)行留下了隱患。

3.2 施工工藝影響

電纜接頭制作工藝要求很高，一般要求施工人員練習(xí)3年后才能安裝高壓電纜接頭，而有些施工隊(duì)伍水平不高，質(zhì)量意識(shí)淡薄，制作工具簡(jiǎn)陋，甚至存在盲目施工問(wèn)題。

由工藝不良引起電纜接頭故障的原因主要有：無(wú)專(zhuān)用的電纜剝削刀具，在剝削半導(dǎo)體層時(shí)難免會(huì)在絕緣表面留下細(xì)小的劃痕，半導(dǎo)電顆粒和砂布上的沙粒很容易在打磨時(shí)嵌入絕緣表面劃痕的縫隙中，導(dǎo)致半導(dǎo)體絕緣下降；沒(méi)有嚴(yán)格按照工藝施工，剝削長(zhǎng)度不足，絕緣爬距降低，運(yùn)行過(guò)程中極易發(fā)生絕緣閃絡(luò)、擊穿事故；電纜頭密封不良，使水分侵入絕緣內(nèi)部，導(dǎo)致絕緣受潮；電纜接頭工藝不標(biāo)準(zhǔn)，接地不規(guī)范，保護(hù)層中環(huán)流過(guò)大，引起電纜接頭發(fā)熱老化、絕緣對(duì)地?fù)舸┦鹿省?/p>

3.3 電纜接地質(zhì)量影響

電纜接地質(zhì)量好壞直接關(guān)系到人身安全和系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，但部分電纜施工安裝人員在電纜接頭制作過(guò)程中，對(duì)電纜接地的重要性缺乏足夠的重視，尤其是電纜接地線的制作與安裝不到位，從而導(dǎo)致電纜運(yùn)行中出現(xiàn)感應(yīng)電壓高或漏電現(xiàn)象，將對(duì)設(shè)備和人身安全形成嚴(yán)重隱患。電纜接地線施工不規(guī)范的常見(jiàn)現(xiàn)象為：接地線少接或多接以及接觸不良等。

4 預(yù)防措施

電力電纜裝置絕大部分是隱蔽性的，運(yùn)行管理工作有其特殊性和專(zhuān)業(yè)性。所以，電纜施工安裝人員和運(yùn)行管理人員應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)、提高認(rèn)識(shí)，掌握防范電纜故障的有效方法，并注意做好以下幾點(diǎn)：

4.1 加強(qiáng)電纜質(zhì)量檢驗(yàn)工作

選擇質(zhì)量好的電纜，為減少故障奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，電纜生產(chǎn)廠家也應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量管理，提高質(zhì)量意識(shí)，嚴(yán)格出廠前的試驗(yàn)和檢驗(yàn)工作，杜絕不合格產(chǎn)品流入市場(chǎng)。

4.2 提高電纜安裝質(zhì)量

即使電纜質(zhì)量很高，但如果施工質(zhì)量不高，也會(huì)造成隱患，為此必須把好施工質(zhì)量關(guān)。施工時(shí)必須做好應(yīng)力處理和清潔工作，避免外護(hù)套破損，盡量縮短接頭的制作時(shí)間。

4.3 改善試驗(yàn)手段

在交聯(lián)電纜竣工試驗(yàn)時(shí)必須采用交流諧振耐壓的方法，嚴(yán)禁采用直流耐壓方式。經(jīng)過(guò)驗(yàn)收檢查合格，辦理驗(yàn)收手續(xù)后方可投入運(yùn)行。

4.4 加強(qiáng)接地極監(jiān)測(cè)

電纜接地質(zhì)量好壞對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行至關(guān)重要。接地極在長(zhǎng)期運(yùn)行中可能發(fā)生腐蝕、損壞和斷裂等情況，但問(wèn)題卻不易暴露。因此，應(yīng)當(dāng)重視與加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行中接地網(wǎng)狀況的監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著對(duì)電纜故障原理理解的深入，電纜制造質(zhì)量、施工工藝和試驗(yàn)手段都有了很大的發(fā)展，提高了供電可靠性。但是我們對(duì)電纜故障的預(yù)防和預(yù)報(bào)工作起步較晚，還處在摸索階段，尚需進(jìn)一步改進(jìn)和完善，進(jìn)而從根本上減少電纜故障的發(fā)生。