高壓電力電纜外護套故障修復新方法研究

祝晉堯，嚴敬汝，谷 冉，成洪剛

(1.國網石家莊電力公司，河北 石家莊 050022；2.國網河北省電力有限公司電力科學研究院，河北 石家莊 050021)

高壓電力電纜因其占地面積小、環境影響低的工程特性，受到地鐵、大型工礦產業[1、2]及各類有大容量用電需求企業的青睞。但高壓電力電纜依據自身特性[3]，在敷設過程中需要考慮轉彎半徑、蛇形敷設等敷設要求，在敷設完成后需進行例行交接試驗，如外護套直流耐壓試驗、主絕緣試驗等[4、5]。

由于高壓電力電纜發展過快，除電纜本身的質量問題外[6]，很多工程部門對電纜敷設缺乏經驗，粗暴施工，造成電力電纜敷設時損傷外護套，具體表現如下：①敷設過程中砂石或其他硬質尖銳物體劃傷電纜外護套；②電纜敷設完成后，由于敷設不善，電纜自重使電纜本體與電纜支架尖角或尖面長時間接觸造成的外護套損傷。

1 高壓電力電纜外護套故障等級劃分

本文不考慮高壓電力電纜外護套異常嚴重損壞必須整段更換電纜的情況，以高壓單芯電力電纜為例，按外護套損傷程度分為3個等級：

a.輕度損傷(見圖1)。高壓電力電纜外護套有輕微劃痕或損傷，保有一定絕緣厚度，不影響絕緣性能及其正常運行。

圖1 高壓電力電纜外護套輕度損傷

b.中度損傷(見圖2)。高壓電力電纜外護套表面有較大面積燒蝕情況但保有正常絕緣厚度，或有小于4 cm2的絕緣損傷，不能保有正常絕緣厚度且部分嚴重情況出現貫穿損傷可見內部波紋鋁護套。

圖2 高壓電力電纜外護套中度損傷

c.重度損傷(見圖3)。高壓電力電纜外護套有大于4 cm2絕緣損傷，損傷位置基本無外護套絕緣保護，可見內部波紋鋁護套。嚴重時波紋鋁護套有破損，可見阻水帶。

圖3 高壓電力電纜外護套重度損傷

2 高壓電力電纜外護套損傷修復方法分析

高壓電力電纜外護套損傷會降低高壓電力電纜的絕緣效果，導致波紋鋁護套接地造成接地環流異常，增加線路損耗，降低了電能的運輸效率。長期運行可能造成潮氣侵入電纜本體及波紋鋁護套的化學腐蝕，嚴重時還可能導致電纜本體擊穿，嚴重影響電網運行安全。

因此，及時發現和修復高壓電力電纜外護套損傷變得尤為重要。本文按高壓電力電纜外護套損傷程度劃分3個等級，因輕度損傷時外護套保有一定絕緣厚度，可暫不對其進行改動修復，適當加強巡視，觀察電纜運行情況。針對中度損傷和重度損傷的外護套修復方法進行如下分析。

2.1 外護套中度損傷的修復方法分析

按照本文所述分類，高壓電力電纜外護套中度損傷時外護套還存在一定絕緣厚度，但不足以維持高壓電力電纜長期穩定運行。此類情況可通過纏繞帶材方法對外護套進行修復，恢復其絕緣強度，達到正常運行標準。修復步驟如下。

a.用玻璃片將損傷點周圍面積不小于5 cm2的石墨層或可能出現的其他半導電雜質、灰塵顆粒刮除干凈；用丙酮將刮除部分擦拭干凈，擦拭時應注意以刮除面為中心向外單向擦拭，防止半導電物質沾留在刮除面上；并用兆歐表檢查確認刮除面無殘留半導電層及半導電物質。

b.在刮除部位纏繞2圈以上絕緣自黏帶，搭接部分不小于2 cm，恢復其絕緣屏蔽性能。

c.視防水需求情況纏繞2圈以上防水帶，外覆絕緣自黏帶3 cm以上，搭接部分不小于2 cm，保證其防水性能。

d.纏繞2圈以上絕緣PVC帶，外覆防水帶3 cm以上，搭接部分不小于2 cm，增強耐腐蝕性能。

e.噴涂半導電涂料或纏繞2圈以上半導電帶，恢復其表面半導電。

2.2 外護套重度損傷的修復方法分析

2.2.1 聚四氟乙烯性能

聚四氟乙烯是一種性能優異的工程材料。在已知的高分子鍵中，C-F鍵是最牢固的化學鍵之一，大分子主碳鍵的周圍被氟原子包覆，使C-C鍵不受一般活潑分子的侵襲。此外，氟原子體積較大，相互排斥，整個大分子鏈呈螺旋狀，氟原子在大分子主鏈上對稱分布。這種結構的特殊性使聚四氟乙烯具有優良的性能。

a.溫度適應范圍廣。聚四氟乙烯材料在耐受400 ℃以上的高溫時，才會出現明顯的分解現象。在耐受高溫至260 ℃，低溫至-60 ℃長期使用時，其機械強度和電氣性能幾乎不受影響。

b.化學惰性強。聚四氟乙烯材料不受強腐蝕性化學劑的侵蝕，亦不與之發生任何作用。即使在高溫下，也能保持很好的化學穩定性和優異的耐腐蝕性

c.優異的電絕緣性能。由于聚四氟乙烯的分子結構呈現，氟原子對稱且均勻分布，使聚四氟乙烯分子電性中和，整個分子不帶極性，其介電常數在工頻范圍內變化很小，[7]，符合高壓電力絕緣材料的要求。

d.耐濕和耐水性強。聚四氟乙烯分子本身透濕性和吸水性極微，放在水中浸泡24 h后，吸水性幾乎為零，且浸水后的絕緣電阻基本不變。

聚四氟乙烯性能優異，溫度適應范圍寬，化學穩定性好，電氣絕緣強度高，抗老化性強，因此聚四氟乙烯材料被廣泛應用于電線電纜的制作制造及電力線纜的絕緣包裹[8]。

2.2.2 外護套重度損傷修復方法

a.用玻璃片將損傷點周圍面積不小于5 cm2的石墨層或可能出現的其他半導電雜質、灰塵顆粒刮除干凈；用丙酮將刮除部分擦拭干凈，擦拭時應注意以刮除面為中心向外單向擦拭，防止半導電物質沾留在刮除面上；并用兆歐表檢查確認刮除面無殘留半導電層及半導電物質。

b.對于鋁護套有破損的，應用熱熔膠進行嚴密封堵，防止潮氣進入內部。

c.對于傳統PVC及PE材質的外護套，采用相同材質的材料對外護套破損處進行燒融封堵，再使用聚四氟乙烯材料進行噴涂包裹。

d.在修復部位纏繞2圈以上絕緣自黏帶，搭接部分不小于2 cm，恢復其絕緣屏蔽性能。

e.視防水需求情況纏繞2圈以上防水帶，外覆絕緣自黏帶3 cm以上，搭接部分不小于2 cm，保證其防水性能。

f.纏繞2圈以上絕緣PVC帶，外覆防水帶3 cm以上，搭接部分不小于2 cm，增強耐腐蝕性能。

g.噴涂半導電涂料或纏繞2圈以上半導電帶，恢復其表面半導電。

在修復外護套損傷的過程中，在用同材質材料進行外護套封堵時，由于新補材料與原外護套非同時熔融，因此封堵會有間隙，容易使潮氣進入或受到其他化學腐蝕。本方法有效利用聚四氟乙烯材料密度大，耐腐蝕性好、耐水性強及絕緣性能優異的特點，保證了外護套修復后的的絕緣性能及防潮性能。

3 結語

隨著高壓電力電纜的廣泛應用，施工經驗不足及施工質量下降帶來高壓電力電纜外護套損傷故障頻次高發。本文根據高壓單芯電力電纜外護套損傷程度將外護套損傷劃分為三個等級，并對相應等級的故障修復方法進行說明。其中，重點分析了聚四氟乙烯在高壓電力電纜外護套修復工作中的應用，所述修復方法減少了因外護套損傷而裁斷電纜重新裝配的情況，極大提高了經濟效益。在實際工作中經過多次實踐驗證，修復線路長期運行監測正常，具有一定的參考價值。在現場工作中，應加強驗收環節電纜敷設施工的質量監督，提高施工人員素質，降低高壓電力電纜外護套故障發生的幾率。同時，提高運維人員對于故障修復工作的發現和處理能力，及時處理故障，避免電網事故的發生。