電力電纜常見(jiàn)故障以及真實(shí)事故案例分析

電力電纜是電氣工程的重要組成部分，用來(lái)傳輸和分配電能，具有占地少、供電可靠、施工便利、絕緣性能好、能提供容性功率提高功率因素、運(yùn)行及維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但電力電纜存在絕緣老化變質(zhì)、電纜接頭過(guò)熱、保護(hù)層機(jī)械損傷、諧波及過(guò)電壓造成擊穿引起電纜故障、中間接頭及終端頭設(shè)計(jì)、電纜頭材料選擇和制作工藝影響等問(wèn)題。同時(shí)電纜事故往往造成一定的損失。

電力電纜主要故障

絕緣老化變質(zhì)；電力電纜長(zhǎng)期處于電、熱、化學(xué)及機(jī)械作用環(huán)境中，從而使絕緣介質(zhì)發(fā)生物理及化學(xué)變化，導(dǎo)致介質(zhì)損耗加大，絕緣強(qiáng)度下降。

電纜過(guò)熱；造成電纜過(guò)熱的主要原因是電纜內(nèi)部氣隙游離造成局部受熱，加速絕緣老化、碳化，電纜過(guò)載或表面散熱不佳導(dǎo)致絕緣加速老化。

過(guò)電壓造成擊穿；雷擊過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓使電纜絕緣所承受的耐受電壓超過(guò)允許值而造成擊穿。

中間接頭、終端頭材料選擇和制作工藝問(wèn)題；設(shè)計(jì)電纜電壓等級(jí)低于運(yùn)行電壓，電纜處于長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行狀態(tài)，加速絕緣老化，縮短電纜使用壽命。電纜頭材料選擇不當(dāng)，由于電纜絕緣材料和電纜頭材料材質(zhì)不同，熱脹冷縮系數(shù)不同，長(zhǎng)期運(yùn)行電纜和電纜頭之間產(chǎn)生間隙，發(fā)生樹(shù)狀爬電，引發(fā)電纜放電擊穿。電纜頭制作工藝不規(guī)范，剝離半導(dǎo)體時(shí)損傷電纜絕緣，半導(dǎo)體剝離長(zhǎng)度不夠，絕緣表面存在微粒、灰塵等雜質(zhì)，造成絕緣強(qiáng)度下降，使用壽命縮短。

絕緣受潮、腐蝕、外力損傷；中間接頭或電纜頭因做頭密封不嚴(yán)造成絕緣受潮，穿墻套管外側(cè)防雨棚設(shè)計(jì)不合理，造成電纜頭長(zhǎng)期淋雨受潮，引起電纜頭擊穿放電。

事故案例

老滿城220kV變電站#1電抗器35kV高壓電纜在運(yùn)行過(guò)程中先后發(fā)生兩次擊穿事故?，F(xiàn)場(chǎng)檢查和資料查閱認(rèn)定電纜頭采用熱縮材料，在晴朗無(wú)風(fēng)天氣制作，嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行施工，線芯距最近接地點(diǎn)距離為700 mm，大于規(guī)范要求的250mm。電纜試驗(yàn)報(bào)告各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合交接試驗(yàn)規(guī)程合格要求。經(jīng)綜合分析，設(shè)計(jì)電纜電壓等級(jí)為35KV，而變電站主變壓器電壓等級(jí)為220/110/38.5，35KVⅡ段PT變比為38.5/100，擊穿時(shí)盤(pán)表顯示電壓為36KV，實(shí)際電壓計(jì)算：36×100/35×38.5/100=39.6KV。電纜處于長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行狀況，造成絕緣加速老化擊穿。

獨(dú)山子百萬(wàn)噸乙烯動(dòng)力站工程35kV段電源進(jìn)線電纜，35kV電纜經(jīng)穿墻套管接入室內(nèi)配電裝置。運(yùn)行過(guò)程中穿墻套管外側(cè)35kV電纜頭擊穿。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)事故調(diào)查認(rèn)定電纜頭制作過(guò)程存在制作工藝不規(guī)范現(xiàn)象，半導(dǎo)體剝離長(zhǎng)度不夠，絕緣表面存在微粒、灰塵等雜質(zhì)，同時(shí)穿墻套管外側(cè)防雨棚設(shè)計(jì)不合理，電纜頭較長(zhǎng)時(shí)間淋雨受潮，造成電纜頭擊穿。

墨玉110KV變電站35KV出線電纜，該出線由35KV段出線開(kāi)關(guān)柜通過(guò)35KV出線電纜引接至室外35KV輸電線路，電纜長(zhǎng)度約120米，該電纜在運(yùn)行過(guò)程中電纜頭兩次擊穿。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)事故調(diào)查認(rèn)定，電纜頭選用熱縮材料，由于電纜絕緣材料和電纜頭材料材質(zhì)不同，熱脹冷縮程度不同，長(zhǎng)期運(yùn)行產(chǎn)生間隙，發(fā)生樹(shù)狀爬電，電纜鼻子處通過(guò)爬電對(duì)半導(dǎo)體邊緣放電，擊穿電纜絕緣層，引發(fā)電纜放電擊穿。

呼圖壁寬溝110KV變電站35KV配電裝置出線柜電纜頭擊穿爆炸，造成配電柜受損。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)事故分析認(rèn)定主要原因①電纜設(shè)計(jì)不合理，變壓器出口電壓為38.5KV，電纜選用35KV電壓等級(jí)，電纜長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行。②電纜頭固定不合理，該電纜為單芯電纜，電纜頭固定采用鐵皮卡子閉環(huán)固定，構(gòu)成局部環(huán)流發(fā)熱，損傷電纜絕緣。③電纜頭材料選擇為熱縮材料，由于熱脹冷縮，產(chǎn)生間隙，發(fā)生樹(shù)狀爬電，電纜鼻子處通過(guò)爬電對(duì)半導(dǎo)體邊緣放電，擊穿電纜絕緣層，引發(fā)電纜絕緣擊穿（主要原因）。④運(yùn)行人員操作不當(dāng)，第一次對(duì)地放電跳閘后，在未查明原因的情況下進(jìn)行二次合閘，造成電纜爆頭，事故損失擴(kuò)大。

電力電纜故障分析

電力電纜過(guò)負(fù)荷擊穿

電纜處于長(zhǎng)期滿負(fù)荷或經(jīng)常過(guò)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，造成電纜出現(xiàn)絕緣老化和半導(dǎo)體鼓脹裂紋等缺陷，逐漸發(fā)展為故障，在送電負(fù)荷較大的情況下，極易導(dǎo)致電纜線芯溫度不斷升高，在高溫、電壓的作用下絕緣老化加劇，使用壽命縮短，逐漸發(fā)展為電纜擊穿故障。

電力電纜設(shè)計(jì)不合理

2003年前后，新疆變電站工程設(shè)計(jì)基本上選用35KV電壓等級(jí)電纜，而實(shí)際主變壓器電壓為38.5KV，造成電纜長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行，加速電纜老化，遇到操作過(guò)電壓等電壓波動(dòng)，極易造成電纜頭擊穿。

電纜頭或中間接頭材料問(wèn)題

由于電纜頭材料價(jià)格差異較大，部分工程為降低成本選用熱縮材料。運(yùn)行過(guò)程中電纜發(fā)熱，由于電纜絕緣材料和電纜頭材料材質(zhì)不同，熱脹冷縮程度不同，長(zhǎng)期運(yùn)行在電纜和電纜頭材料中間產(chǎn)生間隙，發(fā)生樹(shù)狀爬電，電纜鼻子處通過(guò)爬電對(duì)半導(dǎo)體邊緣放電，擊穿電纜絕緣層，引發(fā)電纜放電擊穿。

電力電纜因諧振過(guò)電壓擊穿

部分回路多次施加相同幅值電壓，每次產(chǎn)生一定程度的絕緣損傷，在正常運(yùn)行期間逐漸積累造成絕緣降低，出現(xiàn)絕緣薄弱環(huán)節(jié)，在諧波過(guò)電壓超過(guò)電纜損傷部位的極限值時(shí)，引起電纜擊穿。

電纜終端制作工藝

電纜終端電暈放電主要是因?yàn)殡娎|三芯分叉處距離較小，芯與芯之間的空隙形成一個(gè)電容，可導(dǎo)致相間或?qū)Φ胤烹姡L(zhǎng)期放電會(huì)使電纜終端損壞。對(duì)電纜在線監(jiān)測(cè)期間使用TEV暫態(tài)電壓測(cè)試儀發(fā)現(xiàn)電纜三指套處電暈放電幅值高達(dá)28dB。可以判斷電纜終端制作和安裝工藝不良再加上積污，從而引起電暈放電。