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高压电缆试验故障分析彭桂飞

发表时间：2020/4/9 来源：《电力设备》2019年第23期作者：彭桂飞

[导读] 摘要：高压电缆是输送电能的重要电力设备，一旦电缆设备出现故障，势必影响到整个电力系统的供应。因此文章主要就高压电缆试验故障展开分析。

        (广西建宁输变电工程有限公司广西南宁 530000)
        摘要：高压电缆是输送电能的重要电力设备，一旦电缆设备出现故障，势必影响到整个电力系统的供应。因此文章主要就高压电缆试验故障展开分析。
        关键词：高压电缆；试验；故障
        交联聚乙烯电缆有着安全、方便以及维护保养简单的优点，已逐步成为电力输送中的主力电缆。一般电力电缆的使用寿命在 30 年以内，随着使用时间的增长，许多早期敷设的电缆已经进入了使用寿命的后期，一些老旧电缆逐步出现故障等现象。由于高压电力电缆所工作的环境一般较为恶劣，很容易产生受潮、渗水等情况，从而对电缆的性能和绝缘产生不利的影响。此外，电缆的接头和终端在长期受力的状态下，也很容易出现问题和故障。经过长时间的使用和检修可以发现，电缆的故障和问题绝大多数都发生在接头和终端等位置。
        1高压电力电缆试验类型
        1.1交接试验
        在高压电力电缆安装结束后要进行电缆线路的交接试验，主要是为了对线路的安装质量进行验证，主要试验项目有如下几种。
        （1）对主绝缘和外护套绝缘进行绝缘电阻测试。电缆主绝缘的测量包含各种电缆的导体对地或对金属屏蔽层以及各导体之间的绝缘电阻测试。其次，要进行电缆外护套的绝缘电阻测试。需要注意的事项具体如下。首先在测量绝缘电阻时，要先进行感应电压测量，数值超过了绝缘电阻表的输出电压时，注意需要使用更加高级的输出电压绝缘电阻表。电缆的电容量较大时，充电的时间长，在试验时要做好放电工作，有足够的时间进行充电，在绝缘电阻的指针稳定后才可以进行读数。（2）主绝缘耐压试验。耐压技术主要有直流耐压技术和交流耐压技术。首先，直流耐压技术中的油浸纸绝缘电缆的直流耐压试验可以反映出电缆绝缘性能的耐压以及泄漏情况。对于油浸纸绝缘电缆的试验，安装单位和运行单位要对电缆线路做交接验收以及预防和故障修复试验，都要使用直流耐压进行操作。其次，交流耐压技术。交流耐压技术需要使用 20 ～ 200 Hz 交流电压对线路进行试验。变频串联谐振耐压试验的工作装置质量体积小巧，结构不复杂，自动水平高，所以被广泛应用到试验中。
        1.2巡检试验
        为了获得电缆线路的状态而进行的带电检测试验就是巡检试验。巡检主要有红外测温、单芯电缆金属屏蔽接地电流测试。（1）红外测温。使用红外成像仪或红外热像仪进行电缆的线路温度检查，检查部位一般是电缆的终端、导体及外部金属的连接处等位置，其中也有很多的产热缺陷需要在设备投入运行的初期就进行有效的检测。红外测温法主要利用高压电缆的表面温度进行判断，缺陷部位的温度和正常部位的红外成像差别较大，可以很明显的分辨。电缆的导体或是金属屏蔽在同外部的金属进行连接时，如果温度差距在6k以上，就应当注意加强检测，若出现超过10K的缺陷，应当注意进行停电检查。终端的本体与同部位之间的温度超过2K时，要注意及时加强监测；在超过4k时，进行停电检测。（2）金属屏蔽接地电流测试。电缆在运行或敷设过程中产生了金属护套受损的情况，对高压电力电缆的影响主要有金属套产生多点接地现象、环流出现并产生损耗和发热、绝缘层的部分地点发热并快速老化、容易浸入水分及主绝缘老化。可以采用在线监测的装置或者钳形的电流表对电缆金属屏蔽接地电流进行检测，以完成绝缘与接地回路的完整性。
        2高压电力电缆故障主要类型及故障原因分析
        2.1 高压电力电缆故障主要类型
        高压电力电缆故障类型多种多样，其中经常见到的故障有如下5种。第一，接地故障。导体和地面连接在一起，此过程中若电阻不存在统计意义，那么就属于安全接地。还有种情况为电阻不能被忽略，此时就可以产生低电阻或高电阻接地的情况。第二，断线故障。高压电力电缆在实际运行的过程中，在外力的作用下会出现各类突发状况，如被大风刮断等，电缆断开之后，电力输送也会中断，该区域中的电能供应就会出现瘫痪的情况。第三，绝缘故障。电缆绝缘在产生问题之后，会出现漏电事故。第四，短路。电力电缆短路后，可以会造成火灾，亦或是烧毁电力设备。第五，闪络故障。

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电流值异常升高，监控电力表针存在闪络摆动的情况，电压下降之后此情况会消失，但电缆绝缘阻值居高不下，表明高压电缆存在故障。
        2.2电力电缆故障原因
        2.2.1施工故障
        不科学的安装以及施工是引起高压电力电缆故障的主要原因。敷设电缆时，若施工人员不根据规范开展施工作业，就有可能会对高压电力电缆使用寿命造成影响[1]。此类故障的相关表现主要体现在如下 4 个方面。第一，电力电缆表面存在破损的情况。施工人员在操作过程中的失误与错误等，均会让电力电缆表面出现破损，水流入电缆中内，进而形成安全隐患。第二，连接管接触不良。就需要长距离施工的电力电缆而言，若施工人员未正确处理两个电缆间的导体连接管，除了会引起接触不良的故障外，还会引起毛刺以及尖角的情况。第三，未严格密封中间接头。施工人员在敷设电缆的过程中，若电缆中间接头存在密封性不强的情况，当电缆处在潮湿环境中时，水分就会由接头处进入，进而影响电缆绝缘性。第四，电缆接头设置不合理。导致此问题的原因主要在于施工人员未根据设计方面对电缆予以敷设，如电缆周围存在多个接头，导致电缆运行安全性与稳定性下降。
        2.2.2超负荷运行
        现阶段，用电量越来越高，电缆长期处于超负荷运行状态。同时，电缆在正常运行时暴露在空气中，尤其是高温环境，超负荷运行会造成电缆温度较高，对电缆的使用寿命造成影响，加快电缆老化速度，影响绝缘性，同时也很容易发生击穿事故。
        2.2.3电缆质量问题
        电缆质量问题也是引起电缆故障的主要原因之一，其中较为常见的状况为质量问题导致的电缆进水，这是电缆本体质量问题造成绝缘事故的主要原因。要想对此问题予以有效的解决，需要在展开农网改造中，借助新型的交联电缆对油纸绝缘电缆进行更换。由于当前国内有很多生产电缆的厂家，同时质量各不相同，因此应大力控制电缆质量。在生产电缆中，针对绝缘屏蔽层表面和加工环境的处理，均应加大控制力度。
        3 高压电缆试验故障实例分析
        某220 kV GIS 交流耐压通过的情况下，进行220 kV 高压电缆耐压试验；试验接线是通过220 kV GIS的出线间隔的出线套管（三相短接）施加电压，利用5#母线将电压传递到1#主变进线间隔，进而使电压施加到高压电缆，220 kV GIS 除以上两间隔外其余间隔全部断开与母线的连接且接地，4#母线接地；高压电缆型号为 CONNEX6 (6-S)。该高压电缆终端为插拔式，由插头和插座2部分组成。该高压电缆终端的插座部分，有非常明显的放电痕迹，已无法使用。在更换了高压电缆终端插座部分后再次进行交流耐压试验，试验前、后绝阻无明显变化，主变电缆仓绝缘油色谱分析试验结果显示无乙炔成分，试验通过。此次220 kV高压电缆交流耐压试验击穿的原因是高压电缆终端插座绝缘损坏造成的，插座内壁放电点恰好是安装完毕后插头导体顶肩所处的位置，该位置电场分布密集，电场强度高，而插头经过检查无任何放电痕迹，因此可以断定是插头顶肩部位直接对插座内壁放电造成绝缘损坏。为解决该问题，厂家制作安装专用工装，保证对接时插头与插座的同心性，避免内壁出现因安装造成的机械力划伤；安装过程中，厂家及安装人员加强对安装工艺质量的管控，在发生磕碰时及时停止安装，对磕碰处进行及时处理或更换，避免带伤完成安装造成更严重的设备故障或运行隐患。
        总之，电缆作为电力系统中的重要设备，其一旦发生故障，势必产生较大影响。因此做好电力电缆试验十分必要。同时随着电力行业科技水平的不断进步和发展，电缆试验中的新技术和方法将进一步为高压电力电缆试验方法和故障检测技术带来进步。
        参考文献:
        [1]鲍志伟.高压电力电缆试验方法与检测技术分析[J].通信电源技术,2019,36(09)
        [2]吴文婷,吴浩.高压电力电缆试验常见的问题及对策[J].现代国企研究,2019(12)