摘要:近年来,随着我国社会经济的发展,我国城乡一体化基础设施不断建设,国家和社会对电力需求量逐渐增加,为了确保国家和社会的正常用电需求,高压电力电缆被普遍投入使用,而高压电力电缆不仅可以保证用电质量,还可以保证用电量的日常需求。所以,加强高压电力电缆的合理应用,可以提高我国电力事业发展。本文就高压电缆试验故障进行深入分析。
关键词:高压;电缆;试验;故障
随着中国经济的快速发展,全社会用电量逐年增长,电网结构变得日益复杂。但低成本的蜘蛛网式的架空线不仅影响城镇化的推进,也会给城市市容造成一定的负面影响,为加快城镇化建设进程,提高土地资源利用率,由电缆入地工程代替架空线是现代化城市建设的必然趋势。电缆敷设在地下,具有不占地面空间和维护费用较少的优点,但随着电缆的大量投运,电缆安装工艺等因素所导致的电缆线路故障也越来越多,本文以多年来从事电缆试验和抢修工作中遇到的故障问题为依据,对导致高压电缆故障的原因做简要分析。
1 高压电缆故障分类
1.1按故障位置分类
电缆故障按故障位置,可分为电缆本体故障和电缆接头故障。如果在外力作用下,电缆本体故障发生概率更大;如果没有外力作用,接头故障出现较多。在电力电缆中最为基本的部分就是电缆本体,由于其铺设的距离比较长,所处的环境比较密闭,对其故障进行定位不太容易。本体线缆故障有化学损伤、过电压破坏、机械损伤以及本体缺陷等,机械损伤主要源于外力破坏。
1.2按故障的性质划分
根据故障点绝缘电阻值划分有三种故障模式:开路、低阻以及高阻故障。如果更为细致地划分又包括相间开路故障和单相开路故障。(1)开路故障。在电缆之间和相对地的绝缘电阻值正常,但是其工作电压不能传输到电缆终端,或虽然终端有电压,但负载能力差,这些故障都统称为开路故障。(2)低阻、接地故障。电缆相与相之间或相对地之间的绝缘受损,会导致其绝缘电阻减小,如果小于10倍正常的电缆特性阻抗值,就是低阻故障,采用低压脉冲反射法进行测量。(3)高阻故障。和正常值相比,很明显出现10倍的电缆特性阻抗以上,而且相对地的绝缘电阻在正常值以下就是高阻故障。其具体分类有闪络性和泄漏性的故障,在测量和解决故障时利用低压脉冲反射法,主要是根据故障的具体表现性质决定的。
1.3其他故障分类方法
根据故障外观特性分类:外露性故障和封闭性故障;根据故障材料分类:串联故障(金属材料缺陷)、并联故障(绝缘材料缺陷)、复合故障(绝缘材料、金属材料都出现了缺陷);根据故障责任分类:人员过失、设备缺陷、自然灾害、正常老化、外力损坏、腐蚀、用户过失及新产品新技术的试用等。
2 电力电缆故障的形成原因分析
电力电缆发生故障的原因包括运行环境、人为因素、施工质量等。常见的几种主要原因归纳如下:(1)外力破坏。由于外力破坏引起的电力电缆运行故障,在电缆发生的故障中占主要地位。近几年来由于城市建设加快,施工队伍在不明地下管线情况下进行地下管线施工,或为赶工期不听劝解而进行的施工,均是造成电缆受外力破坏的主要原因。有些外力破坏对电缆的损伤是很轻的,可能在当时并没有出现损害,但在长时间的使用和消耗过后,就会形成故障。(2)绝缘受潮。绝缘受潮后,电缆本身的耐压力下降,电缆会因此出现故障。电缆受潮的主要原因有:因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水。电缆制造不良,金属护套有小孔或裂缝金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔。(3)绝缘老化。
指绝缘材料性能发生了不可逆转的改变,从而导致绝缘性能下降的现象。影响老化的因素一般有热、电、环境等方面。由实际运行经验来看XLPE电缆的老化主要有以下几个原因:热老化——由于长时间在高温作用下,XLPE绝缘物因为过热氧化发生质变,其物理特性(抗张性、伸长等)以及电气特性(介损、绝缘击穿电压等)都降低,因此导致绝缘击穿;电树枝——电树枝是导致绝缘击穿的必然前奏(老化形式),起因与绝缘内外屏蔽处的尖角、杂质及气隙。局部电场集中超过了材料的绝缘强度。一旦产生,以极快的速度发展,从而引起击穿;水树——是一种在电缆工作场强和水分存在前提下长期绝缘老化过程,没有电树枝那样的明显枝叶,可能会发展成为电树枝,最终引起击穿;局部放电——由于局部放电侵蚀绝缘,以致发生老化形态,而使绝缘性降低,导致绝缘击穿;机械损伤——电缆在敷设时不小心造成的机械损伤,在运行中因为潮气的侵入而导致损伤部位发生局部放电、水树、电树老化,最终导致击穿。
3 加强高压电力电缆故障和实验方法管理的措施
3.1加强高压电力电缆故障措施
(1)提高电力电缆故障重视度。电力企业以及地方电力供电部门应加强对电缆故障的重视程度,并派遣专业的检修人员对高压电力电缆进行日常检修和维护,要严令检修人员对电缆每天的运行数据进行备案记录,方便电力企业及地方供电部门领导进行定期安全检查,从而增强电力电缆使用质量和使用年限。另外,加强对高压电力电缆的正确施工管理,对经常发生故障的地段,检修人员要加强巡视和检查。(2)加强供电部门与抢修部门的联系。为了能够有效保障电力事业积极、健康发展和满足国民对电力能源的需求,电力企业就必须加强部门之间的沟通合作,并通过集体会议进行有效协调,在会议上要明确电力电缆的施工规范和注意事项,从而提高施工单位在施工的过程中,加强对电缆设备的保护。(3)做好日常电缆工作的技术交底,明确作业范围和任务,确保安全施工。(4)加强安全施工的宣传工作力度,提高施工人员和国民的安全意识,对人们进行高压电缆作用和破坏后造成的严重后果相关知识的普及。(5)加强电力电缆管理。全面提高思想认识,建立和完善管理制度,和内业档案资料系统,成立独立部门,便于检查人员进行巡查工作,防止施工单位对电缆施工安装成本进行弄虚作假、虚报的行为。
3.2试验方法的有效措施
(1)提高电力电缆试验员的综合素质。作为高压电力电缆实验的关键核心,试验人员必须要掌握相关的专业技术,和较强的心里素质和水平,因此,电力企业必须加强电缆试验员的专业技术和思想素质的培养,使试验员可以适应和满足电力电缆实验工作的发展需求。(2)提高电力电缆试验员的责任意识。为了保证电力电缆试验工作的顺利进行,从而实现国家电力企业高效、稳定、持续的发展目标,就必须加强电力电缆试验员的责任意识管理,从而提高其试验的水平和能力,进一步推动国家高压电力电缆试验工作的进展。(3)加强高压电力电缆试验机构的联系,借鉴西方试验方法,并予以实践进行有效研究。
4 结语
对电力电缆故障防范措施的研究探讨是一项系统工程,无论是在理论上,还是在工程实践上都还有很多问题有待解决,了解电缆发生故障的真正原因,掌握电力电缆故障的有效防范措施,对防范电缆故障,提高电缆的运行维护水平具有重要的指导性意义,对电力运行以及使用单位的设备维护都有积极的作用,同时对电力电缆智能化监测系统的开发具有很好的参考价值。
参考文献
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