陈刚
国网内江供电公司
摘要：近年来随着城市化进程的加快和人民对美好生活的向往，各个供电公司纷纷加大了高压电缆的投入，地线电缆在电网中占比逐年加大。反之，高压电缆安全运行就成为了供电公司急需解决的头等问题。本文结合工作实际，对电缆接地系统中的接地螺栓引发的一起故障事件，进行分析，总结经验，为今后高压电缆安全运行供大家学习借鉴。
关键词：高压电缆 接地箱 接地螺栓
电力电缆是构成电力系统网络的重要组成部分之一。与以往的架空线路相比，直埋式电缆具有供电可靠性高，布线不受地面、空间建筑物的影响，有利于美化城市和优化厂矿布局等诸多优点而得到广泛的应用。交联聚乙烯（XLPE）电缆以其优越的电气性能，良好的热、机械性能和敷设安装方便等特点广泛应用于电力系统各个电压等级的输电线路和配电网中，并不断向高压、超高压领域发展。
虽然XLPE电力电缆有优越的电气性能，但受外界环境因素和人为因素影响较大，运行故障和潜伏性故障也屡见不鲜。据全国2018年主要城市电力电缆抢修记录、事故现场照片和故障电缆封样等材料分析，导致电力电缆运行故障的原因可划分为外力破坏、电缆附件制造质量、电缆敷设安装质量和电缆本体制造质量四大类型，各自所占比重分别为58%，27%，12%和3%。此外不计外力破坏引发的故障，电力电缆线路故障率和多数电力设备一样，投入运行初期(1-5年内)容易发生运行故障，主要原因是电缆及附件产品质量和电缆敷设安装质量问题；运行中期(5-25年内)，电缆本体和附件基本进入稳定时期，线路运行故障率较低，故障主要原因上升。是电缆本体绝缘树枝状老化击穿和附件受潮发生复合介质沿面放电；运行后期(25年后)，电缆本体绝缘树枝老化、电-热老化以及附件材料老化加剧，电力电缆运行故障率大幅
从目前大量广泛使用的中、高压电缆线路整体运行情况来看，其故障发生的位置大部分集中在电缆附件（中间接头和电缆终端头）处。因为电缆附件结构中的内、外半导体屏蔽层和外金属屏蔽层被切断，造成屏蔽层切断处电位的等位面严重弯曲，外金属屏蔽层被切断处附近的电场过于集中，不仅有电缆的径向分量，还有轴向分量，沿电缆接头长度方向的电场最不均匀，特别是中、高压以上的电缆终端头和中间接头，内、外半导体屏蔽层和外金属屏蔽层切断处电场强度集中现象最为严重、最易突变；同时，电缆附件都是现场人工制作安装，其绝缘品质往往低于工厂制作的电缆本体，加上敷设电缆附件的污染、机械或压力强度不够、电场裕度考虑不合理以及材料自身问题都可能使得电缆附件绝缘存在着诸多缺陷或薄弱环节，这些缺陷和薄弱环节在电场集中的高场强部位尤其易引发局部的放电。随着放电部位的绝缘介质被分解，就会产生具有导电性的碳粒痕迹，这种现象逐步发展扩大，从材料不连续界面引发出来，形成放电通道，进而引起电场更加畸变，最终会导致电缆附件的绝缘介质电击穿、崩烧；且当附件进潮时更容易发生复合介质沿面放电，其中因多层固体复合介质沿面放电原因导致接头击穿故障约占电缆附件故障总数的97%以上
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典型案例：2020年X月X日，某供电公司人员进入电缆隧道例行检查，勘察过程中发现110kVXX线中间接头处接地箱温度异常，最高85.3℃，环流数据异常。电缆型号为YJLW03.Z.64/110.1×400,全长约850米。一端接入变电站，一端为户外终端。次日再次测温该接地箱温度已升至99.5℃
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安排人员巡查高压电缆接地系统，判断接地系统是否存在明显故障。当抢修人员巡视到户外终端时，发现电缆终端A、B、C三相接地线均断开。随即进行停电抢修，对中间接头接地箱进行实验，首先进行阻值测量，A、B、C三相护层保护器，电阻值均为0，全部被击穿。更换接地螺栓和中间接头保护接地箱后，接地环流值正常。
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故障原因分析
1、电缆放电模型
整个电缆的模型在忽略半导电屏蔽层后，各层可以等效为一个电容和电阻的并联，如图1所示。当电缆和支架之间有气隙时（即电缆与支架没有紧密接触，但是距离又较近），会导致由外护套石墨层和支架作为正负极板的等效电容C3较小，空气气隙形成的电阻R3较大。这种条件下，石墨层上感应的电荷不能通过电阻R3及时释放，当电荷积累到一定程度，由于C3较小，空气击穿，形成放电。
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本次故障原因：电缆外护套、接头、终端部分通过接地系统进行接地，保障电缆没有悬浮电位。此次故障主要原因为高压电缆户外终端三相接地线线端子摩擦焊焊接工艺存在缺陷，导致接地螺栓铜铝连接处发生断裂，致使电缆金属护套无法有效接地，导致电缆中间接头处保护接地箱中护层保护器被击穿，产生发热现象。
典型经验总结：虽然此次及时发现了电缆接地系统故障并进行了消缺处理，未对电缆运行造成影响。但从中可以看出，接地系统是关系电缆运行的重点部位，今后高压电缆日常运维工作中，要落实责任人员，制定巡视、监测周期，进行专业分析，从而及时发现存在的缺陷隐患，保障高压电缆的安全稳定运行。