蒋晖
华电湖北发电有限公司电力工程分公司
湖北省黄石市 435000
摘要：随着经济和科技水平的快速发展，高压电缆线路在运行时为了减少损耗，通常采用交叉互联的敷设方式。当电缆外护套绝缘破损，护套上感应电压出现不平衡时，交叉互联系统中三段护套感应电压无法完全抵消，金属护套上的感应电流将升高，大大增加电缆回路损耗，加速电缆主绝缘的老化，严重时还可能导致故障。因此，高压电力电缆外护套绝缘性能好坏直接影响着电缆线路的安全经济运行和使用寿命。在电缆的出厂试验、到货检验及交接试验、周期性预防试验中都有对外护套电气绝缘性能的检测和要求。
关键词:电缆外护套;交接试验;绝缘电阻
引言
高压输电电缆在生产、运输、敷设、试验和运行过程中，因各种因素导致电缆主绝缘受损，最终引起电缆故障跳闸。本文总结电缆故障的常见原因，针对电缆开路、低阻、泄漏性高阻和闪络性高阻故障，给出了故障性质判断的依据，利用故障测距仪进行测距，剖析了常见故障波形实虚标线的标定方法，对于现场实验人员快速进行故障诊断与测距具有一定的指导意义。
1电缆故障原因分析
1.1外力破坏
外力破坏是电缆运行过程中发生故障的主要原因，具体表现为以下两个方面:一是市政工程建设过程中，施工单位在未经全面勘测和与相关管线单位沟通的基础上盲目施工，大型机械破路开挖，造成电缆外护套损伤或者直接伤及电缆线芯造成故障跳闸。二是电缆浅埋段长期受到车辆、重物冲击，造成电缆土建设施下沉、电缆护套开裂、本体拉伤断裂。
1.2敷设质量
敷设施工质量不良也是电缆发生故障的原因之一，具体表现为:①施工单位未按照施工方案和相关规程要求施工。②牵引机械布置间距过大、转弯半径过小等原因，导致牵引力过大，超过规定限值导致电缆护套机械损伤。③长电缆线路，电缆分段不均匀，交叉互联箱接线错误，导致电缆金属护套感应电压超过规程规定，电缆接地电流过大导致电缆发热严重，最终导致电缆故障。
2高压电缆外护套电气特性试验要求
2.1交接试验
电缆线路交接试验通常指电力电缆线路安装完成后，为了验证安装质量对电缆线路开展的各种试验，也称为安装后试验(testafterinstallation)。关于电力电缆线路的交接试验项目，GB50150—2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》中对单芯高压电力电缆外护套电气特性的规定主要有两条:(1)电缆外护套绝缘电阻不应低于0.5MΩ/km。绝缘电阻测量宜采用500V兆欧表，耐压试验前后无明显变化。(2)外护套应能承受直流电压10kV历时1min而不击穿。国家标准GB50168—2018《电气装置安装工程电缆线路施工及验收标准》在9.0.3条中规定，电缆线路施工完成后应按照GB50150的规定进行电气交接试验。行业标准DL/T1253—2013《电力电缆线路运行规程》对单芯高压电力电缆外护套电气特性的规定与GB50150的要求相同。
2.2软件设计与分析
分布式局部放电监测系统软件部分包括参数设置、信号采集及分析识别。软件设置内容包括通信地址及端口设置、各通道增益、采样时长、采集脉冲数、触发位置和电平、滤波器种类和截止频率、同步相位和频率、存储路径等参数。其中，触发电平设置可保证稳定采集局部放电电流脉冲信号，滤波设置可有效降低现场环境噪音对检测的影响。信号采集界面显示放电脉冲波形、放电量大小及脉冲数等参数，软件支持实时分析及存储数据分析功能。
分析识别界面包括放电脉冲波形、脉冲信号频谱、图谱的分析。
2.3加强电缆损伤管理
（１）做好敷设管道的清理工作。在进行管道敷设之前应当对管道中的混凝土残渣以及小石子等杂物进行清理，避免高压电缆线损伤。对于长期埋在地下的高压电缆，应先进行捆扎，并使用钢丝刷和其他设备清除管道内的碎屑。清洗后，应当使用相应的仪器来进行管道内部杂物检查，保证管道的清洁度，最后将电缆放回管道中，以保证电缆能够有效地进行电力传输。（２）对弯曲部分进行合理处理。相关工作人员必须将实际弯曲半径控制在合理的范围内。
2.4交接试验中外护套绝缘电阻要求分析
电缆线路交接试验(安装后电气试验)中对电缆外护套的电气性能，主要是规定了绝缘电阻和直流耐压两个项目，其中直流耐压试验在各个标准规范中的要求均为10kV、1min，但是对绝缘电阻要求的表述各个标准规范之间存在明显差异。如果绝缘电阻考核值的单位为MΩ/km，就需要对交接试验时使用兆欧表测量到的绝缘电阻值除以线路长度作为折算结果。如果绝缘电阻考核值的单位为MΩ·km，折算结果则是用兆欧表的测量值乘以线路长度。举例来说，假设一条高压电力电缆线路在进行外护套绝缘电阻交接试验时，线路长度为3.5km，绝缘电阻实测值为1.0MΩ。则护套绝缘电阻的折算值分别为0.3MΩ/km、3.5MΩ·km。电缆外护套绝缘电阻与线路长度成反比，线路越长则绝缘电阻越小。对于上文中电缆线路，如果取0.5km线路来测试，那么兆欧表的测试结果是7.0MΩ，绝缘电阻的折算值分别为14MΩ/km、3.5MΩ·km。从折算值的结果可以看到，采用MΩ/km单位的两次测试的折算值结果不同。同一条线路仅仅由于测量长度不同，导致了完全不同的折算结果，显然是不合适的。在实际工程现场也出现过类似情况，对于几公里的高压电缆线路外护套绝缘电阻现场测试结果不符合GB50150—2016的规定，但是对同线路几十米短样的复测结果却远高于GB50150—2016的规定。因此，建议在交接试验(安装后电气试验)中对护套绝缘电阻的要求应以MΩ·km为单位或表述为绝缘电阻(MΩ)与被测电缆长度(km)的乘积。另外还需指出的是，随着近年来高压电缆工程对电缆阻燃要求的日益提高，导致阻燃型外护套高压电缆使用越来越多。对于高阻燃等级的高压电力电缆外护套，如果在潮湿环境下测试或者电缆浸水环境下施工后再测量护套绝缘电阻的话，结果将很难达到50MΩ的要求(南方电网企标规定)。
2.5绝缘电阻测试
利用绝缘电阻测试仪分别测量相对地、相间绝缘电阻，用于判断是否为完好相、泄漏性高阻、闪络性高阻故障或相间短路故障(一般情况下，单芯输电电缆不会发生相间短路故障)。①当绝缘电阻值在几或几时，一般可判定为泄漏性高阻故障。②当绝缘电阻值在几百或几时或更大值时，一般可判定为完好相或闪络性高阻故障。通过直流加压试验，观察电压表指针是否周期性摆动，可判定为闪络性高阻故障，否则为完好相。
结语
对电力电缆实施局部放电检测可在故障前有效排除其绝缘缺陷，是确保电缆及整个电力系统安全稳定运行的关键。现有交直流耐压试验、超低频耐压试验及振荡波电压试验仅适用于电缆的离线检测，便携式局部放电检测设备受放电脉冲衰减影响，实际应用中存在一定的局限性。对运行电缆线路预防性试验和例行试验中电缆外护套绝缘电阻的性能要求，建议规定为“电力电缆外护套的绝缘电阻不应低于0.5MΩ·km或者外护套绝缘电阻(MΩ)与被测电缆长度(km)的乘积不低于0.5;主绝缘耐压试验前后绝缘电阻无明显差异”。
参考文献
［1］陈科技，齐炜．混合排列方式对双回路电缆护层环流的影响［J］．高电压技术，2018，44(11):3736－3742．
［2］袁燕岭，周灏，董杰，等．高压电力电缆护层电流在线监测及故障诊断技术［J］．高电压技术，2015，41(4):1194－1203．