110kV高压电缆外护套故障及原因分析

110kV高压电缆外护套故障及原因分析

郝宸宇

珠海电力建设工程有限公司广东珠海519000

摘要：经济的快速发展提高了社会对电力的要求，电力负荷的增加也对电力系统提出了更高的要求。为了更好的抵御极端天气的自然灾害，进一提升城市主城区电网的可靠性，减少对居民生活和生产用电的影响，同时解决市区内用地面积，架空线路线行走廊占用面积大，影响美观，近年来越来越多的高压架空线改为电缆化下地，以确保电力传输的稳定性和安全性，但电缆在施工过程因地下管线复杂，老城区内电缆沟位置不够，多以地下管道形式为主，这样的敷设方式给施工及后期电缆检修带来了诸多不便。因此，相应的电力维护及施工必须掌握和灵活地应用110kV电缆保护层接地故障检测技术。本文详细分析了电缆故障的原因，并提供了很多方案，说明了如何找到电缆故障点。

关键词：110kV电力电缆外护套；故障查找；故障诊断

中图分类号：TM75文献标识码：A

引言

电力电缆主要是用于传输和分配发电厂（所）发出的电能，并兼作为各种电气设备之间连接之用。是电力系统中用于传输和分配大功率电能的主要元件。随着我国电力工业高速发展，在输电缆路中，电力电缆是架空输电缆路的重要补充，实现架空输电缆路无法完成的任务，电缆在电网中有着不代替的重要地位。

电力电缆故障探测是一项技术性与经验性都比较强的工作，长期以来，测试人员所掌握的探测技术与测试经验大都是从现场实际测试中获得的。

1、110kV电力电缆护套作用

电缆外护套起到保护和绝缘作用，电缆敷设环境经常伴有水份、腐蚀性物质等，倘若外护套受损，位于电缆外层的外护套能起到保护波纹铝护套免受周围电缆物质的腐蚀，进而避免危及电缆的主绝缘，直到绝缘击穿，发生事故。另外外护套破损会使波纹铝护层产生多点接地，在运行过程中导体电流的电磁感应用使电缆金属护层环流增大，降低电缆线路的输送容量。

110kV电缆故障主要分为四类:短路故障、接地故障、断路故障和混合故障。护套属于上述接地故障。电缆故障的原因可能是由自己的设备质量引起的，而不考虑外部力量或内部原因，因此需要适当的诊断和维修。根据各种故障类型，根据症状处方选择适当的方案予以解决。

2、110kV电力电缆故障成因

2.1机械性损伤

机械损伤是指电缆直接的外力损坏造成的损伤，或施工过程因管内有砂或硬物损坏刮伤护层。

2.2护层腐蚀

电缆通过电力和热量的双重作用日常工作，超载或过电压的冲击会增加介电损失，物理性能逐渐变化，绝缘性能逐渐下降，电缆芯周围的绝缘材料随着时间的推移逐渐老化，绝缘电阻下降，压力水平下降，电缆的寿命下降是不可避免的。称为绝缘老化的电缆接地故障类型也很常见，大多数在长时间使用后存在于电缆中。

2.3材料缺陷

材料缺陷主要表现在三个方面：一是电缆制造的问题，铅（铝)护层留下的缺陷，在包缠绝缘过程中，纸绝缘上出现褶皱、裂损、破口和重叠间隙等缺陷。二是电缆附件制造上的缺陷，如铸铁件有砂眼、瓷件的机械强度不够，其他零件不符合规格或组装时不密封等；三是绝缘材料维护管理不善，造成电缆绝缘受潮、脏污和老化。

2.4绝缘老化

绝缘老化是浸渍剂在电热作用下化学分解成蜡状物等，产生气隙，发生游离，使介质损耗增大，导致局部发热，引起绝缘击穿。

3、电缆故障测寻步骤

3.1电缆故障判断

电缆故障性质的诊断，即确定故障的类型与严重程度，以便于测试人员对症下药，选择适当的电缆故障测距和定点方法。

3.2电缆故障测试

电缆故障测试，又叫粗测，在电缆的一端使用仪器确定故障距离。

3.3路径查寻

在对电缆故障进行测距之后，要根据电缆路径走向找出故障点的大体方位来。

3.4精确定点

电缆故障定点后，又叫精测，在电缆的一端使用仪器确定故障距离。

4、110kV电缆接地故障查找方法及原因分析

电缆敷设完成后，及时测试外护套绝缘是否合格，及时排查敷设过程中是否有损外护层，利用摇表及时测试，合格后方可进入下一道工序，但即使是立即测试合格，待中间接头制作完成后再进行测试外时，也有不合格现象，有可能是护层损伤不严重，但进行脉冲定位，可能击穿外护套导致护套不合格。

电缆故障测试大致可分为电桥法和脉冲法两大类。脉冲法又分为低压脉冲法、直流高压闪络法、冲击高压闪络法、二次脉冲法。

4.1电桥法

电桥法方法主要利用桥接的工作原理，通过电位法测量，调整110kV电缆外部的可调节电阻，使两端平衡，从而确定110kV电缆保护层接地故障点。电桥法主要用于110kV电缆低电阻故障测量。新型110kV智能桥易于操作，无需手动计算。

4.2低压脉冲法

低压脉冲主要用于测量电缆的开路、短路和低阻故障距离；同时还可以测量电缆的长度、波速度和识别定位电缆的中间头、T形接头与终端头；

4.3脉冲电流法

在实际电缆故障中，单纯的开路故障很少，绝大部分故障都是含有低阻的、高阻的或闪络性的单相接地、多相接地或相间故障；相当于把直流电源电压突然加到电缆上去，如果电压足够高，那么故障点就会被击穿放电，绝缘击穿。

4.4二次脉冲法

测试时先用高压信号发生器击穿故障点，在起电弧期间，用延弧器向故障电缆中投入一持续的，比较大的能量，来延长电弧存在的时间，在电弧存在时通过耦合器向故障电缆中发射低压脉冲信号，获得并记录下脉冲反射波形以显示故障位置。

上述方法均是查找电缆故障的方法，目前运用最多的脉冲法，经电缆故障查寻主要集中在施工阶段，以珠海220千伏凤凰站配套110千伏线路结构完善工程、珠海110千伏翠香站扩建第三台主变工程为例，发生的外护套不合格主要有以下几个原因：

外力破坏：（1）技术安装人员在开剥地线外护套时用力过猛导致接地线主绝缘受损而击穿；（2）地线穿箱过程中，与墙壁棱角摩擦导致外皮破损击穿；（3）电缆工井充砂过程中施工工具使用不当误碰电缆所致；（4）土建施工人员在砌电缆砖墙时不慎碰坏外护套；

工艺问题：（1）铜壳两端铅封不完整，有细小缝隙；（2）接地线与铜壳压接处绝缘带绕包层数不够；（3）热缩管端口未绕包防水带，受到潮气；（4）敷设电缆时该处电缆外护套在管内有刮蹭，但由于管内干燥，后面大暴雨后，管内有积水，电缆长时间浸泡在水里，导致护套进水；

上述原因主要是施工管理不善导致外护套不合格的主要原因，需加强施工方面管理，强化施工人员质量意识，从管理角度去改善类似问题的次数。产生护层绝缘低的原因，主要是护层结构密封性很差，容易侵入潮气和水分。从电缆敷设的实际情况看，敷设于竖井内或比较干燥的地方，护层绝缘电阻高些，解决这一问题的根本办法是应改进护层的结构和保护护层的质量，同时施工时应加强护层的绝缘电阻测试，可进行直流耐压试验或逐段施加脉冲电压检查，对于护层击穿点可以采用热补或胶黏带等办法进行修补，敷设电缆前沿线沟、槽、管内道内的积水应清扫干净，土建施工时，MPP管道连接时整齐对接，保证管内壁光滑等多种措施来保证电缆外护套合格。

结束语

当今社会，电力的作用越来越大，人们的工作和生活都离不开电力，电力的应用存在于人类生活和工作的各个角落。为了更好地满足社会的电力需求，必须加强110kV电缆的维护，确保电力系统的正常运行，保证生活和生产的有序发展。但是，受多种因素影响，110kV电缆存在一些对电力系统影响极大的潜在问题，因此请及时发现110kV电缆保护层接地故障并解决问题，以确保安全的电力。

参考文献

[1]电力电缆故障测试方法及案例分析/朱启林、李仁义、徐丙垠2008.1

[2]电力电缆施工运行与维护/沈黎明2013.1

[3]电力电缆施工手册/李宗廷、王佩龙、赵光庭、刘进国2002.5