电缆线路最大优点是占地少、受自然灾害影响小,故已普遍应用于10KV的电网线路工程当中。但其不足之处就是如果出现线路故障,抢修较为困难,修复时间长。为保证电缆线路的安全运行,必须进行有效的预控管理,提高班组运行人员巡视质量和分析故障技能水平,采取有效措施对故障进行处理,确保电网的正常及安全运行。
二、常见的电缆故障
1、机械损伤。由于城市建设管理不严,施工不善等引起的,约占电缆事故的50%。
2、电缆保护层疲劳、龟裂、胀裂。这是由于电缆安装条件不良,产品的制造质量差,电缆长期过负荷等原因引起的,多半发生在中间接头和终端头附近的一段电缆上。
3、户外终端头浸水爆炸。这主要是由于施工和运行维护不当,造成终端头凝结水结聚在电缆头内,最终导致受潮击穿,引起爆炸。
4、电缆中间接头爆炸。这大都是过负荷引起接头盒内绝缘胶膨胀而胀裂,或是导体连接不良使接头过热而爆炸。
5、交联聚乙烯电缆水树枝劣化。这主要是在高温下有水浸入电缆绝缘层,在电场作用下形成的树枝状物,将会导致电缆绝缘强度降低,促进老化,缩短寿命。
6、电缆屏蔽铜带断裂。在屏蔽铜带一端接地的电缆中,当屏蔽铜带断裂时,非接地端的铜带为非接地状态,该铜带上将感应出高电压,有可能导致断裂部位发生放电,引起绝缘破坏,严重时断裂部位还会冒烟、冒火。
7、电缆护层故障。高压单芯交联聚乙烯能否安全可靠地运行,与其护层能否安全可靠运行关系密切。电缆护层采用一端接地时,要求该电缆的护层必须绝缘良好。当电缆护层发生接地时,运行中电缆护层将受到交变磁场的作用,使直接接地端和电缆护层的绝缘不良处产生“环流”,使保护层过热电缆主绝缘遭受破坏,最终导致电缆击穿。
8、线芯屏蔽层厚薄不均匀产生的故障。电力电缆在紧压过程中,容易产生尖锐毛刺。随着运行电压升高,导体表面电场增大,毛刺尖端电场严重畸变,导致电缆引发主绝缘树枝状放电。
9、过电压导致绝缘击穿。在电力系统中出现的雷电过电压和内部过电压可能导致电缆绝缘击穿,这在保护不完善的电缆线路中时有发生。对实际事故分析表明,许多户外终端头的事故,是由于雷电过电压引起的,但电缆本身有缺陷更容易在雷电过电压和内部过电压时发生击穿事故。
10、电缆火灾事故。外界火源是引发电缆火灾事故的主要原因;但电缆本身的异常过热也会引发火灾事故。
三、电缆线路故障原因分析
电缆故障统计分析表明,电缆故障的主要原因有外力破坏、电缆附件质量、电缆施工安装质量)和电缆本体质量四大类型。电缆附件故障类型包括介质沿面放电和附件材料老化两类,其中附件老化包括开裂或松脱和漏电起痕或树枝状炭化两类;附件介质放电的原因包括呼吸和电泳效应、界面握紧力低及密封和绝缘结构缺陷几方面。
根据电缆及其附件的故障原因,积极采取主动预防措施和对策,消除电缆故障的各类可能源头,能有效降低电缆发生故障的几率。
四、 预防电缆故障的主要措施
1、选用质优的电缆本体
电缆本体的质量包括各组成部分的材料、绝缘层的强度、同心度等。质量较差的电缆主要表现在铜芯纯度低、截面不足,绝缘层、护套层的厚度不均匀或不足。这些通过入库检测均可以发现排除,比较直观易控,所占故障比例很小,可选择生产条件和工艺较好的品牌厂家的产品,其质量相对有保障。值得一提的是,库存的电缆两端应密封处理,防止进水或受潮,使用前再次检查、测试绝缘电阻,发现进水或受潮的,应先行处理。
2、电缆敷设的质量控制
保护电缆的物理特性是施工质量的控制目标。敷设过程中要采取措施保护电缆外皮不受损伤,弯曲半径不得超过允许值,避开支架棱角或尖刺,电缆转弯要有滑车过渡,进出保护管要有光滑的喇叭口,保护管内壁必须光滑,拖动要缓慢平稳,强行拖放电缆将会损伤外皮甚至主绝缘。
3、电缆中间接头关键节点
中间接头在电缆线路中承担着电缆连接的功能,用于长度不足或者故障剪断修复的对接,是电缆线路的重要附件设施,也是最为薄弱的节点。电缆附件要有良好的电气性能和机械性能。电气性能对材质和内部结构有相当高的要求,稍有偏差都将出现气隙、吸潮或进水,影响绝缘性能,改变电场分布,导致局部放电绝缘击穿。
10 kV电缆中间接头先后出现了绕包式、热缩式、预制推入式和冷缩式,冷缩式以其方便快捷的安装和优异的电气性能成为主流产品。采用热缩或冷缩技术后,电缆终端头运行情况非常稳定。而电缆中间接头对工艺质量的要求很严格,控制或管理不当都将导致较高的故障率。结合生产运行实践,可将1 0 kV电缆冷缩中间接头的故障原因及预防措施总结如表1所示。
电缆终端和中间接头应与电缆本体绝缘具有相容性,可采取加强绝缘、密封防潮、机械保护等措施,制作工艺也有严格的要求。电缆中间接头制作这一关键工艺,推行持证上岗,要严格遵守制作程序和工艺,施工过程进行全程拍摄,加强制作工艺的监督和签证记录,保障电缆附件的施工质量。
电缆中间接头只占了电缆线路的极小部分,却是最薄弱环节和故障频发处,如果选用不当或者制作缺陷,其带来的损失远远高于附件自身价值。严格把握技术标准,选用运行经验良好的品牌产品,正确施工,控制质量,电缆中间接头故障是可以避免或减少的。
4、电缆外破的预防
电缆外破是电缆线路安全运行的最大克星,损害了供电企业和广大客户的权益。具有公用性质的电力设施保护,需要供电企业和公众共同参与保护。可采取以下几方面来预防电缆外破。一是采取措施提高电缆线路的机械强度。危险地段的电缆宜采用铜芯铠装:直埋电缆施工时应覆盖防护板:采用埋管敷设方式不仅维修方便,还有助于保护电缆。二是及时做好电缆线路的防护。电缆线路隐蔽于地下,要健全路径走向的图纸台帐和路径标志、警示标志,地下施工作业
场所增加巡查监测次数,对相关人员提供技术咨询帮助(交代管线情况)和防护教育,督促地下作业人员采取措施保护电缆。三是采取强有力的法律手段来惩罚肇事者。地下施工作业必须履行地面开挖行政审批程序、管线咨询交底、开挖保护管线措施。电缆线路的外破特征明显直观,全电缆的新加坡等国家的电缆防护值得借鉴,倒置举证方,改由开挖单位举证遵守了开挖程序和防护措施,否则挖坏电缆必须承担责任和受到惩处,对防范电缆外破故障将会有显著效果。
5、电缆过负荷过热的预防
电缆过负荷运行将造成连接部件过热烧坏,加速绝缘的老化龟裂,从而缩短电缆使用寿命,增加电缆线路事故率。为此,电缆运行中应加强负荷和温度的监视,做好开关过负荷保护的整定,高峰时段开展测温、测负荷及分析,重要回路还可利用与光纤测温结合实现在线监测电缆温度,避免过负荷发热运行。
电缆线路故障原因不仅包括电缆及其附件的自身质量和施工安装质量,而且还包括维护和防护效果。只要正确认识故障要因,从各方面采取主动的预防措施,加强管理,重点防护突出问题,电缆线路的故障可以大幅度降低,电缆线路的高供电可靠性就能充分显现。