110kV电缆外护套故障类型及分析

摘要：简单分析了对高压电缆外护套维护的必要性，并对班组管辖下的高压电缆外护套的故障类型、故障形成原因及维护对策进行总结分析探讨。

关键词：维护的必要性 预防性试验 故障类型及分析对策及建议

中图分类号： TM246 文献标识码： A

对高压电缆外护套维护的必要性

当单芯电缆线芯通过交流电流时，由于交变磁场的作用，会在金属护层上产生感应电压，感应电压的大小与电缆的长度、运行电压等有关。 以110kV的单芯电缆为例，当单段电缆长度达1000米时，其中一端会有超过80伏的感应电压，超过了安全规程和运行经验认可的65伏的规定范围；如果单段电缆长度在700至800米左右，其金属护层上的感应电压大约在60伏左右。所以对于长度在700米以内的电缆，我们通常采用一端直接接地，另一端经保护器接地的方法；对于线路较长的，在适当长度下，断开金属护层，中间接头采用交叉互联经保护器接地，两侧电缆终端则直接接地的方式。

如果电缆金属护层出现两点直接接地的情况，不可避免在金属护层中就会产生感应电流，此感应电流的大小与接地电阻、电缆的长度及线芯的电流有关。金属护套上的感应电流会产生很大的损耗，使电缆局部发热，不仅浪费电能，关键还会降低电缆输送能量，严重减少电缆使用寿命，威胁电缆安全运行。

另外电缆金属护层如果直接接地或暴露在外，也会导致金属护层被腐蚀，护层腐蚀击穿后，水分将极易进入电缆绝缘层，并在绝缘层上产生水树及电树，后果将不堪设想。

所以高压电缆中需要金属护层保持对地绝缘与隔绝，也就是说电缆的外护套必须维持在一定数量级的绝缘水平上。

班组所管辖高压电缆外护层预防性试验情况

随着城市电力建设的高速发展，高压输电电缆被大量的使用，已成为城市输送电能的主角。自1989年深圳第一条110kV电缆投产以来，至2012年12月份投入运行的的110kV及以上电压等级的电缆已有269回共674.434公里。其中我班组管辖下的电缆线路总数是100回共222.31公里，且每年以超过20公里以上的速度在增加。我班管辖下的高压电缆普遍存在运行环境恶劣、施工质量不够稳定等因素，不少已出现了外护套绝缘偏低或者损坏的问题。目前电缆班组工作重点除了在防止外力破坏方面上，还开展了对电缆外护套绝缘的定期检测，并对检测不合格的电缆组织力量进行故障点查找和修补工作。

班组自2004年6月份开始对电缆外护套进行了大量的预试检测，预试的标准采用了南方电网公司颁布的Q/CSG 1 0007-2004 《电力设备预防性试验规程》中的规定：外护套绝缘电阻每千米不低于0.5MΩ。据统计，截止至2012年12月份，班组对管辖下的100回电缆线路中的82回进行了共计236次外护套预防性试验，并对24回外护套绝缘不合格的电缆进行了故障查找及修复工作。

预试结果统计见表1。

表1班组外护套预试统计表

从表1可以发现，高压电缆外护套合格率只有71%，还有29%的电缆存在不同程度的外护套接地故障，且接地故障的数目非常之多，竟达112处之多。经过班组的努力，这112处外护套接地故障点中的99处已经查明，且已经修复了其中87处。

修复外护套故障点需消耗非常大的工时，每条电缆线路，少则4、5天，多则10天才能完成几处故障点的查找及修复。如在2007年1月26日至2月2日我们曾经对220kV深水乙线进行了外护套故障查找及修复工作，修复结果及消耗工时见表2。

表2深水乙线外护套故障查找及修复结果及消耗工时表

高压电缆外护套接地故障的类型及原因分析

据统计，过去8年我们检测出的112处外护套接地故障的类型见表3。

表3外护套接地故障分类统计表

从表3可以非常清晰的发现，高压电缆外护层接地故障主要的原因有：施工方面的原因、白蚁的咬食、接地线击穿、接地箱进水、中间头密封不良及其他故障六大类。

1、电缆施工的原因

外护套接地故障的主要原因是施工造成，故障绝大多数是由电缆敷设及施工时造成的轻微损伤发展而成，在做耐压试验时未被发现，虽短时间内不至于击穿，但经过一段时间，金属护套上的电压就会把薄弱点击穿。如电缆沟内小石头、小盖板等尖锐物对电缆外护套的挤压造成的薄弱点就极容易被击穿。

运行中我们也发现当接地线、接地箱被人偷盗时，外护套的感应电压也往往会把外护套上的这些薄弱点击穿。另外，电缆外护套在过路管道内的故障也有3处，说明管道没有清理干净或管道埋设质量不佳等原因造成了缺陷。

2、白蚁的危害

深圳属于白蚁多发地区，我们的高压电缆也深受其害。如深水甲乙线、梅水线、水核线、水芬ⅠⅡ线、清岭线这六回高压电缆都曾经发生严重的大面积蚁害，最严重的地方10多米范围内的电缆外护套千疮百孔、体无完肤，甚至埋深2米以上的电缆也难逃白蚁的危害。白蚁不但蛀蚀电缆的外护套，蚁酸也会腐蚀电缆的金属护套，严重威胁电缆绝缘层的安全。

3、接地线的击穿

接地线的故障分为单芯电缆的故障和同轴电缆的故障，此类故障竟然也有19处之多。从修复过的这19处接地线故障分析，这些故障莫过于两大原因造成：一是施工原因，施工人员不够细心，让尖锐物或硬物碰伤了接地线的外皮，接地线上的感应电压把薄弱点击穿；第二个原因是接地线的选料，以前我们多采用1kV电缆作接地线，外皮比较薄，施工中就较容易损伤外皮，造成故障。现在我们要求对单芯电缆采用10kV电缆就基本上杜绝了此类故障。对于同轴电缆，内芯的绝缘已经是采用了10kV电缆的绝缘层，绝缘水平已经足够，只是外层认为完全有必要加厚绝缘层，保障接地线外芯的绝缘水平。因为目前发现的同轴电缆对地故障全部是外层绝缘层的故障。

4、接地箱进水

接地箱的故障为数不少，达17只之多，归咎原因主要是因为接地箱防水密封性能不够理想，在南方多雨的的运行环境中不能起到很好的防水密封作用。还有一些接地箱防水密封性能很好，但接地箱也常会储存不少的水，分析原因，发现水是从接地线的另一终端进入，把接地线作为了管道，流入到了接地箱。造成这种现象的原因有两个，一是接地箱安装在电缆终端头处时，终端头处的接地线终端线耳的防水密封没有处理好；二是中间头处，中间头的防水罩及防水密封材料失效，水分进入到中间头的金属护层处，再通过接地线流入到接地箱。对于后者，接地箱采取立式安装的方法可减少进水的机会。

5、中间头防水密封不良

中间头防水密封不良，也会造成高压电缆外护套接地系统故障。如我班管辖的110kV马向线，该批采用了德国某公司的电缆附件，防水罩及防水密封剂的防水性能完全不能适应南方多雨、电缆沟常常水浸的环境，采用了此种附件的8个中间头全部进水至同轴电缆处，造成外护套绝缘全部不合格的恶劣后果。教训是我们对电缆附件的选型要严格把关，尽量采取成熟定型的设计尤为重要。

四、对策及建议

1、对高压电缆、中间头、接地箱及接地线的选型及设计方面充分考虑深圳多雨水、南方多白蚁等运行环境恶劣的条件，如选用HDPE、防白蚁性能更好的高压电缆，选用防水密封性能更好的电缆附件，使外护套绝缘有更好的安全保障。

2、在电缆敷设、安装等环节高度重视施工质量。在土建施工、电缆准备、电缆敷设及安装过程中应加强现场监督检查力度，尤其要求电缆沟道内不能有尖锐物，电缆转弯半径足够、滑轮的布置要合理、敷设电缆的措施及技术要求要足够。

3、运行部门制定《110kV及以上等级电力电缆线路验收管理规定》，上报主管部门审核、颁布并实施，使越来越多参与高压电缆施工的施工单位及监理单位有详细、严格的执行标准，做到有章可循；运行部分严把验收关、杜绝电缆带病运行。

4、运行部门严格按预试规程对电缆线路进行预试，对外护套绝缘不合格的电缆线路争取停电机会进行外护套故障查找及修复。对于运行班组，还需在提高查找外护套故障效率方面采取措施。如采用较好的仪器、工具，更熟练掌握故障测试技术等。

5、高压电缆因为接地箱、接地线的被盗而引起外护套击穿的例子也有不少，所以在电缆防盗方面运行部门在组织、技术层面上应加大力度，保障电缆的安全运行。

6、积极推进高压电缆外护套在线检测技术的应用，通过实时对外护套电流的监测和报警，及时发现由以上故障而引起的电缆缺陷。通过电缆外护套检测在线监测系统中安装的温度监测装置，对电缆进行在线测温，运行人员通过电缆表面温度的异常变化实现对电缆外护套缺陷的及时掌控；同时，由于电缆表面温度反映电缆的荷载能力，可以通过对电缆温度的运行情况的了解，充分利用电能载荷的裕量，让电缆在安全的范围内实现最大负荷，提高电缆的经济运行。

结束语

电缆外护套对保障高压电缆的健康、安全运行发挥着重要的作用，从电缆外护套接地故障的的类型、原因仔细分析，不少都是人为原因所造成，而人为的原因实在是应该避免和减少的，再从设计、选型、施工、运行管理等方面加大力度，相信外护套的接地故障可以大幅度的减少。