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【摘要】：随着社会的不断发展，电力电缆供电以其安全、可靠、稳定、不影响城市美化硬化等优点被城镇配电网广泛采用，现已成为满足城镇负荷增长和城镇建设要求的必然发展趋势。文章分析了某单位一根 35 kV 的单芯电力电缆在运行过程中于同一部位先后两次发生烧毁事故，寻找出事故发生的原因，并提出处理措施及建议，以确保供电系统安全运行。
【关键词】：电力电缆；金属屏蔽；短路；绝缘；击穿
中图分类号：F406文献标识码： A 文章编号：
0、引言
电力电缆作为传输电能、分配电能的重要组成部分，具有高可靠性、大分布电容、低维修量等特点，广泛应用在各种传输线路中。但是随着近些年国家对电能的不断需求，电力电缆的安全性也逐渐成为业内人士关注的热点。据有关数据显示：我国每年发生电力电缆击穿事故达上百余起，造成上万元的经济损失，为国家和社会的正常发展带来了隐患。本文结合具体的电力电缆击穿事故进行分析，提供切实有效的处理措施。
1、电缆故障多发点及原因
1.1、电缆故障多发点
一根电缆敷设安装完毕, 一旦通电就形成一个强大的电场, 电流、电压随时随地都在寻找薄弱环节突破。总结各单位已出现的电缆故障及以往的工作经验, 一般电缆最容易出故障之处多在电缆的中间连接头和终端头及其附近, 特别是中间连接头的制作要求更高, 故存在事故的隐患的可能性更大。另外, 如电缆安装质量不高, 电缆受到外部机械创伤或者长期过负荷运行也同样会造成电缆故障率的升高。
1.2、电缆故障产生的原因
由电缆的中间连接头、终端头的制作质量不高而造成的制作过程中, 如果半导电层爬电距离处理不够, 制作时热收缩造成内部含有杂质、汗液及气隙等, 在电缆投入运行后, 都将使其中的杂质在强大电场作用下发生游离, 产生树枝放电现象。另外, 制作过程中, 如果导线压接质量不好, 使接头接触电阻过大而发热, 或热收缩过度等造成了绝缘老化, 从而使绝缘層老化击穿, 导致电缆接地短路或相间短路, 使电缆头产生“放炮”现象, 同时伤及附近的其他电缆。
1.2.1电缆终端或中间连接头的金属屏蔽接地不完善造成的对电缆的金属屏蔽而言, 在一般交联电缆上要有两点接地, 且接地电阻值应小于规定值, 其目的是为了限制感应过电压保护电缆。如果接地电阻值超标很多, 当电缆及接头受到过电压时, 会感应产生更高的过电压, 进而引起绝缘部分的老化击穿。同时,电缆的接地故障引起的系统过电压造成电缆的再次故障的可能性也仍然存在, 后果也是比较严重的。
1.2.2电缆的安装质量不高造成的故障电缆的安装质量主要指在电缆的敷设和安装过程中, 电缆沟底未铺垫砂子或软土, 也未加水泥或砖块的盖板, 电缆在电缆沟中被石块或重物挤压,电缆的弯曲半径过小等都可能使电缆受到机械外伤。而这种机械外伤处是电缆十分明显的故障点。
1.2.3电缆长期过负荷运行也会导致故障根据水电部的技术规程规定, 各种规格的电缆在环境温度为25°C时, 其载流量都有十分明确限制指标。在冬季由于环境温度低,电缆的运行条件好一些; 夏季来临, 环境温度较高时, 散热不好, 如果电缆再处于过负荷运行时,电缆本身就会发热, 长期的过负荷运行造成电缆长期发热, 加之散热又不好, 势必加剧整根电缆的绝缘的老化, 留下事故的隐患。
2、案例分析
从四总降至 35 kV 区域变电站线路全长为 1 700 m，有两路电缆（4F4 和 4F10），每路 9 根电缆（型号为：ZRYJV-26/35 1*400）,每相有 3 根电缆关联运行，双回路供电。35 kV 电缆途经电缆沟、电缆竖井和电缆桥架，发生故障的电缆均在桥架上。四总降的 35 kV 母线采用了带有专用断路器的中性点经小电阻接地方式，4F4 电缆采用一端接地，另一端悬空的接地方式，接地点在四总降的高压开关柜内。四总降与区域变电站都有接地网，通过电缆沟及桥架沿路用扁钢与圆钢相焊接。电缆在桥架上的排列方式如图 1 所示。
2.1、事故情况
第一次事故发生在 2005 年 1 月 7 日晚上 8 时。事故前 4F4 空载，4F10 带小负载。4F4 首先发生单相接地短路，之后 45 秒事故发展为三相短路故障。在离四总降约230 m 处的 4F4 三相电缆同一部位击穿损坏，在离四总降约 200 m 处的 4F4 的 B 相电缆出现护套和外绝缘有环状烧伤痕迹，宽度约 20 mm，深 5 mm 左右。事故后，更换击穿点至四总降电缆 240 m，修复后进行 1.6 U0 共 60分钟的交流耐压试验，符合要求后投入运行。第二次事故发生在 2005 年 6 月 11 日早上 5 时。事故前 4F4 空载，4F4 线路首先发生单相接地，不久发展为相间短路。离四总降 260 m 处 4F4 的 B 相电缆击穿起火，同时引起相间短路。
2.2、电缆解剖试验
在 B 相和 C 相取两段 3 m 电缆进行解剖，发现 B 相电缆的金属屏蔽绕包有零搭盖处，同时发现有断裂现象。解剖 B 相 3 m 电缆，发现金属屏蔽共有 21 处断裂。解剖 C 相电缆未发现金属屏蔽断裂现象。
2.3、事故原因
2.3.1电缆的金属屏蔽损坏
从上述试验可知，造成两次事故的主要原因是由电缆金属屏蔽断裂引起。电缆的金属屏蔽可采用铜带屏蔽、金属丝编织屏蔽、铜丝屏蔽、金属套或组合结构等形式。除了具有屏蔽电场的作用外，它同时作为短路故障时短路电流的回路。电缆在击穿前 4F4 空载，即 35 kV 电缆线路中只有电压，没有电流渡过。如果铜带断裂，由于电缆采用单端接地方式，造成金属屏蔽悬浮引起电气连接断开，有部分铜带悬浮，铜带间隙之间有感应电位差可能会导至铜带间隙放电，长期这样就会使间隙周围的护套与绝缘受损，形成环状烧伤。也可能导致悬浮铜带感应电压过大，铜带对桥架放电，造成电缆的损伤。
2.3.2铜带断裂
铜带断裂有多种原因，由于 B 相电缆用铜带本身原因，可能工艺未控制好，造成材质较硬，伸长率小。在生产过程中，敷设过程可能使铜带断裂，甚至在正常运行过程中或者接地短路事故中由于电缆发热膨胀也可能损坏铜带。
2.3.3电缆采用单端接地方式
由于电缆采用单端接地方式，电缆的电缆金属屏蔽不能有断裂，否则会造成电缆金属屏蔽悬浮，给系统安全带来隐患。
2.3.4电缆在桥架中的排列方式错误电缆的正确连接应如图 1 所示。在图 1 中，三条电缆三相相位差为 120。三相电流平衡，即三相合成电流为零，在电缆屏蔽层中无磁力线通过。
2.3.5同相并联的三条电缆长度不同
由于同相并联的三条电缆长度不同，引起电流分配不均，也是导致事故发生的原因。
2.4、事故处理及建议
2.4.1检查屏蔽状况
检查所有电缆的金属屏蔽状况，如果采用和故障电缆（B 相）相同的铜带作为金属屏蔽，应以更换，消除隐患。
2.4.2增加回流线
配置平行于高压单芯电缆线路、具有两端接地使感应电流形成回路的导线。
2.4.3调整排列方式
要重新调整电缆在桥架上的排列方式。
2.4.4调整电缆预留长度
调整每相并联的三条电缆的预留长度，使三条电缆长度相同，确保三条电缆的电流分配基本相等。
2.4.5采用铜丝屏蔽
建议采用钢丝屏蔽代替铜带绕包屏蔽，且电流不是沿轴向流动，而是绕轴心成螺旋流动，引起电感，导致感应电动势增加，降低电缆的传输容量。所以，大截面电缆、出口电缆应采用铜丝屏蔽这样不但使用方便，还能使较大的故障电流通过。
3、结束语
从以上分析可知，引起电缆击穿的主要原因是由于电缆的金属屏蔽多点断裂造成的，但造成电缆的金属屏蔽多点断原因较为复杂，有可能是制造原因，也可能是由于施工原因引起。因此，我们在使用高压电力电缆时，应在电缆的设计选型、产品的制造及电缆的施工等方面严格把关。
参考文献
[1] 郝建军，马宏继，段静茹.变电站 35 kV 电缆头击穿事故原因分析及处理[J].内蒙古电力技术，2009，（S1）.
[2] 贾欣，曹晓珑，喻明.单芯电缆计及护套环流时载流量的计算[J].高电压技术，2001，（1）.
[3] 段肖力，汤美云，林峰，等.220 kV 电缆中间接头主绝缘击穿事故分析[J].高压电器，2009，（6）.
【关键词】：电力电缆；金属屏蔽；短路；绝缘；击穿
中图分类号：F406文献标识码： A 文章编号：
0、引言
电力电缆作为传输电能、分配电能的重要组成部分，具有高可靠性、大分布电容、低维修量等特点，广泛应用在各种传输线路中。但是随着近些年国家对电能的不断需求，电力电缆的安全性也逐渐成为业内人士关注的热点。据有关数据显示：我国每年发生电力电缆击穿事故达上百余起，造成上万元的经济损失，为国家和社会的正常发展带来了隐患。本文结合具体的电力电缆击穿事故进行分析，提供切实有效的处理措施。
1、电缆故障多发点及原因
1.1、电缆故障多发点
一根电缆敷设安装完毕, 一旦通电就形成一个强大的电场, 电流、电压随时随地都在寻找薄弱环节突破。总结各单位已出现的电缆故障及以往的工作经验, 一般电缆最容易出故障之处多在电缆的中间连接头和终端头及其附近, 特别是中间连接头的制作要求更高, 故存在事故的隐患的可能性更大。另外, 如电缆安装质量不高, 电缆受到外部机械创伤或者长期过负荷运行也同样会造成电缆故障率的升高。
1.2、电缆故障产生的原因
由电缆的中间连接头、终端头的制作质量不高而造成的制作过程中, 如果半导电层爬电距离处理不够, 制作时热收缩造成内部含有杂质、汗液及气隙等, 在电缆投入运行后, 都将使其中的杂质在强大电场作用下发生游离, 产生树枝放电现象。另外, 制作过程中, 如果导线压接质量不好, 使接头接触电阻过大而发热, 或热收缩过度等造成了绝缘老化, 从而使绝缘層老化击穿, 导致电缆接地短路或相间短路, 使电缆头产生“放炮”现象, 同时伤及附近的其他电缆。
1.2.1电缆终端或中间连接头的金属屏蔽接地不完善造成的对电缆的金属屏蔽而言, 在一般交联电缆上要有两点接地, 且接地电阻值应小于规定值, 其目的是为了限制感应过电压保护电缆。如果接地电阻值超标很多, 当电缆及接头受到过电压时, 会感应产生更高的过电压, 进而引起绝缘部分的老化击穿。同时,电缆的接地故障引起的系统过电压造成电缆的再次故障的可能性也仍然存在, 后果也是比较严重的。
1.2.2电缆的安装质量不高造成的故障电缆的安装质量主要指在电缆的敷设和安装过程中, 电缆沟底未铺垫砂子或软土, 也未加水泥或砖块的盖板, 电缆在电缆沟中被石块或重物挤压,电缆的弯曲半径过小等都可能使电缆受到机械外伤。而这种机械外伤处是电缆十分明显的故障点。
1.2.3电缆长期过负荷运行也会导致故障根据水电部的技术规程规定, 各种规格的电缆在环境温度为25°C时, 其载流量都有十分明确限制指标。在冬季由于环境温度低,电缆的运行条件好一些; 夏季来临, 环境温度较高时, 散热不好, 如果电缆再处于过负荷运行时,电缆本身就会发热, 长期的过负荷运行造成电缆长期发热, 加之散热又不好, 势必加剧整根电缆的绝缘的老化, 留下事故的隐患。
2、案例分析
从四总降至 35 kV 区域变电站线路全长为 1 700 m，有两路电缆（4F4 和 4F10），每路 9 根电缆（型号为：ZRYJV-26/35 1*400）,每相有 3 根电缆关联运行，双回路供电。35 kV 电缆途经电缆沟、电缆竖井和电缆桥架，发生故障的电缆均在桥架上。四总降的 35 kV 母线采用了带有专用断路器的中性点经小电阻接地方式，4F4 电缆采用一端接地，另一端悬空的接地方式，接地点在四总降的高压开关柜内。四总降与区域变电站都有接地网，通过电缆沟及桥架沿路用扁钢与圆钢相焊接。电缆在桥架上的排列方式如图 1 所示。
2.1、事故情况
第一次事故发生在 2005 年 1 月 7 日晚上 8 时。事故前 4F4 空载，4F10 带小负载。4F4 首先发生单相接地短路，之后 45 秒事故发展为三相短路故障。在离四总降约230 m 处的 4F4 三相电缆同一部位击穿损坏，在离四总降约 200 m 处的 4F4 的 B 相电缆出现护套和外绝缘有环状烧伤痕迹，宽度约 20 mm，深 5 mm 左右。事故后，更换击穿点至四总降电缆 240 m，修复后进行 1.6 U0 共 60分钟的交流耐压试验，符合要求后投入运行。第二次事故发生在 2005 年 6 月 11 日早上 5 时。事故前 4F4 空载，4F4 线路首先发生单相接地，不久发展为相间短路。离四总降 260 m 处 4F4 的 B 相电缆击穿起火，同时引起相间短路。
2.2、电缆解剖试验
在 B 相和 C 相取两段 3 m 电缆进行解剖，发现 B 相电缆的金属屏蔽绕包有零搭盖处，同时发现有断裂现象。解剖 B 相 3 m 电缆，发现金属屏蔽共有 21 处断裂。解剖 C 相电缆未发现金属屏蔽断裂现象。
2.3、事故原因
2.3.1电缆的金属屏蔽损坏
从上述试验可知，造成两次事故的主要原因是由电缆金属屏蔽断裂引起。电缆的金属屏蔽可采用铜带屏蔽、金属丝编织屏蔽、铜丝屏蔽、金属套或组合结构等形式。除了具有屏蔽电场的作用外，它同时作为短路故障时短路电流的回路。电缆在击穿前 4F4 空载，即 35 kV 电缆线路中只有电压，没有电流渡过。如果铜带断裂，由于电缆采用单端接地方式，造成金属屏蔽悬浮引起电气连接断开，有部分铜带悬浮，铜带间隙之间有感应电位差可能会导至铜带间隙放电，长期这样就会使间隙周围的护套与绝缘受损，形成环状烧伤。也可能导致悬浮铜带感应电压过大，铜带对桥架放电，造成电缆的损伤。
2.3.2铜带断裂
铜带断裂有多种原因，由于 B 相电缆用铜带本身原因，可能工艺未控制好，造成材质较硬，伸长率小。在生产过程中，敷设过程可能使铜带断裂，甚至在正常运行过程中或者接地短路事故中由于电缆发热膨胀也可能损坏铜带。
2.3.3电缆采用单端接地方式
由于电缆采用单端接地方式，电缆的电缆金属屏蔽不能有断裂，否则会造成电缆金属屏蔽悬浮，给系统安全带来隐患。
2.3.4电缆在桥架中的排列方式错误电缆的正确连接应如图 1 所示。在图 1 中，三条电缆三相相位差为 120。三相电流平衡，即三相合成电流为零，在电缆屏蔽层中无磁力线通过。
2.3.5同相并联的三条电缆长度不同
由于同相并联的三条电缆长度不同，引起电流分配不均，也是导致事故发生的原因。
2.4、事故处理及建议
2.4.1检查屏蔽状况
检查所有电缆的金属屏蔽状况，如果采用和故障电缆（B 相）相同的铜带作为金属屏蔽，应以更换，消除隐患。
2.4.2增加回流线
配置平行于高压单芯电缆线路、具有两端接地使感应电流形成回路的导线。
2.4.3调整排列方式
要重新调整电缆在桥架上的排列方式。
2.4.4调整电缆预留长度
调整每相并联的三条电缆的预留长度，使三条电缆长度相同，确保三条电缆的电流分配基本相等。
2.4.5采用铜丝屏蔽
建议采用钢丝屏蔽代替铜带绕包屏蔽，且电流不是沿轴向流动，而是绕轴心成螺旋流动，引起电感，导致感应电动势增加，降低电缆的传输容量。所以，大截面电缆、出口电缆应采用铜丝屏蔽这样不但使用方便，还能使较大的故障电流通过。
3、结束语
从以上分析可知，引起电缆击穿的主要原因是由于电缆的金属屏蔽多点断裂造成的，但造成电缆的金属屏蔽多点断原因较为复杂，有可能是制造原因，也可能是由于施工原因引起。因此，我们在使用高压电力电缆时，应在电缆的设计选型、产品的制造及电缆的施工等方面严格把关。
参考文献
[1] 郝建军，马宏继，段静茹.变电站 35 kV 电缆头击穿事故原因分析及处理[J].内蒙古电力技术，2009，（S1）.
[2] 贾欣，曹晓珑，喻明.单芯电缆计及护套环流时载流量的计算[J].高电压技术，2001，（1）.
[3] 段肖力，汤美云，林峰，等.220 kV 电缆中间接头主绝缘击穿事故分析[J].高压电器，2009，（6）.