高压输电电缆典型缺陷及运维方案的研究与分析

【摘要】敷设于地下的高压输电电缆可充分利用土地资源，不影响美观且不易被外力破坏，因此在城市输电网中得到广泛应用，但长期接触土壤、潮气和水分，绝缘易遭受腐蚀渗透而引发各类故障。一旦发生故障，故障查询困难且带来不可估计的事故损失，因此如何快速有效判断高压输电电缆的运行状态并采取必要的运维方案，对预防中断供电具有十分重要的现实意义。

【关键词】高压输电电缆；典型缺陷；运维方案

统计显示，高压输电电缆容易发生缺陷的阶段为投入运行初期的1~5 年，造成原因主要是敷设安装不合格、电缆及附件质量不达标；运行中期的5~25 年，缺陷发生率较低，电缆本体和附件基本进入稳定期，电缆本体绝缘树枝状老化击穿和附件受潮而发生的沿面放电是造成缺陷发生的主要原因；运行后期，缺陷率再次上升，而绝缘老化、发热击穿并导致进水是造成缺陷率上升的主要原因。

1. 高压输电电缆本体缺陷及运维方案

1.1 高压输电电缆本体缺陷的分析

高压输电电缆本体缺陷主要包括如下几种：由施工损伤、白蚁咬食、外部硬物损伤（如放置在支架上的电缆，受到螺钉等硬物的长期磨损，在电磁力和热胀冷缩的作用下极易发生外护层破损）、制造缺陷及外力破坏等造成的外护层故障；由局部放电、制造质量不良、水树枝、电树枝、固有的电老化或热老化、外力破坏等引发的主绝缘故障；由金属护套密封不良或外力破坏而引发的电缆金属护套故障。

图1　外力破坏导致金属护套失效

例如某110kV 输电线路零序I 段动作跳闸，经故障测寻为A相接地，其余两相均有不同程度的损伤，后证实是由于某市政工程公司非法开挖施工顶管而损伤金属护套，导致运行中击穿（如图1 所示）。

1.2 相应运维方案

针对高压输电电缆本体缺陷的诱发因素，笔者认为可采取如下运维方案：优化局部放电测试及护层环流测试周期及方法，强化数据的综合分析，对电缆桥中电缆有无拖拉过紧现象进行定期查看，确认上下桥转弯位电缆保护措施是否足够；加强防止外力破坏的巡查力度，增强“施工安全技术交底表”使用效果及法律效力，并加强与市政有关单位的沟通和联系，对道路开挖信息进行共享；加强隐蔽工程的质量验收，施工单位在土建施工完成后全程拍照留底并移交运行单位，监理单位对电缆管材和支架进行现场抽检；提高电缆附件设计水平，特殊敷设环境（如顶管、桥梁）进行专项设计，并编制施工材料、施工质量等技术要求；针对蚁害重灾区开展蚁害专项防治，结合停电修复电缆外护层等；加强电缆走廊土建和电缆敷设中间验收，电缆走廊土建后不得遗留石头或木材等尖锐物，严格执行电缆外护套耐压试验，并及时修复施工中造成的电缆外护层损伤。

2. 高压输电电缆中间接头缺陷及运维方案

高压输电电缆中间接头缺陷包括导体连接故障、应力锥故障、沿面放电、绝缘老化、密封不良及过热故障等，如某110kV 输电线路距离加速、零序加速保护动作，开关跳闸，C 相故障。经故障测寻，故障点位于#03 接头处，解剖发现接头附件主体长端有16mm 长的小缺口一个，进一步解剖确定该点为产品质量因其的机械性开裂，非电机穿点，最终确认为应力锥内有气隙而导致接头击穿（如图2 所示）。

图2　电缆接头故障击穿点

针对性采取的运维方案为：对中间接头开展局部放电普测，发现疑似局部放电信号及时跟踪监测，必要时停电检修更换；加强审核认证电缆附件厂家安装工艺图纸；严格执行高压电缆施工准入许可制度，实行电缆工程安装追溯制度并作为电缆认证审核的年度业绩考核内容；结合历年发现的缺陷，完善电缆设备及相关配件的订货技术标准，把好电缆设备入口关；加强贯穿电缆全寿命周期的设备质量评估。

3. 高压输电电缆终端头缺陷及运维方案

3.1 高压输电电缆终端头缺陷的分析

第一，导体连接故障。终端头制作过程中导线电芯线与出线杆、出线鼻子间连接不良、打磨不平整，尤其是边缘处存在局部尖角及毛刺等，将加厚接头氧化膜，导致连接松动或开焊，最终接触电阻增加而致使绝缘损坏。

第二，应力锥制作不良。如果应力锥制作不良，内部有水分、气隙或杂质，以及绝缘距离不够、倒角不圆整等，都将使接头处电场分布不均而产生电场畸变。例如某110kV 输电线路B 相电缆终端头运行中发生爆炸事故，终端头炸的只剩光杆，应力锥解剖发现，应力锥曲线底部缺绝缘材料，有棱角分明的铜、铝屑平服地嵌入橡胶内。

第三，终端头漏油（气）。有些终端利用补油装置（压力箱）给予一定压力，如果电缆终端密封不良而产生漏油、漏气现象，终端头内部产生气隙而造成电场分布的改变，就会导致终端头内爬电距离变化而引发接头击穿。

第四，电缆终端头倾斜。在一些土壤含水量高的地区，土地沉降、机械振动或滑坡等都可能引发终端头倾斜，例如某输电线路#24 塔电缆塔上发现终端头及支撑金具出现不同程度的倾斜变形，分析后发现，是设计时没有考虑电缆走廊及电缆终端场的沉降，以及电缆构架材料抗弯特性与设计不合理造成的。

3.2 相应运维方案

具体说来：对电缆终端定期开展红外测温普测，发现疑似发热要及时跟踪监测，必要时停电检修更换；加强电缆附件厂家安装工艺图纸审核认证；结合历年发现缺陷来完善电缆设备及相关配件的订货技术标准，并严格执行高压电缆施工准入许可制度。

4. 高压输电电缆接地系统缺陷及运维方案

高压输电电缆接地系统缺陷主要包括：接地线的外皮被施工时的硬物或尖锐物碰伤，或接地线本身绝缘不够厚而造成外皮损伤，接地线上的薄弱点被感应电压击穿；电缆接地线环流异常增加，金属护套上出现静电化学腐蚀，破损处的水分和空气进入主绝缘而引发电树枝、水树枝和局部放电；接地箱防水密封性能不良而进水，造成接地电缆及电缆中间接头受潮损毁，严重时导致电缆接地系统失效。

针对性采取的运维方案为：定期开展高压电缆交叉互联系统试验，发现电缆护层电阻降低或降低趋势较快时跟踪监测，现场条件允许时及时开展金属护套接地点修复工作；加强线路验收管理，及时发现并处理交叉互联系统接线错误及金属护套多点接地等缺陷；加强线路巡视，及时发现接地线及回流线被盗或断线缺陷，并且红外测温过程中增加对接地线连接位置的测量，及时发现接地线接触不良而诱发的发热缺陷。

5. 结语

受高温、高电压、潮湿等长期作用，高压电缆运行环境相对恶劣而难免出现故障，直接影响到输电线路供电的节能性、安全性和经济性。近年来虽然我国高压输电电缆缺陷率逐年下降，但仍高出发达国家约10 倍，因此针对缺陷原因采取必要的运维策略就势在必行。

参考文献：

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[3] 张建飞. 输电电缆的安全管理与思考[J]. 通讯世界，2015（7）.

作者简介：张俊峰，（1969.12.10-），男，本科，河南南阳人，工程师，研究方向为输电电缆。