35kV高压单芯电缆故障分析及注意事项

35kV高压单芯电缆故障分析及注意事项

徐磊

国网江苏省电力有限公司连云港供电分公司江苏连云港222000

摘要：电力电缆是电力系统中传输和分配电能的主要元件之一，具有占地面积少、检修维护简单的特点，被企业广泛应用，但是电力电缆发生故障后，由于修复时间较长，将会给企业带来很大的经济损失。35kV及以下交联聚乙烯电缆在本公司电网系统中使用较多，因此故障频繁出现，对电缆故障进行原因分析和防范已是保障电网安全运行的当务之急。鉴于此，本文是对35kV高压单芯电缆故障分析及注意事项进行研究，仅供参考。

关键词：电力电缆；故障原因；防范对策

引言：35kV单芯电缆敷设损伤及接地方式施工不当，引发电缆故障，本文对故障原因进行深入分析，并结合初期故障（单相接地），提出解决办法。

一、故障原因分析如下

1、当多根单芯电缆平行敷设时，电缆间产生感应电压。假设电缆间轴向距离为lmm，每根电缆的平均半径为rmm，流经电缆的电流为IA，则在流经50Hz的交流时，每公里电缆的感应电压Ug=0.145I㏒（l/r），如电缆线路较长，则感应电压可能达到危及人身安全的程度。当电缆绝缘损坏时，在电缆的外皮、金属护套等都可能形成电流，并进一步引起电缆多处绝缘损坏。

2、在35kV高压单芯电缆缆芯中通过50Hz的交流时即产生交变磁场，该磁场会在电缆屏蔽层/金属护套上形成涡流，感应出一个电压，其电压大小与磁场强度及磁力线的变化率的大小成正比。如果铜屏蔽/金属护套出现多点接地，两接地点间则会形成一闭合回路，并产生感应电流，其大小与负荷电流成正比，数值可达数十安培，形成屏蔽层铜带/金属护套在通过较大电流时集中一点发热。电缆主绝缘层材质可耐受高压，却不能耐受高温，发热将造成绝缘逐渐老化损伤，尤其在屏蔽层与接地线连接处或外护套绝缘破损处容易烧毁主绝缘，继而发展为线芯接地（即单相接地）。

3、对电缆线路短、传输功率小的单芯电缆允许电缆两端接地，但环形电流作用在电缆头终端尾管的接地连接部位所产生的长期发热情况不可避免，对电缆头部位主绝缘造成潜在危害。

4、当线路发生不对称短路或遭受操作过电压、雷击过电压时，金属护套还会形成更高的电压，导致护层绝缘损坏。

5、电缆中间部位爆燃多因电缆敷设施工造成绝缘损坏引起。

二、防范措施

1、首先电缆在敷设过程中应注意不能使外护层破损，同时避免施工中电缆窝、折形成绝缘破损，造成屏蔽层/金属护层接地，电缆敷设完成后要检测屏蔽层/金属护层对地绝缘。

2、电缆头制作应严格按工艺技术要求进行，在选择品牌电缆头附件、严格控制现场工艺的基础上，按规范恢复受损电缆头。

3、电缆头制作完毕进行安装时应使受电端屏蔽层/金属护层可靠接地，而另一端悬空（或装设过电压保护器）。有中间接头的电缆也要保证各段电缆的屏蔽层/金属护层仅有单点保护接地。

4、当电缆穿过零序电流互感器时，电缆头的接地线应通过零序电流互感器后接地；由电缆头至穿过零序电流互感器的一段电缆金属护层和接地线应对地绝缘。

5、定期检测屏蔽层/金属护层接地点的对地电流，为了防止发生危险，长距离敷设35KV单芯电缆，需将电缆外皮和金属护套在适当地点接地，以限制感应电压值在下列范围以内：对于一般铠装电缆限制到12V，对橡套电缆限制到40V。

6、对35KV电缆进行直流耐压试验可能对电缆局部造成损伤。直流耐压试验对发现纸绝缘电缆缺陷十分有效，但对交联聚乙烯绝缘电缆则未必有效，而且还可能产生负作用，2006年电力设备交接试验标准规定，35KV电缆应采取交流耐压试验。

7、针对35KV系统单相接地，需采取以下措施及时发现故障点并有效抑制接地弧光：

（1）大力推广微机接地保护技术。35kV系统属小电流接地，由于接地保护一直未能很好解决，需要人工查找接地线路，时间长引发了一些相间短路，使事故扩大化。目前，随着技术的不断发展，国内外已实现了小电流接地系统继电保护的选择性，即当发生单相永久接地故障后，在整定的时间内可以自动跳开故障线路，极大的减少了35kV系统单相接地持续时间，从而大大降低了单相接地事故扩大化的概率。（2）要有能够抑制接地电弧的消弧线圈（用于架空线路）或消弧装置（用于电缆线路），同一供电系统中不得有两套消弧装置同时运行。。消弧装置中的熔断器、真空接触器应根据系统的对地电容电流合理配置。消弧线圈的分头调整，不能仅仅依据理论计算值，应根据实测电容电流值来调整。否则，由于计算误差大，造成消弧线圈发挥不了应有的作用。更为严重的是，有可能造成消弧线圈欠补偿，形成谐振过电压，从而产生负作用。容性电流测试工作应定期开展。老式手动消弧线圈除需停电调分头，不能自动跟踪补偿电网电容电流等缺点外，脱谐度也很难保证在10%以内，其运行效果不能令人满意。据国内外资料统计分析表明，采用老式手动消弧线圈补偿的电网，单相接地发展成相间短路的事故率在20%～40%之间，比采用自动跟踪补偿的电网高出3倍以上。因此，新上消弧线圈应装设自动跟踪补偿的消弧线圈。（3）当无法通过硬件设备判别故障回路时应及时采用拉路法进行排查，不得使系统长时间接地运行。

8、电缆工程质量控制

严格控制施工所用电缆的质量，施工电缆应具备电缆出厂合格证、产品检验记录、阻燃材料燃烧试验报告；电缆附件应选用正规厂家生产的优良级产品。电缆敷设时设置专人指挥，严格按工程设计或规范要求做好电缆保护层工作，把握好电缆的弯曲程度。电缆的验收一定要满足验收规范质量标准。

9、电缆高压试验注意事项

只做直流耐压试验，不做交流耐压试验，避免电缆绝缘中的气泡发生局部放电现象，使绝缘产生永久损伤。对于新电缆试验，在确保制作工艺无误的情况下，做一次耐压试验即可。对于运行较长时间的电缆，每次耐压试验可以逐步减少耐压时间。耐压试验是破坏性试验，每次试验都会对电缆的最薄弱环节造成损害，因此在条件允许的情况下，可不必做耐压试验或减少耐压次数，以延长电缆寿命。

10电缆故障抢修措施

从本公司的电缆故障抢修次数统计来看，有些电缆故障在同一处重复出现，这就要求抢修部门制定完善的电缆故障抢修预案，抢修负责人要在电缆故障发生后迅速查明原因并执行抢修预案。电缆附件安装应遵循“谁制作谁负责”的原则，明确责任制。在制作电缆头时，工艺要正确，严格执行全程安装技术监督，热缩管加热要充分，冷缩管抽拉要得当，电缆端部要充分密封，附件按厂家说明书安装，不能凭过往的经验制作，出现质量问题要及时与厂家联系，确定解决方案。电缆头电气连接时，要避免其受力过大造成线鼻子断裂，要保证电缆头屏蔽层的安全距离足够。

结束语

实践表明，提高电缆头制作工艺水平就能提升电缆的整体绝缘性，延长电缆使用年限；加强电缆运行维护管理是电缆安全运行的前提。

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