110kV电缆故障分析及预防措施研究

110kV电缆故障分析及预防措施研究

尚云飞

浙江宏升电气工程有限公司  浙江嘉兴  314000

摘要：110kV电缆是电力系统中重要的输电设备，其故障不仅会导致电力供应中断，还可能造成严重的经济损失和安全事故。本文通过分析110kV电缆存在的问题，总结了常见的故障类型及其原因，并提出了相应的预防对策。这些措施包括加强电缆材料的研发、优化电缆敷设和保护方式、提升施工和监测技术，以及建立完善的维护体系。通过综合运用这些策略，可以有效提高110kV电缆的可靠性，确保电力系统的稳定运行。

关键词：110kV电缆；故障分析；预防措施；电力系统；可靠性

引言：110kV电缆作为城市电网中的关键输电设备，在保障电力供应稳定方面发挥着不可替代的作用。然而，由于电缆运行环境复杂，故障发生率较高，一旦发生故障，不仅会影响电力系统的稳定性和可靠性，还会给社会经济发展和人民生活带来不利影响。因此，深入分析110kV电缆的故障原因，总结故障预防和处理经验，对于提高电缆运行可靠性、保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。

一、110kV电缆故障分析及预防措施研究的意义

（一）确保电力系统的稳定运行

电力系统（如图1）是国民经济和社会发展的重要基础设施，其稳定运行直接关系到各行各业的正常生产生活。110kV电缆作为电力系统的重要组成部分，其运行状况将直接影响电力系统的可靠性和稳定性[1]。通过分析110kV电缆的故障原因，采取有效的预防措施，可以最大限度地减少故障发生，提高电缆运行可靠性，从而保障电力系统的稳定运行。

图1 电力系统

（二）提高电缆运营的可靠性

110kV电缆运行环境复杂，受多种因素影响，如电缆材料老化、外部环境干扰、施工质量问题等，都可能导致电缆发生故障。通过分析这些故障的成因，总结故障规律，制定针对性的预防措施，可以有效提高电缆运营的可靠性，延长电缆的使用寿命，减少故障发生频率[2]。

（三）减少经济损失和安全事故

电缆故障不仅会导致电力供应中断，影响社会正常生产生活，还可能引发严重的经济损失和安全事故。据统计，每次110kV电缆发生故障，平均经济损失可达数百万元，严重时甚至会威胁人身安全。深入研究电缆故障成因，采取有效的预防对策，可以最大限度地减少故障发生，避免因电缆故障造成的重大经济损失和安全隐患[3]。

二、110kV电缆存在的问题

（一）电缆老化问题

电缆老化是引起电缆故障的主要原因之一。随着运行时间的增加，电缆绝缘材料会逐渐老化，机械强度下降，绝缘性能降低，最终导致电缆故障。这种老化现象在高温、高湿、腐蚀性气体等恶劣环境下尤为明显。110kV电缆常用的绝缘材料包括交联聚乙烯（XLPE）（如图2）、乙丙橡胶（EPR）等[4]。这些材料在长期运行过程中，受到电场、热场、机械应力等因素的影响，会发生化学结构和物理性能的变化，导致绝缘性能下降。例如，XLPE绝缘在高温下可能发生交联度降低、支链断裂等现象，导致绝缘强度下降，增加击穿风险。电缆的半导电屏蔽层在防止空间电荷聚集、均匀电场分布等方面起着重要作用。然而，半导电材料在长期运行中也会老化，导电性能下降，屏蔽效果变差。老化的半导电层还可能与绝缘层分离，在界面处形成空隙，成为电荷聚集点和放电源，加速绝缘劣化[5]。

（二）外部环境影响

电缆运行环境复杂多变，常受到各种外部因素的影响，如自然灾害、人为破坏、动物啃咬等。这些因素可能导致电缆绝缘受损、护套破裂、线路断裂等故障，严重影响电缆的运行安全。强降雨、洪水、地震等自然灾害可能导致电缆线路受损，引发故障。暴雨引发的山体滑坡、泥石流等地质灾害，可能冲毁电缆沟，导致电缆悬空、折断等损伤；洪水淹没电缆沟，可能造成电缆绝缘受潮、水树发生等问题；地震引发的地裂、断层错动等，也可能使电缆线路断裂、变形[6]。施工活动、盗窃、人为破坏等因素也会给电缆带来严重影响。在电缆线路附近进行的各种开挖、钻探、爆破等施工作业，可能对电缆造成机械损伤，甚至导致电缆断裂；电缆材料被盗窃，也会直接破坏电缆结构，影响其运行安全；人为的故意破坏行为，如打击报复等，更是电缆安全的巨大威胁。

图2 交联聚乙烯（XLPE）电缆

（三）施工质量问题

电缆敷设时，如果沟深不够、沟底不平整、转弯半径过小等，都可能给电缆带来机械应力，导致护套、绝缘受损。直埋敷设时，电缆与地面摩擦、碰撞也可能损伤护套。敷设时缺少必要的防腐、防震等保护措施，也会加速电缆劣化。

电缆连接处是故障多发点，如果连接质量不合格，容易产生过热、放电等问题。例如，电缆截面积选择不当，导致过负荷运行；绝缘处理不到位，在界面处形成空隙；屏蔽层连接不良，削弱屏蔽效果；接头填料不实，容易吸潮等。

（四）监测和维护不足

电缆在线监测技术包括分布式光纤测温、局部放电检测、故障定位等。其中，分布式光纤测温可以实时监测电缆沿线温度分布，及时发现温度异常点；局部放电检测可以发现绝缘初期缺陷，预防严重故障；故障定位则是在电缆发生故障后，快速确定故障点位置，减少检修时间。然而，受限于投资和技术条件，目前许多电力企业的电缆在线监测系统还不完善，难以全面、准确地掌握电缆运行状况。电缆日常运行维护包括定期巡视、红外测温、护层防腐等措施。但在实际工作中，这些措施往往流于形式，巡视频率不高，覆盖不全面，记录不详细，隐患发现不及时。日常维护质量不高，使得电缆故障征兆容易被忽视，错过最佳处理时机。

三、110kV电缆故障的预防对策

（一）加强电缆材料的研发

交联聚乙烯是目前110kV电缆的主流绝缘材料，应在保持其优异电气性能的基础上，进一步提升其耐热性、抗老化性、机械强度等。例如，采用纳米复合、共聚改性等技术，开发出高纯度、高交联度、低损耗的特种交联聚乙烯材料。针对高温、高海拔等特殊环境，还可开发耐高温绝缘材料如聚酰亚胺等。

半导电屏蔽材料的导电性、均匀性、与绝缘层的粘合性等都影响着电缆的使用性能。应加强半导电材料的改性和优化，如采用高导电碳黑、石墨烯等导电剂，提高屏蔽材料导电性和稳定性；优化配方和工艺，改善屏蔽层与绝缘层的界面结合强度，减少界面缺陷。电缆防水材料如铝塑复合带、防水绕包带、防水堵头等，对阻止水分进入电缆内部至关重要。应研究开发阻水性更强、与护套粘合更牢固的新型防水材料，从材料配方、结构设计等方面提升其防水性能和可靠性。

（二）优化电缆敷设和保护措施

在电缆路径选择时，应尽量避开不利地质条件区域，如软弱地基、高腐蚀性土壤、易发生地质灾害的区域等。对于已敷设在这些区域的电缆，应采取必要的防护和监测措施。此外，电缆路径还应避开人为活动频繁的区域，减少电缆受到意外损伤的可能。对于直埋敷设的电缆，应在电缆沟内铺设足够厚度的细砂等缓冲材料，减少土壤沉降、塌方等造成的机械应力。在电缆与沟壁之间设置隔离板，避免电缆与土壤直接接触引起腐蚀。沿电缆线路设置明显标识，提醒人们注意保护。电缆隧道（沟）应具备良好的防水、排水措施，避免雨水、地下水渗入对电缆造成损害。在易发生洪水、山体滑坡等灾害的区域，应加固电缆隧道（沟）结构，提高其抗灾能力。电缆隧道（沟）应配备温湿度控制、通风消防等设施，定期进行环境监测和维护。

（三）提升电缆施工和监测水平

电力企业应根据国家标准和行业规程，结合自身实际，制定完善、可操作的电缆施工规范和作业指导书，明确各工序的技术要求和质量标准。规范应涵盖电缆敷设、接头制作、终端安装、绝缘包扎等各个环节，特别是要细化接头、终端等薄弱部位的施工要求。施工人员的技术水平和责任心直接关系到电缆施工质量。应定期开展施工人员的技能培训，提高其技术水平和质量意识。建立施工人员上岗资格认证制度，只有通过培训和考核的人员才能上岗操作。加强现场管理，严格执行施工规范，确保每道工序都符合质量要求。合理采用新材料、新设备、新工艺，能有效提高电缆施工质量和效率。例如，采用机械化敷设设备，减少电缆与地面的摩擦；采用预制接头，提高接头制作精度和一致性；采用热缩型或冷缩型终端，简化安装工艺，提高密封性能等。及时总结和推广先进适用的施工工艺，不断提升施工水平。

（四）健全电缆运维管理体系

要减少电缆故障，延长电缆寿命，必须建立覆盖全寿命周期的电缆运维管理体系，加强运行环节的各项管理工作。制定电缆巡视检查制度和操作规程，明确巡视内容、频次、方法、记录格式等要求。将设备巡检、环境巡检、线路特殊段巡检等内容相结合，及时掌握电缆沿线的设备状态、环境情况等。利用红外测温、超声检测等技术手段，加强对接头、终端等部位的巡检。针对运行一定时间的电缆，要定期开展全面的状态评估。依据电缆参数、检测数据、运行环境、历史故障等信息，建立电缆状态评估和故障风险评估模型，得出电缆健康水平和风险等级。以评估结果为依据，制定电缆状态级检修和更换计划，加强对关键风险点的管控。针对状态评估中发现的问题和隐患，要制定有针对性的电缆检修计划。根据缺陷类型和严重程度，确定检修方式、时间、内容等。加强检修过程管理，规范检修操作流程，强化质量验收，确保检修效果。及时总结检修经验，完善检修标准和规程。

结语：

110kV电缆是保障电力系统安全稳定运行的关键设备，其故障问题不容忽视。本文分析了110kV电缆存在的主要问题，提出了从电缆材料、敷设保护、施工监测、运维管理等方面采取的预防对策。这些措施的有效实施，将极大提升110kV电缆的可靠性，减少故障发生，为安全可靠的电力供应提供坚实保障。电力企业应高度重视电缆故障预防工作，加大资金和技术投入，不断总结经验教训，持续完善各项管理措施，推动110kV电缆长周期、高质量、零故障运行。

参考文献：
[1]丁晶,王磊,丁振华,解江涛,李亮.特高压站110 kV电抗器故障分析及预防措施[J].电工技术,2023(5):179-181+185.

[2]许勇.110kV电缆故障分析及预防措施[J].科技与创新,2014(12):14-15.

[3]王辰霞,姚莎莎.110kV电力电缆故障原因分析及预防措施[J].山东工业技术,2018(21):196-196.

[4]张鸣,周荣斌,张文亮.110kV康大线风偏故障分析及预防措施[J].广东输电与变电技术,2008(2):40-42.

[5]周路遥,王少华,刘浩军,曹俊平,杨勇.110kV海缆终端外绝缘故障分析及预防措施研究[J].电工电气,2018(5):42-45.

[6]刘锐.浅析供电企业10kV配电线路的故障分析以及预防措施研究[J].科技与创新,2016(21):159-159.