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国家电网电缆常见故障及原因分析

发布时间:2023-09-04 15:43  来源:网络转载  浏览人数:

摘要:近几年,国家对电网运行安全越来越重视。电力工程中电力电缆是其重要的组成部分,用于输配电。具有施工方便、绝缘性能好、供电可靠、操作维护简单以及提供电容提高功率等优点,但在使用中也存在电缆接头过热,保护层机械损伤,绝缘老化变质,引起过电压和谐波故障电缆故障,终端头和中间接头设计、电缆工艺和材料选择等问题,一旦发生电缆事故,不仅会给国家造成一定的财产损失,而且会危及人民的生命安全。基于此,本文从电网常见故障入手,分析了故障产生的原因及相应的对策,以期为电力行业提供帮助。
  
关键词:电网;电缆;故障;原因

一、电力电缆故障分析
  
1)电力电缆过负荷击穿。电缆在长期使用中经常处于持续不断的运行状态,这样的超负荷运行会造成电缆绝缘老化和半导体膨胀裂缝等缺陷,在没有及时发现的情况下,缺陷逐渐扩大,当电力负荷较大时,容易使得电缆线芯的温度上升,长期高温作用下,绝缘老化日益加剧,使用寿命缩短,逐步发展成电缆故障。

2)电缆头或中间接头材料问题。电缆接头使用材料的质量也对电缆故障有一定影响。很多企业为了追求利润,选用一些间隔较低的热收缩材料来进行施工。在操作过程中电缆本身会发热,由于电缆绝缘材料和电缆头材质不同,也会产生不同程度的热胀冷缩,长时间运行在电缆和电缆头材料之间会产生裂缝,造成电流外漏,电缆接头处通过漏电释放于半导体,造成电缆绝缘被击穿,引发电缆故障。

3)电力电缆因谐振过电压击穿。当一些回路多次作用于相同幅度的电压,每次都会造成一定程度的绝缘损坏,在正常操作期间导致绝缘降低,造成绝缘体薄弱,在谐波过电压超过电缆损伤部分的极限值,会造成电缆击穿。

4)电缆终端制作工艺。电缆终端电晕放电主要是因为电缆三芯分叉处距离较小,芯与芯之间的空隙形成一个电容,可导致相间或对地放电,长期放电会使电缆终端损坏。

二、电力电缆故障产生的原因分析
  
1)机械损伤。电缆出现故障的很大部分是由于最初安装时人为造成的机械损坏,或者是由于安装后附近电缆维修时造成的损坏。并且,如果损害严重时人们会及时维修,但是细微的损害却不能被及时发现或者及时处理,这样长时间后损伤部位就会逐渐扩大,绝缘体逐渐失去保护作用,造成损伤部位彻底崩溃形成故障。(2)绝缘老化变质。电缆绝缘由于其本身特性在电力运行长时间发热后会受到影响,自身绝缘能力会降低。调查显示,电缆故障中因绝缘体发生变化的故障为 19%。在电场作用下,电缆绝缘介质发生游离,使得绝缘能力降低;介质处于电离状态时,气隙中会产生臭氧,绝缘介质受到腐蚀。温度过高,绝缘会老化变质,电缆内气隙发生游离会导致局部过热,进而使得绝缘发生炭化。电缆过载情况下,电缆运行超出了最大负荷力。在电缆密集的区域,电缆通道、电缆沟如果通风情况不好,电缆及其附近的热力管会因为温度过高造成自身的损伤。

3)电缆外皮的腐蚀。电缆外皮腐蚀有化学腐蚀、电腐蚀两种。通常情况下,电腐蚀主要发生在电缆周围具有较强电力的情况下,大部分处于电缆周围的地下电场,受其影响电缆会发生电腐蚀。在设有电缆的地方,若存在煤气站、酸碱作业,会造成电缆发生化学腐蚀,进而产生电缆故障。

4)过电压。过电压具有电缆内部、大气过电压两种。相关研究表明,外界环境中电缆故障的发生主要是由大气过电压导致的。另外,电缆自身存在的问题也会造成电缆处于过电压时发生故障。

5)电缆绝缘物的流失。电缆施工时地下会因不同的地形导致电缆存在高低落差。在绝缘油向下流动的情况下,电缆的绝缘性会降低,进而造成电缆发生故障。这类故障主要发生于不滴流电缆、油浸渍纸电缆中。

6)设计和制作工艺不良。电缆属于需要重点保护的高危制造行业,要求设计、选材、施工都要严谨,体现其安全性,任何一个环节处理不当,都会对社会产生不良影响。但是有些企业在制造过程中追求经济效益而忽视了其安全性,具体来说,主要体现在这几个方面:电缆制造时的护层缺陷,在包装绝缘时出现裂纹损伤等缺陷;电缆配件制造缺陷,如铸铁有砂孔,陶瓷机械强度不够,附带材料质量不过关,以及后期工作人员绝缘材料的维护和管理疏忽,导致电缆绝缘材料潮湿等等。

三、电缆故障的防范对策
 
1)负荷监测。不同地区、不同时期电力负荷消耗量有着明显的差异,用电消耗量比较大的高峰期,电缆处于超负荷的状态,此时,如果电缆长期保持超负荷运行,就会对电缆造成很大程度的破坏,缩短了电缆的使用寿命。为了预防超负荷引起的电缆问题,应该在电缆运行的过程中实行人工监测,通过人工方法控制电缆中的负荷量,防止电缆长期超负荷。现阶段的负荷监测研究中,提倡在电缆中安装高性能的监测仪表,专门监测电缆的运行负荷,从负荷基础上保护好电缆的运行。(2)监控温度。温度对电缆的影响也比较大,高温会破坏电缆的运行状态,不利于确保电缆的稳定性。温度与负荷存在紧密的联系,负荷也会引起电缆高温的危险问题。当电缆需求量持续上升时,电缆上就会囤积大量的热量,破坏电缆的整体结构。针对电缆中的温度异常问题,需采取监控的方法,全方位地监控电缆运行过程中的温度状态,及时发现温度过高的情况并实施合理的处理手段。电缆的安装范围广,监控温度时会存在一些难度,应该把控好电缆的运行温度,预防温度失控而出现电缆故障。

3)预防腐蚀。电缆在电力系统中的运行距离长,部分电缆涉及到架空、暗埋等操作,促使电缆在运行期间面临着腐蚀的风险。地下埋设的电缆受到潮湿环境的影响最容易出现腐蚀。地下电缆会根据地下环境出现不同程度的腐蚀情况,因此就要实行电缆防腐蚀。电缆安装时应该提前做好防腐蚀的工作,保持干燥的安装环境,选择具有防腐蚀作用的土体,而且地下埋设的电缆不能接触化学、生物腐蚀的物质,必要时可以专门在电缆埋设时设置保护外套,防止出现腐蚀的问题。架空的电缆也要配置保护层,不论是地下埋设,还是架空电缆,都要定期做好巡检的工作,发现腐蚀问题后立即处理,避免出现大规模的腐蚀。

4)运行管理。电缆线路的运行管理能够预防电缆故障,防止电缆发生故障问题。电缆运行管理时每年最少开挖一次中间头井,检查井内电缆线路的质量与性能,重点检查电缆中是否有积水、锈蚀、杂物等问题;从电缆线路的安全角度上进行管理,排除电缆线路运行中的故障风险,全方位地安排好检修、维修工作。运行管理人员使用超声波局放测试设备、红外成像仪器等,检查电缆的终端头,检查终端头是否有局部放电、温度发热的问题。运行管理中把运行15年以上的电缆作为重点检测对象,电缆达到负荷高峰以前也要安排运行管理,确保电缆具备安全的运行条件,按照运行管理计划为电缆安排震荡波局放试验,还要在电缆中安装好馈线自动化开关,当电缆发生故障后,馈线自动化开关可以快速地隔离故障。电缆故障预防期间利用运行管理的方法管理好电缆中的所有设备,比如继电保护器,确保各项设备在电缆中的可靠性,降低电缆故障的发生概率。

 

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