一起机械应力引发的电缆故障分析

陈伟玲 郑增辉 周小艳 孙飞

摘要：电力电缆具有占地小、可靠性高、维护量小等优点，一般敷设于土壤中或者室内、沟道中，基本不占用地上空间，广泛的应用于电力系统中，用以输送电能。因其故障率较低，日常维护量小，电力电缆的管理存在较多盲区，导致部分电缆运行工况逐渐下降，电缆故障带来的事故影响逐渐增大。本文通过分析一起机械应力引起的电缆绝缘疲劳事故，深入排查运维检修、验收各个环节中的缺失点，进而提高电缆的运行可靠性。

关键词： 机械应力;电力电缆;故障分析，疲劳

1.电力电缆在电力系统中的应用

随着社会的进步、城市化进程的推进，寸土寸金在当今城市中的效应愈发凸显，为了有效节约地上空间，合理利用城市土地资源，充分提高土地利用率，最大限度提高电能的输送能力，电力电缆在电力系统中得到广泛的应用。

资料显示，截止2010年底，国家电网公司系统内6kV-500kV在运电缆线路386768回，回路总长度为234166km[1]。随着城区供电需求的增加，电力电缆在电力系统的应用量也在逐年增加。在变电站内，电力电缆（动力缆）多用于所变（站用变）、电力电容器（无功补偿用）与开关柜之间，用以提供站内电能供给。

2.站用变电缆故障简介

2016年，某变电站35kV站用变开关柜间隔保险熔断，运行人员更换保险后，C相高压保险再次熔断。根据事件表现，工作人员判断站用变高、低压侧电缆存在接地情况，另外，站用变也存在运行异常嫌疑。通过对站用变进行外观检查，发现站用变外部绝缘壳体良好，无其他运行异常。联系到带电测试结果，并未发现其他异常信号。

工作人员遂办理工作票，对站用变进行停电试验，停电试验发现，站用变运行状况良好。在对电缆进行绝缘测试时，发现，电缆绝缘降低。

3站用变及电缆现场检查情况

3.1站用变现场检查情况

工作人员首先对站用变进行了电气试验，试验数据如表1所示。

由于正常运行状况下，站用变运行在5-6档，现场人员并未对站用变档位进行调整，根据测试结果，站用变的绝缘测试结果满足运行要求。电压比与直流电阻试验相比出厂试验数据，并无较大变化，亦满足运行标准要求。判断站用变并无故障。

3.2电缆现场检查情况

工作人员首先对低压电缆进行绝缘电阻进行测试，发现绝缘电阻合格。在对高压电缆进行测试时，发现高压电缆C相绝缘降低，相关测试结果如表2所示。

通过与A、B两相绝缘电阻的测试结果进行对比，发现，C相电缆对地的绝缘仅有0.4MΩ，极小于正常两相的绝缘电阻，遂判断高压C相电缆存在接地故障。

工作人员对C相电缆进行外观检查，发现，C相电缆伞裙最下端屏蔽线有少许黑色放电痕迹。遂对电缆接头进行解体查看，如图1所示。

为了找到电缆的接地故障点，工作人员对电缆伞裙下方进行了解体检查，现场照片如图2所示。

由图2可以看出，C相电缆外绝缘层已出现较为明显的破坏，在运行过程中，发生了击穿现象。通过对比图1、图2可以看出，电缆击穿点位于伞裙折弯处，存在较为严重的应力集中现象。长期的应力及运行环境，导致此处绝缘层发生疲劳，进而引起贯穿性的放电通道，电力电缆对接地体进行放电，放电时，流过C相电缆的电流急剧增加，造成开关柜柜内高压熔丝熔断。

4.电缆故障原因分析

经查阅运行资料，该电缆已运行14年，结合所变停电计划，电缆均按照正常的检修周期进行相关试验，并未发现运行异常。分析认為，电缆故障存在以下两种情况：

（1）早期电缆制作工艺不良，受制于现场施工条件，绝缘体处理时，存在间隙和杂质，内部泄漏电流超标，存在着运行隐患;

（2）电缆走向布置不合理。通过对电缆进行外观检查，发现，伞裙下方绝缘包覆位置正处于电缆折弯处，考虑到35kV电缆在急弯时存在较大的机械应力，机械应力集中引起金属、绝缘材料的老化，结合电应力、电场综合影响，绝缘材料逐渐老化，最终发生贯穿性的击穿放电。

5.结束语

电力电缆作为应用量较大的电力元器件，其结构、性能的掌握，需要现场运维检修人员慢慢学习，为了减低电力电缆事故率，应加强电力电缆的运维，主要体现在以下方面：

（1）加强电力电缆验收。对于现阶段的电力电缆，施工时应注意避免急弯，避免出现应力集中现象。

（2）加强对电缆的状态检测。除按照正常的检修周期，对电缆进行正常的电气试验外，运维检修人员应加强对电缆的带电检测，及早发现电缆运行隐患。对于老旧电缆，应缩短检测周期，密切关注电缆运行状况。

（3）综合分析异常原因。针对开关柜高压熔断器的熔断问题，运检人员举一反三，深入分析熔断器熔断的内在原因，排查到电缆的运行隐患，避免事故发生。

参考文献

[1] 赵健康，李文杰. 国家电网公司电力电缆运行情况报告[C] 第十三届全国工程电介质学术会议论文集 2011，31。

[2]王少华， 叶自强， 梅冰笑，等. 电力电缆故障原因及检测方法研究[J]. 电工电气， 2011（05）：48-51.

[3]肖德军. 研究电力电缆故障原因和检测方法[J]. 通讯世界， 2017（22）：92-93.

[4]庞丹， 戴斌， 田家龙，等. 电力电缆故障原因及检测方法研究[J]. 电子制作， 2016， 000（018）：86-86.