电缆绝缘故障及解决方法

金毅

（广东电网惠州惠城供电局生产计划部配网综合班，广东 惠州 516001）

对于电缆绝缘而言，是评定电缆质量的重要参数，结合电力系统中不同工作器件的用电特性，电线电缆的生产制造需要满足一定的绝缘性，保证生产中绝缘性能可靠的因素主要有：绝缘偏心、绝缘系统伸率小、粘附力过大或过小等。并且随着时间逐渐推移，这些工作在自然环境中的电缆材料会因受到自然界多种不可抗力因素影响而使得绝缘性能降低，严重的可能会导致触电事故发生。减少和避免电缆绝缘故障能够帮助企业提高产品质量，使其能够保证电力系统更加安全稳定的运行，所以提高电缆绝缘性已经成为行业工程师一直都在思考的主要问题。

一、分析故障诱发原因

（一）分析线路故障问题

首先电缆在进行工作的过程中，由于电缆自身和电力系统的质量等问题，在不同线路的电缆同时出现故障的情况下，主变电站将会面临着级间切换。造成这种问题的原因主要是，如果同时发生故障，电力系统继电保护装置的响应时间将被延迟，保护电流将不会及时传输至分级的供电装置，主变电站将跳闸。其次过流保护器不敏感。电缆在实际运行的过程中，如果传输电流值比电缆端子位置的保护电流参数大的情况下，那么复杂电流将会超出电缆规定的承受范围，这样将会对保护器的灵敏度带来不同程度的影响。

（二）分析环境引发的故障问题

自然环境中，如果出现下雨，电缆长时间在雨水和黏土浸泡的情况下，将会对电缆外部的绝缘层产生一定的侵蚀，如果没有对这个问题及时地进行解决，那么可能会导致电缆受到污染，进而出现闪烁等问题。在雷电感应环境下，电缆故障的主要原因是直接击中造成的感应电流。从施工环境来看，主要的故障原因是电缆安装以及运输。例如，在电缆运输的阶段，可能会损坏外部保护层的情况。在此之外，电缆进行安装的过程中，没有根据电缆的工作特性执行标准测试操作，那么就会导致电缆出现涡流等问题。

二、分析故障问题

对于电力电缆而言，在进行制造和运输以及安装、长时间运行中会出现机械方面的作用和热作用，同时也会出现电场作用化学腐蚀等，导致电缆出现绝缘损坏问题，并且直接影响到电力系统安全运行，甚至还会国民经济发展和人民的日常生活。

（一）分析老化故障问题

一是热老化。热老化定义成为温度作用下绝缘材料的化学结构出现了裂解和水解等方面的变化，导致其材料的绝缘性能逐渐下降或者是失去的一个过程。热老化导致绝缘材料的电气性能和机械性能降低，减少绝缘寿命，同时绝缘材料的抗拉强度、弹性、强度、韧性等机械特征明显降低。当交联聚乙烯拉伸率下降到百分之一百时，材料寿命结束。此外局部放电和电能损耗会出现较大的热量，这也是出现热老化的主要原因。二是分析机械老化。固体绝缘系统处于制造和安设以及运转中，被各种类型的机械应力作用，所出现的老化便称之为机械老化，这种类型的老化需要一个造成绝缘材料机械微缺陷的外力或压力，这些外力或压力在长时间运转的作用下，导致小缺陷形成一个破裂并慢慢变大，一直到产生局部放电这类绝缘性能被完全破坏的现象，这类绝缘破坏的形式同时被称为：电——机械击穿。三是分析电老化。对于电老化而言，表示绝缘系统长时间在电场作用下产生的绝缘性能下降情况，其中包括由于绝缘击穿放电引起的化学和物力反应。绝缘材料在强电场下的电阻性能一般利用它的本征击穿场强表征，本征击穿强度指的是绝缘材料的理想击穿场强，但实际上受杂质混入、厚度效应、生产中产生的气泡厚度效应、材料的绝缘击穿强度比本征击穿强度小很多。四是分析光老化。长时间在室外的条件下进行工作，绝缘材料通过氧和光的综合影响，从而出现氧化导致绝缘性能降低的现象称为光老化。五是分析臭氧老化。绝缘材料是存在对臭氧敏感的特性，绝缘材料和自然界存在的抽样出现反应，进而产生的老化称为臭氧老化。六是分析生物老化。在一些潮湿的环境中，微生物在绝缘材料中大量进行繁殖，导致出现的损坏称之为生物老化。七是分析高能辐射老化。绝缘材料受到X射线、α 以及β 和γ 射线等产生的敷设老化，进而对其日后的使用带来直接影响。

（二）分析生产中的绝缘问题

一是外观不光滑。可能导致的因素主要是外观外皮绝缘质量存在问题，挤出温度较低以及生产线速度太高、模套清理不彻底或安装不规范；冷却过度；绝缘单线在滑槽中的位置不正确；绝缘单线在通道中擦伤。二是绝缘偏心。挤出机和冷却水槽线偏差，绝缘线第一节水槽中出现抖动，机头或者是模具清理并不彻底。模具安装不正确；模套尺寸过大或过小；绝缘单线在第一个牵引轮处没有完全冷却；绝缘单线跳出导管或滑轮；发泡层发泡过度。三是绝缘层伸率比较小。预热的温度比较低，色母料配比存在不正确，热水槽水文比较低，发泡层的发泡出现过度。四是绝缘层粘附力。绝缘层与导体间粘附力差；绝缘层与导体间粘附力过大。五是绝缘结构尺寸。结缘外径存在不稳定，发泡层泡发过度。

三、分析电缆故障查找方法

（一）分析故障分量法

对于故障分量而言，分为静态分量法和暂态分量法，前者主要是对故障进行静态分量，决定电缆线路的选择情况，在一切的稳态分量中，零序电流是比较常见的，如果存在故障问题，零序电流幅度将会随之增加，这与正常电缆线路的方向相反，并且其有效分量比后者高出很多。基于此，以简单的操作选择故障线时，能够使用有效分量、方向以及幅度。暂态的接地电流是瞬态电容电流和瞬感应电流两者的叠加，在暂态开始时，会对瞬态接地电流的特性产生很大影响，因此对故障查找的过程中，可以通过结合瞬变分量幅度和方向对其进行故障判断。

（二）分析小波神经网络法

对于这种方法而言，存在着较为强大的容错能力和提取故障特点能力，小波神经网络方法原理便是在故障问题设置故障条件，收集系统总线和故障的零序电流，将其作为样本进行相应处理，输入网络模型，根据故障信号的小波包值计算故障位置。另外，通过将神经网络和小波包相结合构造小波前神经网络，并计算出网络数据中获得小波包神经网络的距离测量值。

四、分析电缆绝缘问题解决措施

（一）绝缘老化故障解决措施

避免电缆绝缘老化主要可以从安装和使用方面进行入手分析，主要包括电线穿管敷设、电线截面积需要结合负载电流进行选择，同时要让电线长期负载工作；合理选择开关；使用中避免电线铺设在高温地方；尽量避免电线在潮湿环境下工作。

（二）外观不光滑故障解决措施

通过对挤出材料、稳定和生产速度以及模型等综合因素，科学调控和控制产品的外观，具体可以进行以下方面的操作：现场工艺技术人员检查绝缘材料有无质量问题；提高外皮挤出机加热温度；按规定的线速度生产；调整滑槽位置；检查单线通道，消除不良影响。

（三）分析绝缘偏心故障解决措施

精确调整热水槽的位置，检查排除导体和水槽等影响因素，停机拆除机头和模具，并且彻底进行清理，完成拆除之后还需要重新进行安装，检查确认模具规格；调整冷却水流量及冷却水与线芯位置；检查复位；检查发泡度。

（四）分析绝缘层伸缩率小的故障解决措施

要提高导体预热系数，检查色母配料表，不断加强热水槽水温，检查发泡层是否发泡过度。

（五）分析绝缘层粘附力故障解决措施

粘附力比较差，是需要提高导体的预热温度，如果粘附力出现了过大，那么需要降低导体预热温度。

（六）分析绝缘结构尺寸故障解决措施

重视注氮压力是否稳定，检查挤出机挤出是否稳定，检查并且调整注氮的压力，在实际上，电缆绝缘生产中每个步骤都会影响到电缆质量，比如工艺参数设定和材料准备以及模具安装、穿线操作等等。同时在设备运行过程中要随时观察火花仪检测，如发现有火花击穿现象，应向检验人员说明，在流水卡上做好信息传递，并在生产记录上注明盘号、火花点所在长度及数量。

（七）分析分布式温度检测方法

对于该检测系统而言，包括了三个组成内容，一是传感器；二是温度采集模块；三是计算机。计算机是通过转换模块的电缆连接到每个温度采集模块中，温度信息通过在整个温度采集模块中的传感器进行收集，并由计算机软件执行。它利用485 总线传送到计算机上，读取、处理并显示相应的温度数据。通过实时监测各电缆的温度情况，在电缆出现故障前警报，并且当发生故障时，可以快速检测到故障的位置。

（八）分析局部放电检测方法

电缆绝缘状态和局部放电量存在密切联系，局部放电的变化也是表面了电缆绝缘性能不理想，这样会损坏电缆的使用寿命。因此准确的测量电缆的局部放电情况，是确定电缆绝缘质量最为有效和理想的方法，局部放电测试是评估绝缘电缆绝缘状态的最优方法。

（九）分析绝缘介损的方法

测量介电损耗的方法可以对电缆的绝缘情况进行检测，这点和在线监测所有电容性设备的介电损耗方法是相同的，一般情况下介电损耗值能直接反映出常见的缺陷，单个且集中程度更高的缺陷，不会导致电缆上测得的介电损耗值发生明显变化。

总结：总而言之，电缆是作为电力行业主要的一个组成内容，在实际进行应用的过程中，依然存在相对较多的故障问题，例如绝缘故障问题，该故障问题的出现不仅会导致电缆的整体运行受到影响，同时也会对电力行业的整体发展带来较大的限制，因此在实际运行中，相关人员要提高故障的解决措施，保证电力电缆的整体运行水平，为电力行业长期稳定发展提供出相应的保障。