高压电力电缆外护套故障修复新方法研究

祝晋尧，严敬汝，谷 冉，成洪刚

(1.国网石家庄电力公司，河北 石家庄 050022；2.国网河北省电力有限公司电力科学研究院，河北 石家庄 050021)

高压电力电缆因其占地面积小、环境影响低的工程特性，受到地铁、大型工矿产业[1、2]及各类有大容量用电需求企业的青睐。但高压电力电缆依据自身特性[3]，在敷设过程中需要考虑转弯半径、蛇形敷设等敷设要求，在敷设完成后需进行例行交接试验，如外护套直流耐压试验、主绝缘试验等[4、5]。

由于高压电力电缆发展过快，除电缆本身的质量问题外[6]，很多工程部门对电缆敷设缺乏经验，粗暴施工，造成电力电缆敷设时损伤外护套，具体表现如下：①敷设过程中砂石或其他硬质尖锐物体划伤电缆外护套；②电缆敷设完成后，由于敷设不善，电缆自重使电缆本体与电缆支架尖角或尖面长时间接触造成的外护套损伤。

1 高压电力电缆外护套故障等级划分

本文不考虑高压电力电缆外护套异常严重损坏必须整段更换电缆的情况，以高压单芯电力电缆为例，按外护套损伤程度分为3个等级：

a.轻度损伤(见图1)。高压电力电缆外护套有轻微划痕或损伤，保有一定绝缘厚度，不影响绝缘性能及其正常运行。

图1 高压电力电缆外护套轻度损伤

b.中度损伤(见图2)。高压电力电缆外护套表面有较大面积烧蚀情况但保有正常绝缘厚度，或有小于4 cm2的绝缘损伤，不能保有正常绝缘厚度且部分严重情况出现贯穿损伤可见内部波纹铝护套。

图2 高压电力电缆外护套中度损伤

c.重度损伤(见图3)。高压电力电缆外护套有大于4 cm2绝缘损伤，损伤位置基本无外护套绝缘保护，可见内部波纹铝护套。严重时波纹铝护套有破损，可见阻水带。

图3 高压电力电缆外护套重度损伤

2 高压电力电缆外护套损伤修复方法分析

高压电力电缆外护套损伤会降低高压电力电缆的绝缘效果，导致波纹铝护套接地造成接地环流异常，增加线路损耗，降低了电能的运输效率。长期运行可能造成潮气侵入电缆本体及波纹铝护套的化学腐蚀，严重时还可能导致电缆本体击穿，严重影响电网运行安全。

因此，及时发现和修复高压电力电缆外护套损伤变得尤为重要。本文按高压电力电缆外护套损伤程度划分3个等级，因轻度损伤时外护套保有一定绝缘厚度，可暂不对其进行改动修复，适当加强巡视，观察电缆运行情况。针对中度损伤和重度损伤的外护套修复方法进行如下分析。

2.1 外护套中度损伤的修复方法分析

按照本文所述分类，高压电力电缆外护套中度损伤时外护套还存在一定绝缘厚度，但不足以维持高压电力电缆长期稳定运行。此类情况可通过缠绕带材方法对外护套进行修复，恢复其绝缘强度，达到正常运行标准。修复步骤如下。

a.用玻璃片将损伤点周围面积不小于5 cm2的石墨层或可能出现的其他半导电杂质、灰尘颗粒刮除干净；用丙酮将刮除部分擦拭干净，擦拭时应注意以刮除面为中心向外单向擦拭，防止半导电物质沾留在刮除面上；并用兆欧表检查确认刮除面无残留半导电层及半导电物质。

b.在刮除部位缠绕2圈以上绝缘自黏带，搭接部分不小于2 cm，恢复其绝缘屏蔽性能。

c.视防水需求情况缠绕2圈以上防水带，外覆绝缘自黏带3 cm以上，搭接部分不小于2 cm，保证其防水性能。

d.缠绕2圈以上绝缘PVC带，外覆防水带3 cm以上，搭接部分不小于2 cm，增强耐腐蚀性能。

e.喷涂半导电涂料或缠绕2圈以上半导电带，恢复其表面半导电。

2.2 外护套重度损伤的修复方法分析

2.2.1 聚四氟乙烯性能

聚四氟乙烯是一种性能优异的工程材料。在已知的高分子键中，C-F键是最牢固的化学键之一，大分子主碳键的周围被氟原子包覆，使C-C键不受一般活泼分子的侵袭。此外，氟原子体积较大，相互排斥，整个大分子链呈螺旋状，氟原子在大分子主链上对称分布。这种结构的特殊性使聚四氟乙烯具有优良的性能。

a.温度适应范围广。聚四氟乙烯材料在耐受400 ℃以上的高温时，才会出现明显的分解现象。在耐受高温至260 ℃，低温至-60 ℃长期使用时，其机械强度和电气性能几乎不受影响。

b.化学惰性强。聚四氟乙烯材料不受强腐蚀性化学剂的侵蚀，亦不与之发生任何作用。即使在高温下，也能保持很好的化学稳定性和优异的耐腐蚀性

c.优异的电绝缘性能。由于聚四氟乙烯的分子结构呈现，氟原子对称且均匀分布，使聚四氟乙烯分子电性中和，整个分子不带极性，其介电常数在工频范围内变化很小，[7]，符合高压电力绝缘材料的要求。

d.耐湿和耐水性强。聚四氟乙烯分子本身透湿性和吸水性极微，放在水中浸泡24 h后，吸水性几乎为零，且浸水后的绝缘电阻基本不变。

聚四氟乙烯性能优异，温度适应范围宽，化学稳定性好，电气绝缘强度高，抗老化性强，因此聚四氟乙烯材料被广泛应用于电线电缆的制作制造及电力线缆的绝缘包裹[8]。

2.2.2 外护套重度损伤修复方法

a.用玻璃片将损伤点周围面积不小于5 cm2的石墨层或可能出现的其他半导电杂质、灰尘颗粒刮除干净；用丙酮将刮除部分擦拭干净，擦拭时应注意以刮除面为中心向外单向擦拭，防止半导电物质沾留在刮除面上；并用兆欧表检查确认刮除面无残留半导电层及半导电物质。

b.对于铝护套有破损的，应用热熔胶进行严密封堵，防止潮气进入内部。

c.对于传统PVC及PE材质的外护套，采用相同材质的材料对外护套破损处进行烧融封堵，再使用聚四氟乙烯材料进行喷涂包裹。

d.在修复部位缠绕2圈以上绝缘自黏带，搭接部分不小于2 cm，恢复其绝缘屏蔽性能。

e.视防水需求情况缠绕2圈以上防水带，外覆绝缘自黏带3 cm以上，搭接部分不小于2 cm，保证其防水性能。

f.缠绕2圈以上绝缘PVC带，外覆防水带3 cm以上，搭接部分不小于2 cm，增强耐腐蚀性能。

g.喷涂半导电涂料或缠绕2圈以上半导电带，恢复其表面半导电。

在修复外护套损伤的过程中，在用同材质材料进行外护套封堵时，由于新补材料与原外护套非同时熔融，因此封堵会有间隙，容易使潮气进入或受到其他化学腐蚀。本方法有效利用聚四氟乙烯材料密度大，耐腐蚀性好、耐水性强及绝缘性能优异的特点，保证了外护套修复后的的绝缘性能及防潮性能。

3 结语

随着高压电力电缆的广泛应用，施工经验不足及施工质量下降带来高压电力电缆外护套损伤故障频次高发。本文根据高压单芯电力电缆外护套损伤程度将外护套损伤划分为三个等级，并对相应等级的故障修复方法进行说明。其中，重点分析了聚四氟乙烯在高压电力电缆外护套修复工作中的应用，所述修复方法减少了因外护套损伤而裁断电缆重新装配的情况，极大提高了经济效益。在实际工作中经过多次实践验证，修复线路长期运行监测正常，具有一定的参考价值。在现场工作中，应加强验收环节电缆敷设施工的质量监督，提高施工人员素质，降低高压电力电缆外护套故障发生的几率。同时，提高运维人员对于故障修复工作的发现和处理能力，及时处理故障，避免电网事故的发生。