高压电缆击穿故障与防治

陈楚和

摘要：电缆是输电系统的的重要载流部件，具有安全性强及占地面积小等特征，其运行的好坏对供电稳定性有着直接的影响。本文主要对地铁高压电缆击穿故障进行分析，并提出相应防治措施。

关键词：高压电缆；击穿故障；防治

前言

随着现代经济的发展，城市用电和企业用电量不断增加，而电力电缆成为电力运输中不可或缺的重要载体，供电系统的运行是否稳定、状态是否良好直接决定了地铁能否实现正常运行，高压直流电缆的工作状况也会对地铁线路的供电安全性起到决定性作用。在众多电缆故障中，因绝缘不良导致的电缆击穿是最为常见的，必须得到充分的关注与重视。

一、高压电缆易被击穿部位分析

（一）绝缘问题

高压电缆在长期的运行中，绝缘问题也会随之增加，增加了击穿故障的风险。比如绝缘层老化和电老化，这两种问题的产生，当绝缘介质长时间在高压条件下运作时，在一定程度上会出现游离现象，一旦发生电离现象，其腐烛性的化学气体对绝缘层造成一定的腐蚀性。

（二）附件问题

高压电缆在长期的使用中或安装过程中其终端接头未按要求进行有效处理，是诱发击穿故障的原因之一。特别是附件中的材料在长期的使用中老化，或者有些材质质量不合格，也会诱发击穿故障。具体原因分析如下几点：(1)高压电缆制作时其导线压接质量得不到保证，容易造成接头部位的电阻过大，从而影响附件出现热胀冷缩现象，提高了被击穿的风险。另外是在制作过程中没有按照规范进行，导致接口密封性不好，从而容易受潮。(2)半导体剥开时，其绝缘表面已被破坏，在安装中处理不当容易出现介质游离现象；

（三）电缆外护层问题

目前我国大部分的电缆外保护层选择了聚氯乙稀和聚乙稀这两种材料，这两种材料对高压电缆起到以下作用：(1)绝缘作用；大部分直流高压电缆采用了单芯的结构制造，在运行过程中，由于电缆的外壳是金属制作的，在运行过程中为了避免金属层上感应电压形成环流的影响，一般需要将电缆外壳与地壳连接，从而达到消除或缓解环流的目的。(2)保护作用；由于直流高压电缆的铺设条件比较复杂，各个地区的含水量和腐蚀性存在较大的差异，从而导致直流高压电缆会遭受不同程度的破坏，有的时候也会遭受老鼠、白蚁的损坏，因此需要做好电缆外护层的制作与安装工作，以达到良好的保护效果；

二、电缆击穿故障分析

XX地铁高压侧电缆出现放电击穿故障，被击穿的电缆一端与避雷器端连接，另一端则连接了接触轨，当时事故发生时故障区域不存在开行状态的列车。通过对故障区域的避雷器进行外观检查与拆卸后发现，事故并未引发击穿或闪络现象。根据送检的相关情况来看，考虑到开关存在的瞬间电流过载，而跳闸后又出现成功的自动重合闸情况，可以得出此次故障的原因在于发生了瞬间的金属性接地故障，因此排除了其它的相关故障原因。

(一)电缆绝缘部分因长期局部放电而产生了老化。如前所述，电缆的主绝缘层已出现了一定程度的渗水，再加上主绝缘层因剥接工艺过程中存在的质量控制问题而造成电缆铜芯、绝缘层等出现不同程度的割伤，最终导致主绝缘层遭受破坏，平滑过渡层与外护套之间也出现了气隙，这将大大增加出现电晕的可能性。就相对介电常数而言，乙丙橡胶的值大于气隙的值，因此乙丙橡胶的内部电场强度要小于气隙，这就会引发局部放电，进而导致绝缘老化与腐蚀，最终增大材料的电导率，出现绝缘损伤。

在沿面放电和局部放电的共同作用下，热缩套管不再具有足够的绝缘与防水功能，长期处于这种环境中，再结合事故发生之前长期的雷雨天气导致的较高湿度，最终造成局部放电的区域越来越大，在电缆经过暂态过电压的过程中，电缆的绝缘薄弱点发生了瞬时闪络性击穿，导致电缆出现了短时间内的电流大量泄漏，最终造成电缆线芯通过金属箱体实现了接地，引发短路。

(二)直流电缆中的介质沿面进行放电，造成其绝缘性能的下降。在电缆的制作过程中，电缆的热缩套管内混入了汗液、杂质等，其位于终端头以外的部分处于露天环境中，受到巨大的温差与极度潮湿的环境影响，热缩套管出现了一定的劣化。雨季大量水分会附着于电缆高压侧表现，很容易透过热缩套管的气隙进入到电缆的剥接层当中。与此同时，气隙、杂质等诸多因素也可能会引发介质的沿面放电，这些因素都会导致主绝缘的失效。

三、电缆击穿防治措施

（一）根据现场采用不同的敷设方法。在地形条件允许或电缆根数超过6根的情况下采用电缆隧道、电缆沟埋的敷设方法；若采用直接埋地敷设需保证0.7m-1m的深度并在表面均匀铺设一层10cm左右厚度的细沙，在细沙表面再加铺一层砖，同时还要栽设相应的标志桩。

（二）对外护套加强密封。不管电缆外护套是在敷设还是吊装、运输的过程中发生故障，都须做出及时的修复，以避免电缆在进水情况下形成树枝状物。对于破损长度小的外护套可以进行防水胶带缠绕密封，对破损长度大的可以用CIAC电缆接续附件密封。

（三）通过搭建临时帐篷、让施工人员佩戴手套、防止灰尘等方法来对电缆头的制作环境进行改善。

（四）在对电缆头施工质量进行保证时，需注意严禁在剥去半导层使用力过猛、仔细对中间连接管与端子内的氧化膜进行去除、保持连接管与端子压接表面的光滑、对热缩套管两端采取缠密封胶、正确选择单芯电缆屏蔽护层接地的方式，并尽量使用一些冷缩材料。

（五）在技术方面，要对电力系统的谐波与过电压进行消除，运用小电流接地选线，对电缆隧道采取相关防火技术与设施，同时要建立起巡检制度，加强对电缆沟内有无进水、外皮有无损伤、终端头与中间头温度有无超标、示温蜡片有融化或颜色变化等方面的巡检。除此之外，还要加强对电缆的日常维护，对出现异常的电缆做出有效的维修，在发现电缆使用寿命到期的情况下进行及时的更换。除以上几点之外，要想为高压电缆及其附属的连接电缆提供运行过程中的安全保障，还应从以下几个方面着手：

1.故障预防。应定时进行直流高压电缆绝缘性能的测试工作，这在一定程度上能够对电缆绝缘性能的劣化趋势进行分析与比对，若所收集到的数据存在异常，则应进一步对极化指数与吸收比进行测量，并对二者的值进行综合计算，从而判断设备的整体运行状况。

2.强化电压负荷检测工作。应切实做好对电缆运行负荷的常态化跟踪与检查，确保直流高压电缆的载流量始终低于允许持续载流量。若长时间存在直流高压电缆的过负荷运行情况，就必须尽快对其进行整改与核查工作，从而尽可能地延缓电缆绝缘性的老化，实现电缆使用寿命的延长。

3.规避新线路的施工隐患。为加强供电的可靠性与安全性，在新线路的施工介入期对新线路的接触网直流高压电缆及其连接电缆进行积极协调，确保其施工与安装满足优化后的电缆头包扎与制作工艺要求。与此同时，在后续新线路的施工建设中应将上述要求列入工程标准并严格执行。在新线路的电缆敷设过程中应严格按照相关规定进行，充分考虑到工程周边的地形地貌等实际情况，尽最大可能规避各类施工隐患。

四、结束语

高压电缆故障主要是由于环境潮湿及温差高等因素影响，对其绝缘层的性能造成很大影响。从而造成电缆线芯通过金属箱体实现接地，出现短路事故。这种故障不易被发现，潜伏时间长，因此，我们需要加强检测能力，保障地铁的安全运营。

参考文献

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[2]白晓斌，黄东利，李向明.高压电力电缆火灾原因分析及防范措施[J].电线电缆，2011（1）：37-39.