电力电缆运行维护与故障分析

电力电缆故障分析 电力电缆故障分析目 2 电力电缆基础知识 1 电力电缆故障分析 录 电力电缆基础知识电力电缆故障分析一、故障分析 (一)故障现象1.护套破损外层绝缘胶破损正面 故障分析 外层绝缘胶破损正面一、故障分析 (一)故障现象1.护套破损螺栓顶入电缆外层绝缘 故障分析 螺栓与角钢挤伤电缆外层绝缘一、故障分析 (一)故障现象2.电缆受外力损坏 故障分析一、故障分析 (一)故障现象3.电缆支架严重变形35KV环网电缆已经脱落至道床上35缆电缆经严 故障分析35KV环网电缆电缆支架已经严重变形一、故障分析 (一)故障现象4.电缆绝缘击穿 故障分析一、故障分析 (一)故障现象4.电缆绝缘击穿 故障分析一、故障分析 (一)故障现象4.电缆绝缘击穿 故障分析• 某220kV交联电缆本体击穿故障轴向长约180 mm 径向长约 一、故障分析 交联电缆本体击穿故障径向长约110 mm 深70 mm～75 mm 故障分析• 某220kV电缆接头击穿事故击穿后的部分样品 一、故障分析 电缆接头击穿事故 故障分析一、故障分析 (一)故障现象5.中间接头绝缘破损 故障分析 中间接头外护套发生滑移是什么原因造成的电缆故障呢一、故障分析 13是什么原因造成的电缆故障呢？？故障分析(二)电缆结构 一、故障分析 故障分析(二)电缆结构 一、故障分析 故障分析(二)电缆结构半导体层作何用？(1)电缆导体由多根导线绞合而成绝缘层之间易形成气隙滑，会造成电场集中层半导电材料的屏蔽层导体等电位并与绝缘层良好接触避免在导体与绝缘层之间发生这一层屏蔽为 一、故障分析 电缆导体由多根导线绞合而成，它与绝缘层之间易形成气隙，导体表面不光会造成电场集中。在导体表面加一层半导电材料的屏蔽层，它与被屏蔽的导体等电位并与绝缘层良好接触，从而避免在导体与绝缘层之间发生局部放电，这一层屏蔽为内半导体层。 故障分析(二)电缆结构 一、故障分析 故障分析(二)电缆结构半导体层作何用？(2)同样在绝缘表面和护套接触处也可能存在间隙在绝缘层表面加一层半导电材料的屏蔽层，它与被屏蔽的绝缘层有良好接触与金属护套等电位与金属护套之间发生局部放电为外半导体层 一、故障分析 同样在绝缘表面和护套接触处也可能存在间隙，是引起局部放电的因素，故在绝缘层表面加一层半导电材料的屏蔽与被屏蔽的绝缘层有良好接触，与金属护套等电位，从而避免在绝缘层与金属护套之间发生局部放电，这一层外半导体层。 故障分析(二)电缆结构 一、故障分析 录相：电缆终端接头的制作 故障分析 电缆终端接头的制作一、故障分析 (三)对电力电缆安全运行的几点认识1.电缆中的感应电是潜在的危险因素电缆运行中，电缆线芯与金属屏蔽层之间地之间均存在电容，金属屏蔽层上将产生静电感应电压屏蔽层接地不良或发生断裂时，状态的屏蔽层放电，逐步烧蚀电缆主绝缘直至发生击穿电缆芯线与金属屏蔽层又相当于一个变压器的一二次绕组当单芯电缆线芯通过电流时会产生交变磁场蔽层上将产生电磁感应电压。其大小与电缆长度及流过导体的电流成正比。当线路发生短路击时，屏蔽层上会形成很高的感应电压绝缘。故障分析 对电力电缆安全运行的几点认识电缆中的感应电是潜在的危险因素电缆线芯与金属屏蔽层之间，金属屏蔽层与大金属屏蔽层上将产生静电感应电压。当，这个感应电压会对处于接地逐步烧蚀电缆主绝缘直至发生击穿。电缆芯线与金属屏蔽层又相当于一个变压器的一二次绕组，当单芯电缆线芯通过电流时会产生交变磁场。这个磁场在屏其大小与电缆长度及流过导体当线路发生短路、遭受操作过电压或雷电冲屏蔽层上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套一、故障分析 (三)对电力电缆安全运行的几点认识2.接地方式的影响不可忽视屏蔽层两端接地时，将会出现很大的环流流的50%～95%，将使金属屏蔽层发热能导致电缆屏蔽层严重发热，尤其在电缆接头处更易引起过热，长此以往将出现绝缘碳化现象如果采取一端接地，虽然可以消除环流影响或过电压波沿线芯流动时，或者在系统发生短路流经线芯时，电缆金属屏蔽层未接地端又会出现很高的冲击电压或工频感应电压，这个电压又可能造成电缆绝缘受损因此，接地方式不合理也会影响电缆的安全运行的电力电缆，一般采取一端直接接地地的方式来消除这些影响。故障分析 对电力电缆安全运行的几点认识将会出现很大的环流，其值可达线芯电将使金属屏蔽层发热。当连续大负荷时，可尤其在电缆接头处更易引起过长此以往将出现绝缘碳化现象。虽然可以消除环流影响，但是当雷电流或者在系统发生短路，短路电流电缆金属屏蔽层未接地端又会出现很高的冲击这个电压又可能造成电缆绝缘受损。接地方式不合理也会影响电缆的安全运行。对于较长一般采取一端直接接地，一端经电压保护器接一、故障分析 (三)对电力电缆安全运行的几点认识3．施工工艺与电缆及附件质量亦应高度重视电缆中间接头与终端头的制作工艺与附件质量均要求非常严格，工艺质量与附件质量都会成为运行安全的严重隐患(1)是会造成这些部位的电场强度不均匀的关键；(2)是造成这些部位容易受潮；(3)是易引起这些部位发热；(4)是施工过程中造成电缆损伤或内部污染这些因素综合将导致电缆绝缘损坏而大大缩短寿命故障分析 对电力电缆安全运行的几点认识施工工艺与电缆及附件质量亦应高度重视电缆中间接头与终端头的制作工艺与附件质量均要求非常严工艺质量与附件质量都会成为运行安全的严重隐患。电场强度不均匀，这是造成绝缘损坏是施工过程中造成电缆损伤或内部污染。这些因素综合将导致电缆绝缘损坏而大大缩短寿命。一、故障分析 (三)对电力电缆安全运行的几点认识4．电缆运行中的内应力对电缆的伤害也不容忽视地铁运行中的电缆很少会受到机械或人为外力的损伤受到哪些外力的作用呢？(1)电动力。电缆芯线中通过电流时会产生电磁场作用下，电缆相互之间会产生电动力流的作用下，会产生很大的冲击电动力至变形。尤其在转弯处，这种应力作用的影响更加明显能造成电缆支架变形，同时电缆与支架磨擦挤压的过程中也可能损坏电缆外护套，进一步导致损伤绝缘造成绝缘击穿(2)热胀冷缩过程中也会产生较大的内应力头处的影响比较明显。(3)施工过程中各种外力使用不当对电缆造成不易发现的损伤从而留下隐患。故障分析 对电力电缆安全运行的几点认识电缆运行中的内应力对电缆的伤害也不容忽视地铁运行中的电缆很少会受到机械或人为外力的损伤，那又会电缆芯线中通过电流时会产生电磁场，在电磁场的电缆相互之间会产生电动力。在过负荷尤其是短路电会产生很大的冲击电动力，可以导致电缆蠕动甚这种应力作用的影响更加明显。有可同时电缆与支架磨擦挤压的过程中也可进一步导致损伤绝缘造成绝缘击穿。热胀冷缩过程中也会产生较大的内应力。这种应力在中间接施工过程中各种外力使用不当对电缆造成不易发现的损伤，一、故障分析 (四)故障原因分类1.生产质量问题(1)电缆本体制造原因一般在电缆生产过程中容易出现的问题有绝缘偏心蔽厚度不均匀、绝缘内有杂质、匀、电缆受潮、电缆金属护套密封不良等能在竣工试验中或投运后不久即出现故障中以缺陷形式存在，对电缆长期安全运行造成严重隐患故障分析一般在电缆生产过程中容易出现的问题有绝缘偏心、绝缘屏、内外屏蔽有突起、交联度不均电缆金属护套密封不良等，情况比较严重的可能在竣工试验中或投运后不久即出现故障，大部分在电缆系统对电缆长期安全运行造成严重隐患。一、故障分析 (四)故障原因分类1.生产质量问题(1)电缆本体制造原因【事例】：电缆本体击穿事故。110kV电缆竣工后通电了5min，1.7U0变频交流耐压试验(当时的竣工验收试验标准，后来标准改为60min，1.7U0)，但投运12h之后就发生了电缆本体击穿事故，击穿情况见图1经分析排除了敷设过程破坏和外力破坏的可能性，确认为电缆本体缺陷导致击穿，怀疑为电缆内外屏蔽有突起或杂质，在工厂和现场试验时电缆绝缘已经部分受损所致。故障分析1101.7U0当时的竣工验收，之后就发生了电1，经分析排除了敷设过程破坏和外力确认为电缆本体缺怀疑为电缆内外屏蔽在工厂和现场试验一、故障分析 (四)故障原因分类1.生产质量问题(2)电缆接头制造原因电缆接头又分为电缆终端接头和电缆中间接头形式，电缆接头故障一般都出现在电缆绝缘屏蔽断口处这里是电应力集中的部位，因制造原因导致电缆接头故障的原因有应力锥本体制造缺陷、绝缘填充剂问题故障分析电缆接头又分为电缆终端接头和电缆中间接头，不管什么接头电缆接头故障一般都出现在电缆绝缘屏蔽断口处，因为因制造原因导致电缆接头故障的原绝缘填充剂问题、密封圈漏油等。一、故障分析 (四)故障原因1.生产质量问题(2)电缆头制造原因【事例2】：电缆接头运行一年，硅橡胶应力部位锥被击穿。解剖发现应力锥本体开裂，接头发生滑闪放电导致击穿电缆表面有爬电痕迹。厂家确认是部分产品在工厂内硫化过程中出现氯原子混入导致硅橡胶弹性下降所致，通过预扩充没有破裂的应力锥可以保证安全运行该项目在2001年进行交流耐压试验时又有2只接头在试验过程中击穿，击穿原因也是应力锥本体开裂，接头发生滑闪放电导致更进一步击穿，证明该批产品质量不稳定。故障分析硅橡解剖发现应力锥接头发生滑闪放电导致击穿，厂家确认是部分氯原子混通过预扩充没有破裂的应力锥可以保证安全运行。年进行交流耐压试验时又击穿原接头发生滑闪证明该批产一、故障分析 (四)故障原因2.施工质量原因主要原因有：①电缆和接头在工厂制造时环境和工艺要求都很高，而施工现场条件比较差，温度、湿度、灰尘都不好控制。②电缆接头施工工艺要求比较高，一般要求施工人员练习3年后才能安装110kV及以上接头，而有些施工队伍施工水平不高，甚至存在盲目施工问题③电缆施工过程中在绝缘表面难免会留下细小的滑痕，半导电颗粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入绝缘中，另外接头施工过程中由于绝缘暴露在空气中绝缘中也会吸入水分，这些都给长期安全运行留下隐患。故障分析电缆和接头在工厂制造时环境和而施工现场条件比较，年后才能安装而有些施工队伍施。电缆施工过程中在绝缘表面难免半导电颗粒和砂布另外接由于绝缘暴露在空气中，这些都给长期安一、故障分析 (四)故障原因分类2.施工质量原因主要原因有：④安装时没有严格按照工艺施工或工艺规定，没有考虑到可能出现的问题。⑤竣工验收采用直流耐压试验造成接头内形成反电场导致绝缘破坏。⑥因密封处理不善导致。故障分析一、故障分析 (四)故障原因分类【事例】：终端接头击穿事故的直接原因是绝缘半导电屏蔽剥切尺寸与图纸不符，图纸要求剥切尺寸为1521mm，实际剥切尺寸为1593mm。造成应力锥半导电部分未与电缆绝缘半导电屏蔽搭接，应力锥没有起到均匀电场的作用，绝缘屏蔽末端发生刷状放电，最后导致击穿。故障分析一、故障分析 (四)故障原因分类3.运行中受机械力的影响造成直接或间接破坏电缆出现外力破坏的原因主要是机械施工损坏电缆，从而造成短路故障引起跳闸或伤及绝缘留下事故隐患。根据河北省2007年对部分供电局电缆故障统计48起电缆故障，其中电缆因受外力因素而发生故障的事故有综，占故障电缆总数的45．8％，因此电缆受外力破坏发生的故障占总故障的比例较高，在受外力损坏的电缆中设的电缆损伤事故最多，占外力损坏故障的故障分析 运行中受机械力的影响造成直接或间接破坏电缆出现外力破坏的原因主要是机械施工，如挖掘机直接从而造成短路故障引起跳闸或伤及绝缘留下事故隐年对部分供电局电缆故障统计，该年共发生其中电缆因受外力因素而发生故障的事故有22因此电缆受外力破坏发生的故在受外力损坏的电缆中，尤以直埋敷占外力损坏故障的93.5％。一、故障分析 (四)故障原因分类【事故案例2】：因电缆受热膨胀导致的发生事故的是110kV电缆线路，运行时间内电缆支架上，近两年电缆一般在负荷高峰期达到额定负荷的80%左右。交联电缆负荷高时，线芯温度升高在隧道内转弯处电缆顶在支架立面上动力量很大，导致支架立面压破电缆外护套电缆绝缘层导致电缆击穿。3.运行中受机械力的影响造成直接或间接破坏刚开始损伤轻微，在几个月甚至几年后损伤部位的破坏才发展到铠装铅皮穿孔、潮气侵入而导致损伤部位彻底崩溃形成故障。故障分析因电缆受热膨胀导致的电缆挤