电力电缆常见故障以及真实事故案例分析

电力电缆是电气工程的重要组成部分，用来传输和分配电能，具有占地少、供电可靠、施工便利、绝缘性能好、能提供容性功率提高功率因素、运行及维护简单等特点。但电力电缆存在绝缘老化变质、电缆接头过热、保护层机械损伤、谐波及过电压造成击穿引起电缆故障、中间接头及终端头设计、电缆头材料选择和制作工艺影响等问题。同时电缆事故往往造成一定的损失。

电力电缆主要故障

绝缘老化变质；电力电缆长期处于电、热、化学及机械作用环境中，从而使绝缘介质发生物理及化学变化，导致介质损耗加大，绝缘强度下降。

电缆过热；造成电缆过热的主要原因是电缆内部气隙游离造成局部受热，加速绝缘老化、碳化，电缆过载或表面散热不佳导致绝缘加速老化。

过电压造成击穿；雷击过电压和谐振过电压使电缆绝缘所承受的耐受电压超过允许值而造成击穿。

中间接头、终端头材料选择和制作工艺问题；设计电缆电压等级低于运行电压，电缆处于长期过电压运行状态，加速绝缘老化，缩短电缆使用寿命。电缆头材料选择不当，由于电缆绝缘材料和电缆头材料材质不同，热胀冷缩系数不同，长期运行电缆和电缆头之间产生间隙，发生树状爬电，引发电缆放电击穿。电缆头制作工艺不规范，剥离半导体时损伤电缆绝缘，半导体剥离长度不够，绝缘表面存在微粒、灰尘等杂质，造成绝缘强度下降，使用寿命缩短。

绝缘受潮、腐蚀、外力损伤；中间接头或电缆头因做头密封不严造成绝缘受潮，穿墙套管外侧防雨棚设计不合理，造成电缆头长期淋雨受潮，引起电缆头击穿放电。

事故案例

老满城220kV变电站#1电抗器35kV高压电缆在运行过程中先后发生两次击穿事故。现场检查和资料查阅认定电缆头采用热缩材料，在晴朗无风天气制作，严格按照说明书进行施工，线芯距最近接地点距离为700 mm，大于规范要求的250mm。电缆试验报告各项数据符合交接试验规程合格要求。经综合分析，设计电缆电压等级为35KV，而变电站主变压器电压等级为220/110/38.5，35KVⅡ段PT变比为38.5/100，击穿时盘表显示电压为36KV，实际电压计算：36×100/35×38.5/100=39.6KV。电缆处于长期过电压运行状况，造成绝缘加速老化击穿。

独山子百万吨乙烯动力站工程35kV段电源进线电缆，35kV电缆经穿墙套管接入室内配电装置。运行过程中穿墙套管外侧35kV电缆头击穿。经现场事故调查认定电缆头制作过程存在制作工艺不规范现象，半导体剥离长度不够，绝缘表面存在微粒、灰尘等杂质，同时穿墙套管外侧防雨棚设计不合理，电缆头较长时间淋雨受潮，造成电缆头击穿。

墨玉110KV变电站35KV出线电缆，该出线由35KV段出线开关柜通过35KV出线电缆引接至室外35KV输电线路，电缆长度约120米，该电缆在运行过程中电缆头两次击穿。经现场事故调查认定，电缆头选用热缩材料，由于电缆绝缘材料和电缆头材料材质不同，热胀冷缩程度不同，长期运行产生间隙，发生树状爬电，电缆鼻子处通过爬电对半导体边缘放电，击穿电缆绝缘层，引发电缆放电击穿。

呼图壁宽沟110KV变电站35KV配电装置出线柜电缆头击穿爆炸，造成配电柜受损。经现场事故分析认定主要原因①电缆设计不合理，变压器出口电压为38.5KV，电缆选用35KV电压等级，电缆长期过电压运行。②电缆头固定不合理，该电缆为单芯电缆，电缆头固定采用铁皮卡子闭环固定，构成局部环流发热，损伤电缆绝缘。③电缆头材料选择为热缩材料，由于热胀冷缩，产生间隙，发生树状爬电，电缆鼻子处通过爬电对半导体边缘放电，击穿电缆绝缘层，引发电缆绝缘击穿（主要原因）。④运行人员操作不当，第一次对地放电跳闸后，在未查明原因的情况下进行二次合闸，造成电缆爆头，事故损失扩大。

电力电缆故障分析

电力电缆过负荷击穿

电缆处于长期满负荷或经常过负荷运行状态，造成电缆出现绝缘老化和半导体鼓胀裂纹等缺陷，逐渐发展为故障，在送电负荷较大的情况下，极易导致电缆线芯温度不断升高，在高温、电压的作用下绝缘老化加剧，使用寿命缩短，逐渐发展为电缆击穿故障。

电力电缆设计不合理

2003年前后，新疆变电站工程设计基本上选用35KV电压等级电缆，而实际主变压器电压为38.5KV，造成电缆长期过电压运行，加速电缆老化，遇到操作过电压等电压波动，极易造成电缆头击穿。

电缆头或中间接头材料问题

由于电缆头材料价格差异较大，部分工程为降低成本选用热缩材料。运行过程中电缆发热，由于电缆绝缘材料和电缆头材料材质不同，热胀冷缩程度不同，长期运行在电缆和电缆头材料中间产生间隙，发生树状爬电，电缆鼻子处通过爬电对半导体边缘放电，击穿电缆绝缘层，引发电缆放电击穿。

电力电缆因谐振过电压击穿

部分回路多次施加相同幅值电压，每次产生一定程度的绝缘损伤，在正常运行期间逐渐积累造成绝缘降低，出现绝缘薄弱环节，在谐波过电压超过电缆损伤部位的极限值时，引起电缆击穿。

电缆终端制作工艺

电缆终端电晕放电主要是因为电缆三芯分叉处距离较小，芯与芯之间的空隙形成一个电容，可导致相间或对地放电，长期放电会使电缆终端损坏。对电缆在线监测期间使用TEV暂态电压测试仪发现电缆三指套处电晕放电幅值高达28dB。可以判断电缆终端制作和安装工艺不良再加上积污，从而引起电晕放电。