我國城市電網的改造中,高壓電纜廣泛使用,電力電纜外護套是保護電纜的第一道防線,其完好與否對電纜的使用壽命關系重大。提高電纜的運行維護水平,保障運行中電纜的健康水平,降低電纜線路的事故率,是電力行業(yè)緊迫的研究課題。
1.電纜外護套的作用
外護套位于電纜最外層,多采用聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)兩種材料。外護套在高壓電纜結構中的主要作用有:
① 保護作用。電纜的敷設環(huán)境,經常伴有水份、腐蝕性物質以及白蟻的侵蝕。對于有金屬護套的電纜,位于電纜最外層的外護套是為保護金屬護套 (如波紋鋁護套) 免受周圍物質的腐蝕而設計的。對于沒有金屬護套的電纜,外護套就直接起到對主絕緣的保護和密封作用。
② 絕緣作用。110 kV以上電壓等級的高壓電纜,絕大部分采用單芯結構。由于電纜運行時導體電流的電磁感應,在金屬護層(護套和屏蔽層,下同)上產生感應電壓。為避免感應電壓在金屬護層上形成環(huán)流,降低電纜的載流量,除在金屬護層的連接上采取措施外,電纜的外護套必須具有良好的絕緣性能,使金屬護層對地絕緣。電纜的外護套受損,輕則引起電纜金屬護層環(huán)流增大,降低電纜線路的輸送容量,重則使金屬護套受到腐蝕,進而危及電纜的主絕緣,直至絕緣擊穿,發(fā)生事故。由于目前尚無對高壓電纜運行狀況有效的監(jiān)測手段,對電纜外護套狀態(tài)的評價,實際上已成為對電纜運行狀況評價的重要指標。現行的預防性試驗規(guī)程對電纜外護套絕緣試驗規(guī)定了嚴格的標準。
2. 外護套故障
2.1 故障的界定
有關規(guī)程規(guī)定,電纜外護套每千米絕緣電阻不應低于0.5MΩ;在金屬屏蔽或金屬套與地之間施加直流電壓5 kV,加壓時間1 min,不應擊穿。不符此標準的外護套即存在外護套故障。
2.2 廣州地區(qū)高壓電纜外護套故障調查
2000年廣州電纜管理所在電纜預防性試驗中,對25回高壓電纜線路的交叉互聯系統,共計340小段 (即二個接頭或終端之間形成的電纜段) 的電纜外護套進行絕緣電阻測量試驗的結果表明,64.4%的高壓電纜外護套絕緣電阻達不到規(guī)程要求,個別電纜的護套絕緣電阻只有幾十歐姆,直流耐壓試驗根本無法進行。2001年3、4月間抽查了二回電纜線路電纜:110 kV天龍區(qū)線,85年9月投入運行,線路長4.8km,分成9段,調查在第4、5段上進行。由于是單芯電纜,每段由不同相的3小段組成,電纜總長1 580m。調查共發(fā)現外護套故障點13處。因停電時間限制,故障點無法全部找出,沒有1小段電纜能完全修復到規(guī)程要求。相反,多個小段的外護套,由于測尋故障時承受長時間的測試電流,絕緣電阻反而下降。220 kV羅鹿線,97年12月投入運行,線路全長6.2 km,分成12段。調查在第12段上進行,三相電纜共長540 m。調查發(fā)現故障點16處。有1小段電纜外護套完全修復且通過耐壓試驗,其它2小段因停電時間限制沒有找出全部故障點未能完全修復。故障的原因主要有3種:
① 電纜旁邊的硬物損傷;
② 施工遺留缺陷;
③ 白蟻蛀蝕。
調查表明①、②種原因對電纜的損害并不嚴重,嚴重的是白蟻腐蝕。調查的電纜段是從外護套絕緣電阻不合格的電纜段中隨機抽取的,所選的9小段電纜,有6小段發(fā)現蟻害,占66%;在找到的29處故障點中,蟻害造成16處,占52%。電纜一旦受到蟻害,其發(fā)展非???。于2000年11月調查電纜發(fā)現的另一處白蟻腐蝕情況。該電纜當時僅投運3年,腐蝕已深入
金屬護套內。
3. 防止外護套故障的對策
3.1 處理故障的困難
電纜被白蟻腐蝕情況無論故障由什么原因引起,要修復故障點,首先必須找到故障點,目前測尋外護套故障的方法有電橋法、電磁感應法、跨步電壓法等,但都只能在停電電纜上進行。這次調查中,14天共修復了29處故障點,平均每天測尋和修復2處。受停電時間限制,9小段電纜只修復了1小段。高壓電纜一般都是重要的輸電線路,長時間的停電是不可能的。大城市高壓電纜多埋設在瀝青、水泥路面下,增加了測尋的難度,大范圍的道路開挖受到限制。因此,電纜線路一旦投運,外護套故障的處理非常困難。
3.2 防止故障的對策
對于運行中的電纜,只能從提高測尋效率方面采取措施。例如采用較好的儀器、工具,熟練掌握測尋技術等。如果故障點太多,就難以處理了。防止外護套故障根本的對策,應采用系統工程的方法,實行全過程控制。從電纜的選型和安裝開始,就要制定防止故障的目標:
1) 電纜的選型。選擇硬度較高和防蟻性能好的外護套。目前已有一種工藝,可以在外護套上擠壓一層防蟻護套,其防蟻性能較佳。其次,可考慮選用耐腐蝕的金屬護套,即使電纜受到蟻害,也可減低金屬護套被腐蝕的程度。
2) 提高電纜敷設安裝質量。采用先進的敷設方法,電纜在敷設過程中不受到大的側壓力,防止外護套受到損傷。嚴格電纜裝置環(huán)境要求,如直埋電纜周圍必須有不含石塊和硬物等的細砂保護。
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