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XLPE電纜附件絕緣故障原因及PD的產(chǎn)生

發(fā)布時間：2021-06-23 02:22:10人氣：

電力電纜是構(gòu)成電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分之一，隨著城市電網(wǎng)改造和升級步伐的進(jìn)一步加快，XLPE電纜以其優(yōu)越的電氣性能，良好的熱、機(jī)械效應(yīng)和敷設(shè)安裝方便等特點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)各個電壓等級的輸電線路和配電網(wǎng)中，并不斷向高壓、超高壓領(lǐng)域發(fā)展。全國據(jù)不完全統(tǒng)計，已投入運(yùn)行的110kV及以上的高壓電纜線路已經(jīng)超過1000km，最高電壓等級已達(dá)500kV。

一般認(rèn)為XLPE電力電纜在正常環(huán)境中的壽命為30年左右，然而受敷設(shè)環(huán)境與使用狀態(tài)的影響，運(yùn)行中的電纜線路也常常一些出現(xiàn)絕緣擊穿閃絡(luò)的嚴(yán)重事故?；谌珖?001年主要城市電力電纜搶修記錄、事故現(xiàn)場照片和故障電纜封樣等材料分析，導(dǎo)致電力電纜線路運(yùn)行絕緣故障的原因可大致劃分為四大類型：外力破壞、電纜附件制造質(zhì)量、電纜敷設(shè)安裝質(zhì)量和電纜本體制造質(zhì)量，各自所占比重分別為58%，27%，12%和3%，如圖1所示。若不計外力破壞引發(fā)的故障，電力電纜線路故障率和多數(shù)電力設(shè)備一樣，投入運(yùn)行初期(1-5年內(nèi))容易發(fā)生運(yùn)行故障，主要原因是電纜及附件產(chǎn)品質(zhì)量和電纜敷設(shè)安裝質(zhì)量問題；運(yùn)行中期 (5-25年內(nèi))，電纜本體和附件基本進(jìn)入穩(wěn)定時期，線路運(yùn)行故障率較低，故障主要原因是電纜本體絕緣樹枝狀老化擊穿和附件進(jìn)潮而發(fā)生復(fù)合介質(zhì)沿面放電；運(yùn)行后期(25年后)，電纜本體絕緣樹枝老化、電一熱老化以及附件材料老化加劇，電力電纜運(yùn)行故障率大幅上升，如圖2所示。

電纜故障類型圖

電纜不同時期的故障率

此外，從目前大量廣泛使用的高壓電纜線路整體運(yùn)行情況來看，由于XLPE電力電纜制造工藝的改進(jìn)，如以前的濕式交聯(lián)法改良為目前的干濕交聯(lián)法，以及電纜絕緣中的雜質(zhì)含量銳減，在高電壓等級中，電纜本體發(fā)生的絕緣故障的概率大大降低，故障發(fā)生的位置大部分集中在電纜附件(包括電纜中間接頭和終端接頭)處。因為電纜附件制作過程中外金屬屏蔽層被切斷，造成屏蔽層切斷處電位的等位面彎曲，沿電纜接頭長度方向的電場極不均勻，不僅有電場的徑向分量，還有軸向分量，使得在金屬屏蔽層切斷處電場強(qiáng)度集中現(xiàn)象最為嚴(yán)重、最易突變；同時，電纜附件都是現(xiàn)場人工制作安裝，其絕緣品質(zhì)往往低于工廠制作的電纜本體，加上敷設(shè)電纜附件的污染、機(jī)械或壓力強(qiáng)度不夠、電場裕度考慮不合理以及材料自身問題都可能使得電纜附件絕緣存在著諸多缺陷或薄弱環(huán)節(jié)，這些缺陷和薄弱環(huán)節(jié)在電場集中的高場強(qiáng)部位尤其易引發(fā)局部的放電。隨著放電部位的絕緣介質(zhì)被分解，就會產(chǎn)生具有導(dǎo)電性的碳粒痕跡，這種現(xiàn)象逐步發(fā)展擴(kuò)大，從材料不連續(xù)界面引發(fā)出來，形成放電通道，進(jìn)而引起電場更加畸變，最終會導(dǎo)致電纜附件的絕緣介質(zhì)電擊穿、崩燒；且當(dāng)附件進(jìn)潮時更容易發(fā)生復(fù)合介質(zhì)沿面放電，其中因多層固體復(fù)合介質(zhì)沿面放電原因?qū)е陆宇^擊穿故障約占電纜附件故障總數(shù)的97%以上。下圖所示為110kV交聯(lián)聚乙烯電纜用整體預(yù)制型中間接頭的結(jié)構(gòu)。