高压电缆外护套故障及其对策
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【摘要】电缆外护套对保障高压电缆的健康安全运行发挥着重要的作用，从电缆外护套接地故障的的类型、原因仔细分析，不少都是人为的原因所造成，而人为的原因实在是应该避免和减少的，再从设计、选型、施工、运行管理等方面加大力度，相信外护套的接地故障可以大幅度的减少。
【关键词】高压电缆；外护套；分析对策
1 对高压电缆外护套维护的必要性
外护套位于电缆最外层，其材料有聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）两种。外护套在高压电缆结构中的主要功能有：一方面是机械防护功能。电缆的敷设环境，经常伴有水分、腐蚀性物质以及白蚁的侵蚀。对于有金属护套（如波纹铝护套）的电缆，位于电缆最外层的外护套是为保护金属护套免受周围物质的腐蚀而设计的。而对于没有金属护套的电缆，外护套就直接起到对主绝缘的保护和密封作用。另一方面是绝缘功能。110kV以上电压等级的高压电缆，绝大部分采用单芯结构。由于电缆运行时导体电流的电磁感应，在金属护层(护套和屏蔽层，下同)上产生感应电压。为避免感应电压在金属护层上形成环流，降低电缆的载流量，除在金属护层的连接上采取措施外，电缆的外护套必须具有良好的绝缘性能使金属护层对地绝缘。
当单芯电缆线芯通过交流电流时，由于交变磁场的作用，会在金属护层上产生感应电压，感应电压的大小与电缆的长度、运行电压等有关。以110kV的单芯电缆为例，当单段电缆长度达1000米时，其中一端会有超过80伏的感应电压，超过了安全规程和运行经验在不采取有效防护措施下不得超过50伏的规定范围；如果单段电缆长度在700至800米左右，其金属护层上的感应电压大约在60伏左右。所以对于长度在700米以内的电缆，我们通常采用一段直接接地，另一端经保护器接地的方法；对于线路较长的，在适当长度下，断开金属护层，中间接头采用交叉互联经避雷器接地，两侧电缆终端则直接接地的方式。
如果电缆金属护层出现两点直接接地的情况，不可避免在金属护层中就会产生感应电流，此感应电流的大小与接地电阻、电缆的长度及线芯的电流有关。金属护套上的感应电流会产生很大的损耗，使电缆局部发热，不仅浪费电能，关键还会降低电缆输送能量，严重减少电缆使用寿命，威胁电缆安全运行。另外电缆金属护层如果直接接地或暴露在外，也会导致金属护层被腐蚀，护层腐蚀击穿后，水分将极易进入电缆绝缘层，并在绝缘层上产生水树及电树，后果将不堪设想。
电缆的外护套受损，轻则引起电缆金属护层环流增大，降低电缆线路的输送容量；重则使金属护套受到腐蚀，进而危及电缆的主绝缘，直至绝缘击穿发生事故。由于目前尚无对高压电缆运行状况有效的监测手段，对电缆外护套状态的评价，实际上已成为对电缆运行状况评价的重要指标。现行的预防性试验规程对电缆外护套绝缘试验规定了严格的标准。
2 高压电缆外护套接地故障的类型及原因分析
据笔者的统计，在过去5年我们检测出的318处外护套接地故障的类型（见表1）。
表1 外护套接地故障分类统计表
故障原因 数目 比率
施工的原因 90处 28.30%
接地线击穿 52处 16.35%
接地箱进水 48处 15.09%
中间接头防水密封不良33处 10.38%
没有查明原因 12.26%
总故障数 318处 100.00%
2.1 电缆施工的原因
外护套接地故障的主要原因是施工造成，故障绝大多数是由电缆敷设及施工时造成的轻微损伤发展而成，在做耐压试验时未被发现，虽短时间内不至于击穿， 但经过一段时间，金属护套上的电压就会把薄弱点击穿。如电缆沟内小石头、小盖板等尖锐物对电缆外护套的挤压造成的薄弱点就极容易被击穿。运行中我们也发现当接地线、接地箱被人偷盗时，外护套的感应电压也往往会把外护套上的这些薄弱点击穿。另外，电缆外护套在过路管道内的故障也有3 处，说明管道没有清理干净或管道埋设质量不佳等原因造成了缺陷。
2.2 接地线的击穿
接地线的故障分为单芯电缆的故障和同轴电缆的故障，竟然也有18处之多。从笔者修复过的这18处接地线故障分析，这些故障莫过于两大原因造成，一是施工原因，施工人员不够细心，让尖锐物或硬物碰伤了接地线的外皮，接地线上的感应电压把薄弱点击穿。第二个原因是接地线的选料，以前我们多采用1kV电缆作接地线，外皮比较薄，施工中就较容易损伤外皮，造成故障。现在我们要求对单芯电缆采用10kV电缆就基本上杜绝了此类故障。对于同轴电缆，内芯的绝缘已经是采用了10kV电缆的绝缘层，绝缘水平已经足够，只是外层笔者认为完全有必要加厚绝缘层，保障接地线外芯的绝缘水平。因为目前发现的同轴电缆对地故障全部是外层绝缘层的故障。
2.3 接地箱进水
接地箱的故障为数不少，达16只之多，归咎原因主要是因为接地箱防水密封性能不够理想，在南方多雨的的运行环境中不能起到很好的防水密封作用。还有一些接地箱防水密封性能很好，但接地箱也常会储存不少的水，分析原因，发现水是从接地线的另一终端进入，把接地线作为了管道，流入到了接地箱。造成这种现象的原因有两个，一是接地箱安装在电缆终端头处时，终端头处的接地线终端线耳的防水密封没有处理好；二是中间头处，中间头的防水罩及防水密封材料失效，水分进入到中间头的金属护层处，再通过接地线流入到接地箱。对于后者，接地箱采取立式安装的方法可减少进水的机会。
2.4 中间头防水密封不良
中间头防水密封不良，也会造成高压电缆外护套接地系统故障。如我班管辖的110kV马向线，该批采用了德国某公司的电缆附件，防水罩及防水密封剂的防水性能完全不能适应南方多雨、电缆沟常常水浸的环境，采用了此种附件的8个中间头全部进水至同轴电缆处，造成外护套绝缘全部不合格的恶劣后果。教训是我们对电缆附件的选型要严格把关，尽量采取成熟定型的设计尤为重要。另外还有三回路的三个中间头由于安装人员的不细心，造成中间头的金属护套接地的例子。
3 采取的对策
首先，对高压电缆、中间头、接地箱及接地线的选型及设计方面充分考虑深圳多雨水、南方多白蚁等运行环境恶劣的条件，如选用HDPE、退灭虫护层等防白蚁性能更好的高压电缆，选用防水密封性能更好的电缆附件，使外护套绝缘有更好的安全保障。其次，在电缆敷设、安装等环节高度重视施工质量。在土建施工、电缆准备、电缆敷设及安装过程中应加强现场监督检查力度，尤其要求电缆沟道内不能有尖锐物，电缆转弯半径足够、滑轮的布置要合理、敷设电缆的措施及技术要求要足够。再次，运行部门制定《110kV及以上等级电力电缆线路验收管理规定》，上报主管部门审核、颁布并实施，使越来越多参与高压电缆施工的施工单位及监理单位有详细、严格的执行标准，做到有章可循；运行部分严把验收关、杜绝电缆带病运行。然后，运行部门严格按预试规程对电缆线路进行预试， 对外护套绝缘不合格的电缆线路争取停电机会进行外护套故障查找及修复。对于运行班组，还需在提高查找外护套故障效率方面采取措施。如采用较好的仪器、工具，更熟练掌握故障测试技术等。最后，高压电缆因为接地箱、接地线的被盗而引起外护套击穿的例子也有不少，所以在电缆防盗方面运行部门在组织、技术层面上应加大力度，保障电缆的安全运行。
电缆外护套对保障高压电缆的健康、安全运行发挥着重要作用，从电缆外护套接地故障的的类型、原因仔细分析，不少都是人为的原因所造成，而人为的原因实在是应该避免和减少的，再从设计、选型、施工、运行管理等方面加大力度，相信外护套的接地故障可以大幅度的减少。
参考文献：
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[2]徐丙垠，李胜祥，陈宗军.电力电缆故障探测技术[M].北京:机械工业出版社.
[3]具章平.高压电缆外护套故障类型分析及探讨[J].科技风 2009(9)：235-234
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