电缆缺陷分析 交联聚乙烯电缆的劣化原因及形态 引 起 劣 化 的 原 因 劣 化 的 形 态 制造工艺、材料及原材料（杂质、微孔）

Presentation on theme: "电缆缺陷分析 交联聚乙烯电缆的劣化原因及形态 引 起 劣 化 的 原 因 劣 化 的 形 态 制造工艺、材料及原材料（杂质、微孔）"— Presentation transcript:

1 电缆缺陷分析 交联聚乙烯电缆的劣化原因及形态 引 起 劣 化 的 原 因 劣 化 的 形 态 制造工艺、材料及原材料（杂质、微孔）
劣 化 的 形 态 制造工艺、材料及原材料（杂质、微孔） 局部放电老化、介质损耗老化 运行工况（工作电压、过电压、负荷冲击、直流分量） 电树枝劣化、水树枝劣化 温度异常、热胀冷缩等 热老化、热—机械引起变形损伤 化学反应（油、化学物品） 化学腐蚀、电化学树枝 外伤、冲击、挤压 机械损伤、变形，形成水树枝 动物吞食、成孔等 蚁害、鼠害，形成水树枝

2

3 电树枝的形成及特点 电树枝形成原因：场强高
当电缆的内外半导体层与绝缘层之间存在凹凸不平、气隙，绝缘内有杂质时，局部电场集中引起游离，在绝缘层的薄弱环节逐步形成电树枝，最终导致绝缘击穿。对于电树枝的引发，以屏蔽突出处为最甚，杂质、气隙次之。 电树枝特点： 在显微镜下观察没有水分，树枝管连续、内空，管壁上有放电产生的碳粒痕迹，分枝少而清晰。

4 水树枝的形成及特点 水树枝形成原因： 1、由于机械损伤，地埋部分的鼠蚁啃咬造成电缆的外护套破损。 2、电缆头、中间头等部位密封不良进水受潮。
在绝缘层中生成电化树枝和水树枝。特别是电缆沟内及土壤中杂质形成的酸碱性溶液的侵入。透过护套达到铜屏蔽层时，或透过绝缘达到芯线处时，与铜屏蔽层芯线发生化学反应，生成亚硫酸铜等化合物，在电场的作用下，于绝缘中逐渐形成树枝状物（也称电化树枝）并逐渐发展后转化为电通道，导致绝缘击穿。

5 水树枝的形成及特点 电树枝特点： 1、水树枝的空隙含有水分，树枝管大体不连续，内凝聚有水分，主干树枝较粗，分枝多而密集。和电树枝相比，水树枝在比电树枝低的多的场强下即可发生。 2、水树枝延伸最主要的条件是高温和浸水，这时水树枝的长度可以达到绝缘厚度的一半以上。 3、水树枝具有消失和重现的特点，有的水树枝受热、干燥、抽真空后会消失形态，浸入热水中又会重现。水树枝不会直接导致击穿，但会使绝缘强度降低，促进老化作用，缩短寿命。 水树枝劣化是交联电缆故障的主要原因，约占事故的70%，多发生与自然劣化。交联电缆极易发生水树枝，潮湿环境中的电缆一般3～5年开始生成水树枝，6～8年后饱和，水树枝饱和的电缆其绝缘水平急剧下降，最终导致绝缘击穿、电缆报废。

6 水树枝的形成及特点 影响水树枝生长的因素： 1、水树枝一般是从内半导体层、屏蔽层与绝缘层界面上引发出来。若绝缘体存在气隙或杂质，则会在电场方向上产生并加剧蝶形领结状水树枝。受半导体层性能和形状、含水率、电压等级、电缆温度以及浸水条件等因素的影响。 2、在直流耐压试验中，试验电压为负极性，而水分为正极性。在试验时，容易使水分由内衬层向绝缘内部渗透，在一定程度上加快了水树枝的发展。另外直流耐压试验，有电子注入到交联电缆聚合物内部，在半导体层凸出处或微小空隙等处产生空间电荷积累，电缆投运进交流电场后易发生绝缘击穿。

7 交联电缆水树枝劣化特征 根据现场运行经验，水树枝劣化特征如下： （1）、仅发生在6kv高压以上的交联聚乙烯电缆中
（2）、从投运到击穿的时间需要数年至十几年，大多数在10年以上。 （3）、贯通绝缘体的水树枝状劣化，大部分能维持正常工作电压以上的电压值，只有在发生脉冲电压等异常电压时才产生破坏。 （4）、环境温度高时，劣化进程加快。 （5）、电缆构造与故障有很大关系，对于用棉带做基布的半导体层的电缆应特别注意。

8 电缆有水树枝后为什么有直流分量 交联电缆有水树枝后，水树枝起了整流作用，在运行电压的负半周，树枝放电向绝缘注入较多的负电荷；而正半周时，注入的正电荷较少，仅中和了一部分负电荷。这样在运行电压的正、负半周反复作用下，水树枝前端所积聚负电荷逐渐向对方飘移，就象整流作用那样出现了直流分量，但数值极小，有时仅几纳安。

9

10 在铜屏蔽一端接地的电缆中当铜屏蔽带断裂时，非接地一端的铜屏蔽带成为非接地状态该铜屏蔽上感应出高压其值为： 其中C1电缆芯线与接地一端铜带电容；C2非接地接地一端铜带电容
铜屏蔽断裂故障 Ug U k75 C1 C2 ℃ = ＋

11 铜屏蔽断裂故障 这个高压导致断裂部位发生放电往往引起绝缘破坏。其特征为： 1、单芯电缆比三芯电缆事故多
2、从投运到破坏的时间，从数周到数年不等。 3、断裂处的导体电阻增大到数千欧，不能保护非接地侧电缆对地闪络。 4、断裂部位放电时冒火、冒烟，严重时可能引起火灾。

12 铜屏蔽接地故障 铜屏蔽接地故障。交联电缆铜屏蔽接地故障已逐渐引起现场重视，铜屏蔽和护套绝缘电阻可间接反应电缆内、外护套有无损伤从而判断电缆是否受潮。高压单芯电缆铜屏蔽采用一端接地方式时要求该电缆铜屏蔽必须绝缘良好。当铜屏蔽发生接地时运行中电缆因受到交变磁场的作用，在铜屏蔽产生感应电压，直接接地端和铜屏蔽绝缘不良处产生环流。环流引起发热使输送容量降低，严重时可将护套甚至主绝缘烧穿。

13 电缆外护套故障 高压单芯电缆能否安全运行，与其外护套能否安全可靠运行关系密切。电缆护套采用一端接地方式时要求该电缆护层必须绝缘良好。当电缆护层发生接地时运行中电缆将受到交变磁场的作用，在护套上将产生感应电压，直接接地端和护套的绝缘不良处产生环流。环流使护套发热并使输送容量降低30%左右，严重时可将护套烧穿，使主绝缘裸露在外，受潮导致破坏。

14 保障电缆可靠运行的措施 从下列几个方面做好工作，保障电缆的安全健康运行：
㈠电缆敷设前后，严格按照DL/T596—1996预规中的要求做好、全项目试验，并且尽量创造条件，采用交流耐压试验； ㈡新投运电缆的终端头、中间头要严格按照DL/T596—1996预规的附录E《橡塑电缆附件中金属层的接地方法》进行施工，在措施上保障电缆在以后的预试中能够按要求进行各项目检测； 热缩头的质量关键在于密封。为了把好密封关应严格做好一下几点：1加热的火候要适当，防止过热或欠火。热缩时应保持火炬朝着向前移动的方向，以预热管材，赶走管内的空气。并且应不停的移动火炬，避免烧焦管材。火炬沿电缆方向移动以前，必须保证管子在周围方向已充分均匀的收缩。2、管子整体热缩完毕后，管子两端最后应重复加热，以保证内部的粘合剂或热熔胶充分的热熔密封3、热缩好坏的判断。管子热缩后，表面应光滑、无皱纹、无气泡，并能清晰地看到内部结构的轮廓。管子两端的粘合剂或热熔胶充分热熔后，应略有外溢现象。

15 保障电缆可靠运行的措施 ㈢电缆头制作工艺要规范精良，半导体层剔除后，应保证绝缘层外表没有凹凸，光滑无刀痕，应用一般砂纸打磨后再用细砂纸打磨，从粗到细逐步过度，达到绝缘表面光亮平滑，无残余半导体颗粒； ㈣屏蔽层的切断处，是应力比较集中的地方，这些地方电场比较强，因此对此处均要求包绕应力舒解胶，切断处的舒解胶填满缠紧不留空隙，（一定要保证应力控制部件和电缆半导电层可靠接触）这一措施对改善电场分布消除应力集中，是行之有效的。改善电场分布的应力管等电缆附件安装位置，应适当，严格按照工艺规程施工。

16 保障电缆可靠运行的措施 ㈤电缆切口要密封，扒开做头时必须在短时间内连续进行，严禁电缆绝缘长时间暴露在空气中； 清洁。做头前，要求搭设工棚，以防风砂、雨雪、灰尘侵入，包绕绝缘时操作人员应带医用手套和口罩。 ㈥电缆敷设时，严禁生拉硬拽，严禁在地面上拖拽，确保电缆外护套不被划伤磨伤； ㈦在地下水位较高的地区及多雨地区不宜采用直埋式敷设，直埋式的中间接头应设电缆井，电缆应敷设在支架上，并采取防水、排水措施，禁止直接敷设在土壤中；

17 保障电缆可靠运行的措施 ㈧交接和预防性试验中，若发现外护套主绝缘降低后，应寻找故障点并进行修复，防止水分继续侵入，腐蚀屏蔽层，引发水树枝，影响电缆寿命； ㈨电缆施工验收项目也严格按照DL/T596—1996预规的标准进行，防止传统工艺方法施工的电缆接入电网中，危及电网的安全运行； ㈩运行中应不断完善检测手段，实现电缆在线监测，防止电缆事故的扩大。

18 总 结 电缆故障后，故障点的查找和修复技术复杂，施工时间长。特别是受潮形成水树枝劣化，一旦造成故障，将造成整根电缆报废，中断供电时间长，直接和间接损失都非常大。所以应当在电缆敷设、做头、试验验收等阶段重点把关。而且一定要完善试验项目，在检测和防潮上下功夫，确保检测出造成进潮缺陷和薄弱环节，从而彻底解决电缆受潮问题。