國(guó)內(nèi)高壓XLPE絕緣電纜基本采用皺紋鋁套的金屬屏蔽結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)電緩沖層位于擠包絕緣線芯和金屬套之間，經(jīng)由緩沖帶材繞包工藝制成。半導(dǎo)電緩沖層作為電纜內(nèi)部高電位向低電位過(guò)渡、絕緣向金屬接地過(guò)渡的組成單元，實(shí)現(xiàn)絕緣線芯軸向連續(xù)有效接地?？紤]電纜在某些敷設(shè)環(huán)境中會(huì)受到水分的影響，要求緩沖層具有縱向阻水特性。

常規(guī)的皺紋鋁套與緩沖層之間呈間隔線狀接觸，如果緩沖層選材、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)或應(yīng)用等環(huán)節(jié)控制不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致絕緣線芯接地不良，嚴(yán)重的情況可表現(xiàn)為緩沖層表面粉狀析出、鋁套內(nèi)表面局部腐蝕甚至絕緣屏蔽局部電蝕，直至損傷主絕緣，引發(fā)擊穿故障，這成為高壓電力電纜設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的難點(diǎn)和痛點(diǎn)。

高壓XLPE電纜緩沖層燒蝕故障原因

緩沖層含水率的影響

高壓XLPE電纜緩沖層均具有阻水性能，出現(xiàn)燒蝕現(xiàn)象的電纜其共性特征是，電纜的金屬套為皺紋鋁套，并且緩沖層中含阻水型半導(dǎo)電緩沖帶，多數(shù)有受潮的跡象。阻水型半導(dǎo)電緩沖帶阻水粉析出和燒蝕現(xiàn)象見(jiàn)圖1。

本工作采用JB/T 10259—2014《電纜和光纜用阻水帶》中規(guī)定的含水率的測(cè)試方法，對(duì)上海國(guó)網(wǎng)施工中的60個(gè)樣品的電纜緩沖層含水率進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果顯示，63%的樣品的阻水帶含水率大于7%。阻水帶緩沖層在電纜的加工和使用過(guò)程中都引入了水分，成為了電纜緩沖層燒蝕的隱患。

電纜阻水類(lèi)型的影響

目前典型的高壓電纜結(jié)構(gòu)，無(wú)論是皺紋鋁套結(jié)構(gòu)、平鋁套結(jié)構(gòu)，還是鋁塑復(fù)合套等結(jié)構(gòu)，都是金屬套密封型結(jié)構(gòu)，都具備徑向阻水的功能，也就是說(shuō)，在不遭到破壞的情況下，即使處在有水的環(huán)境也不影響電纜的正常使用。

在實(shí)際應(yīng)用中，北京、上海、廣州等電網(wǎng)用戶根據(jù)電纜的使用環(huán)境，給出如下結(jié)論:

(1)北方地區(qū)較為干燥，電纜隧道中大多數(shù)情況下是沒(méi)有水的，隧道電纜線路也不會(huì)受到外力破壞，電纜故障率很低，電纜故障后進(jìn)水的案例極少，國(guó)網(wǎng)北京市電力公司近十年來(lái)沒(méi)有發(fā)生因?yàn)殡娎|鋁套受損導(dǎo)致的進(jìn)水情況。

(2)上海的高壓電纜主要敷設(shè)在排管里面，一些排管中會(huì)有水，但是電纜鋁套內(nèi)進(jìn)水的情況很少。搶修時(shí)若發(fā)現(xiàn)電纜故障處有進(jìn)水的情況，通常的處理方式是在臨近的工井處切斷電纜進(jìn)行檢查，并做接頭處理。

(3)廣東地區(qū)電纜浸泡在水中的情況較為常見(jiàn)。相對(duì)來(lái)講，電纜接頭是該地區(qū)防水的薄弱環(huán)節(jié)，水從接頭保護(hù)盒處流進(jìn)電纜鋁套內(nèi)的情況較為常見(jiàn)，一般是從接頭保護(hù)盒處進(jìn)水或電纜遭到破壞進(jìn)水，縱向阻水型電纜雖有一定的阻水功能，但難免有空氣中的水分子會(huì)進(jìn)入其中，最終會(huì)導(dǎo)致阻水粉析出而造成隱患。

從電纜選型是否需要阻水性能的角度做如下總結(jié)和建議:

(1)高壓電纜的阻水性能分為徑向阻水和縱向阻水兩種。應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選型。一般而言，對(duì)于運(yùn)行環(huán)境不是直接浸泡在水中的情況，推薦選擇型號(hào)為YJLW03或YJLW02的徑向阻水型電纜，而無(wú)須選擇型號(hào)為YJLW03-Z或YJLW02-Z的縱向阻水型電纜。

(2)制造企業(yè)對(duì)徑向阻水型電纜和縱向阻水型電纜在緩沖層結(jié)構(gòu)上應(yīng)有所區(qū)分，徑向阻水型電纜不選用含阻水粉的帶材。另外，繞包帶材的層數(shù)和厚度對(duì)載流量的影響也不容忽視。

(3)即便是選擇縱向阻水型電纜，由于電纜導(dǎo)體基本不具備阻水功能，在發(fā)生故障時(shí)，水很有可能從故障處通過(guò)導(dǎo)體流入，從而使金屬套內(nèi)的阻水型半導(dǎo)電緩沖層失去了作用，因此應(yīng)慎用縱向阻水型電纜。

(4)推進(jìn)包括鋁塑復(fù)合套在內(nèi)的其他金屬套類(lèi)型電纜的設(shè)計(jì)、研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化等工作，擴(kuò)大平鋁套的推廣應(yīng)用，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，力爭(zhēng)將來(lái)國(guó)內(nèi)有多種形式的電纜金屬套結(jié)構(gòu)并存，為用戶提供更多的選擇。

緩沖層電性能的影響

由于阻水帶緩沖層在電纜的加工和使用過(guò)程中都有可能引入水分，因此還須考慮環(huán)境影響下阻水帶是否滿足電性能要求。

研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生燒蝕故障的電纜半導(dǎo)電緩沖層接觸電阻率較正常電纜大了近十倍。所以接觸電阻率可作為一個(gè)檢測(cè)手段來(lái)衡量電纜的質(zhì)量。

測(cè)試方法:取1.5m長(zhǎng)電纜成品，進(jìn)行機(jī)械校直，分別設(shè)置高壓極、屏蔽極和測(cè)試極，在樣品兩端的絕緣屏蔽表面設(shè)置高壓極，在樣品兩端的半導(dǎo)電緩沖層表面設(shè)置屏蔽極，在樣品表面露出鋁套的一段設(shè)置測(cè)試極,半導(dǎo)電緩沖層測(cè)試儀與樣品連接。電源正極連接高壓極，并與樣品導(dǎo)體等位連接，電源負(fù)極連接屏蔽極，測(cè)試端口連接測(cè)試極。

高壓XLPE 電纜緩沖層檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)

在電纜安裝或正式使用之前，須對(duì)電纜緩沖層進(jìn)行檢測(cè)，綜合高壓XLPE電纜緩沖層燒蝕故障原因分析，需要對(duì)阻水帶含水率、阻水帶體積電阻、阻水帶表面電阻和成品電纜緩沖層接觸電阻率等進(jìn)行測(cè)試。

目前，阻水帶含水率、阻水帶體積電阻率和阻水帶表面電阻率的檢測(cè)方法是根據(jù)JB/T 10259—2014《電纜和光纜用阻水帶》中的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)。成品電纜緩沖層接觸電阻率還沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家電線電纜質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心制定了相關(guān)的技術(shù)規(guī)范《額定電壓110kV及以上交聯(lián)聚乙烯絕緣皺紋鋁套電力電纜半導(dǎo)電緩沖層電接觸性能評(píng)價(jià)方法》，可用于成品電纜緩沖層接觸電阻率的測(cè)試。

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