浅谈10kV交联聚乙烯电缆绝缘劣化及修正
作者：张国光
供电工程中，10kV交联聚乙烯(XLPE)电缆的应用范围广，且敷设量大。除电力系统和工矿企业的输配电网使用外，还涉及许多大型建筑物、高层建筑及工业、生活园区的供电工程。由于10kV供电电源有中性点直接接地及不接地2种系统；10kV XLPE电缆又有6.0/10kV、8.7/10kV、8.7/15kV 3种绝缘电压的等级供设计人员选用，故在10kV XLPE电缆的绝缘水平设计时应严加区分。我国应用XLPE电缆的初期，一些设计人员仅依据电缆缆芯间的额定电压不得低于使用回路工作电压的技术要求进行绝缘水平设计。忽略了XLPE电缆对缆芯与绝缘屏蔽层或护套间的额定电压U0(相对地电压)的特殊规定，因而所设计的XLPE电缆相对地电压U0等于系统额定相电压值，造成电缆绝缘裕度不足。电缆交付使用后，无法承受系统出现的过电压，屡屡发生电缆绝缘被击穿的事故。笔者正是在这一情况下，对一批在系统额定相电压值条件下运行的6.0/10kV XLPE电缆进行了长期的追踪观察。
1.故障统计与分析
某工程供电系统于1991年2月并网投运，10kV电源为中性点经消弧线圈接地系统，所用电缆为国内早期批量生产的E-T型结构6.0/10kV XLPE电缆，长约30km。该电缆长期处于额定相电压值条件下做无绝缘裕度运行。14年来，这批电缆承受系统单相接地故障期间非故障相电压升高80余次；接地故障持续时间累计超过7h 15min。其中，因故障线路带有重要负荷而不能及时撤除运行，致使接地持续时间长达2h 15min。电缆各种类型的损坏累计达46次，其中电缆本体绝缘被击穿30次，占故障总数的65.22%。
在长年的追踪观察中，发现这批6.0/10kV XLPE电缆因水树现象被击穿、在主绝缘层形成孔洞。同时还发现了早期生产的XLPE电缆因设备、工艺条件所限，致使电缆主绝缘层出现薄厚不均和同心度差等问题。现将这批电缆在1991～2004年间损坏的次数统计整理列于表1。这批电缆运行至第7年，供电系统便发生了罕见的非同相两点接地短路故障，预示着该输配电网的电缆绝缘水平整体下降。表明一旦电网出现单相接地，非故障相已无法承受相对地电压的升高。自1998年7月至2000年5月约660天内，该输配电网共发生非同相两点接地短路故障4次。1999年，电缆绝缘击穿故障高达7次，已影响企业的安全生产。
表1 故障发生的时段与次数统计表
单位：次
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