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摘要：高压电缆作为主要的高压线路之一，其可靠性和安全性对高压电网的正常运行有重要影响。本文总结了高压电缆的发展，分析了高压电缆的机械性能和运行的隐患，提出了安全防范措施。
关键词：高压电缆；运行隐患；安全防范
作者简介：张峻岭（1972-），男，黑龙江绥化人，绥化电业局丰源供电公司，工程师；修连住（1974-），男，黑龙江绥化人，绥化电业局带电工区，助理工程师。（黑龙江 绥化 152061）
中图分类号：TM81 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）36-0145-02
随着国民经济的迅速发展，电力电缆的应用将越来越广。在某种意义上说，电缆使用的普遍性不仅反映了电力工业发展的速度和深度，同时也反映了城市建设的现代化程度。电缆线路的建设费用虽然比架空线路昂贵，但它有许多优点，而且在一些特殊情况下，它能完成架空线路不易或甚至无法完成的任务。目前电力电缆已广泛应用于交流500千伏及以下的电压等级，一些国家已在研制并试运行750千伏的超高压电缆。高压直流电力电缆的运行电压已达±500千伏。目前我国已有很多110-220千伏充油电缆在各水电站和电网中使用，330千伏充油电缆早已成功地投入运行，500千伏充油电缆也已经在试制，更高电压等级的电缆正在研究中。本文研究了高压电缆运行中存在的隐患与安全防范措施。
一、高压电缆的发展
随着电力工业的发展，各种电压等级的电缆也相继出现。1908年英国有了20千伏的电缆网，1910年德国的30千伏电缆网已具有现代结构，1924年法国首先使用了单芯66千伏电缆，1927年美国开始采用了132千伏充油电缆，并于1934年完成第一条220千伏电缆的敷设。1952-1955年法国制成了380-425千伏充油电缆，并在1960年左右试制了500千伏大容量的充油电缆。至70年代初期500千伏电缆已在一些国家投入运行，目前一些国家已在研制和试验750千伏的电缆。为了满足大容量输电的需要，近十年来，对低温电缆，蒸发冷却电缆和超导电缆等进行了研究。
在高压电缆的发展过程中，有两个里程碑。首先是1914年德国工程师M.霍司特达对于统包型电缆绝缘结构进行了改革，提出了屏蔽型电缆的结构，从而改善了电缆内部场分布，消除了沿绝缘表面的正切应力。其次是1924年意大利工程师L.伊曼努里提出了采用低粘度的矿物油来浸渍电缆的纸绝缘，并在电缆内部设置油道与供油箱相连以保持电缆中的压力，从而抑制了电缆绝缘内部气隙的产生，使电缆的工作电压能提高到110千伏以上。
消除游离的关键是防止气隙的产生，抑制气隙的方法大致可以归纳为三类。
（1）采用低粘度的矿物油作为纸绝缘的浸渍剂，并在线芯导体中心或线芯绝缘周围设置油的通道，这样可使压力经常地施加在浸渍剂上以防止气隙的产生。
（2）在普遍油浸纸绝缘电缆的外部施加压力，并采用柔软的、不渗透的护套如铅包或聚乙烯包皮将加压煤质与油浸纸绝缘隔开。这样当电缆冷却收缩时，由于外部压力的压缩，在绝缘层内就不易形成气隙或低压力的空隙。
（3）在电缆的铅包内充入高压力的惰性气体，它直接与绝缘接触，并作为绝缘的一部分。
根据上述三种方法可制造出各种类型的高压电力电缆，如自容式充油和充气电缆，钢管充油和充气电缆，自容式和钢管压力电缆，管道压气电缆等。相关的电缆仍在进一步研制中。
二、高压电缆的机械性能
电缆在制造、运输、敷设安装过程及长期运行中，会受到各种机械力的作用，因此要求构成电缆的材料和电缆本身有一定的机械性能。而且在特殊的使用条件下，还有必要对电缆的设计和制造提出特殊的机械性能要求。
1.线芯截面
电力电缆必须有足够大的线芯截面才能满足输送容量的要求。电缆线芯只由一根实心导体组成，则其可弯曲性能将会很差。为了增加电缆的柔软性，采用线芯是由多股单线绞制而成，这样在弯曲时，每股单线的变形都很小，以保证在规定的弯曲时，每股单线的变形都很小，以保证在规定的弯曲半径下不会给电缆的结构和性能造成损害。一般电缆的可弯曲性大致与组成线芯的单根导线的股数的平方根成正比，但由于电缆的可弯曲性同时被电缆绝缘及其保护层所限制，故股线数太多对可弯曲性的改善收益却不大，但大大增加了制造复杂性，所以股数不宜太多。制造部门对不同标称截面的线芯都规定了一定的绞线股数。线芯还存在结构上的稳定性问题。如由平行排列的单根导线组成的线芯在弯曲时各层中的各根导线的变形都不一样，弯曲后再展直，线芯就会变形。若将多股线芯分为若干层绞制，各层的退扭力矩得到部分消除，从而增加了线芯结构的稳定性。特别是一些在敷设过程中可能受到较大拉力的电缆，退扭问题较为突出。
一般而言，扭绞节距越小，则线芯越柔软，结构也越稳定。但节距也不能太小，以免导致线芯电阻值过分增大。
2.铠装钢丝
我国生产的单芯充油电缆，当敷设在需要承受较大拉力或敷设时需要承受拉力时均采用钢丝铠装，钢丝的直径和根数主要是根据电缆可能承受的各种机械拉力和电缆的尺寸决定的。对于垂直敷设的电缆，由于承受的拉力不是太大故有时也采用弓形截面的扁钢丝作铠装层，而对于需要承受较大拉力的水底电缆均采用圆钢丝作铠装层。有时海底电缆还会受到与海底岩石磨损的作用，在磨损比较严重的情况下，可采用双层钢丝铠装的结构，此时为了平衡内外两层钢丝的扭转力矩，外层钢丝除了要改变绞制方向外，其直径应比内层钢丝的小一些。但有时为了特别加强对磨损的抵御时，外层钢丝也选用与内层钢丝相同的直径。为防止化学腐蚀，在钢丝外均镀锌，有时还挤上一层塑料护套。对于单芯交流电缆，为了减少运行时的铠装层损耗，在钢丝铠装层中均匀地嵌入若干非磁性的铜丝，以增加铠装层的磁阻，减少铠装损耗。
三、高压电缆运行隐患分析
1.电缆施工遗留隐患
高压线路在铺设的过程中，如果牵引力和扭力等控制不当，或者半径没有满足弯曲度的要求，这将使电缆的金属护套留下隐患，虽然当前试验是合格的，但在运行了一段时间后，这些隐患也是无法消除并将影响系统的安全稳定运行。
在电力电缆的制作过程中，周围的环境也许也不能满足，这也将带来许多隐患，比如大的空气湿度，很低的环境温度，过多的空气杂质和过多的灰尘等，不但会使附件中含有大量的水分，而且会严重缩短电缆的寿命。在电力电缆附件的制作过程中，如果工艺尺寸和质量的控制出现了很严重的偏差，这将产生非常严重的后果，最严重时将导致附件的击穿，某电力公司曾发生过类似的事故。
2.电缆运行隐患
电缆线路受到外力的破坏也是非常严重的，直接威胁着电力电缆线路的可靠运行。比较差的隧道环境也为电缆的安全运行埋下了许多安全性的隐患，如果隧道渗水非常严重，积水比较深，那么电缆将交叉互联，严重影响了电缆的互联接地运行方式。如果地区隧道资源比较紧张，可能导致区域电缆放置混乱，各个电压等级的电缆都挤在了一起，一旦低电压等级的电缆出线故障，则可能危害到高电压等级的电缆。同时有些隧道内的通风也不是很好，这样大量的热量在隧道内积聚，隧道的温度会非常的高，严重限制电缆的安全稳定运行，使得电缆的老化速度加快。
四、结束语
高压线路是电力系统的核心网架，高压电缆作为高压线路的主要形式之一，其可靠性和安全性至关重要，运行应将高压电缆作为重点监控对象，及时发现隐性故障，确保其安全可靠工作。
参考文献：
[1]史传卿.电力电缆安装运行技术问答[M].北京:中国电力出版社,2002.
[2]孟辉,刘耀宇.高压XLPE电缆隐患分析与对策[J].高电压技术,2004,(S1):99-100.
（责任编辑：麻剑飞）
关键词：高压电缆；运行隐患；安全防范
作者简介：张峻岭（1972-），男，黑龙江绥化人，绥化电业局丰源供电公司，工程师；修连住（1974-），男，黑龙江绥化人，绥化电业局带电工区，助理工程师。（黑龙江 绥化 152061）
中图分类号：TM81 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）36-0145-02
随着国民经济的迅速发展，电力电缆的应用将越来越广。在某种意义上说，电缆使用的普遍性不仅反映了电力工业发展的速度和深度，同时也反映了城市建设的现代化程度。电缆线路的建设费用虽然比架空线路昂贵，但它有许多优点，而且在一些特殊情况下，它能完成架空线路不易或甚至无法完成的任务。目前电力电缆已广泛应用于交流500千伏及以下的电压等级，一些国家已在研制并试运行750千伏的超高压电缆。高压直流电力电缆的运行电压已达±500千伏。目前我国已有很多110-220千伏充油电缆在各水电站和电网中使用，330千伏充油电缆早已成功地投入运行，500千伏充油电缆也已经在试制，更高电压等级的电缆正在研究中。本文研究了高压电缆运行中存在的隐患与安全防范措施。
一、高压电缆的发展
随着电力工业的发展，各种电压等级的电缆也相继出现。1908年英国有了20千伏的电缆网，1910年德国的30千伏电缆网已具有现代结构，1924年法国首先使用了单芯66千伏电缆，1927年美国开始采用了132千伏充油电缆，并于1934年完成第一条220千伏电缆的敷设。1952-1955年法国制成了380-425千伏充油电缆，并在1960年左右试制了500千伏大容量的充油电缆。至70年代初期500千伏电缆已在一些国家投入运行，目前一些国家已在研制和试验750千伏的电缆。为了满足大容量输电的需要，近十年来，对低温电缆，蒸发冷却电缆和超导电缆等进行了研究。
在高压电缆的发展过程中，有两个里程碑。首先是1914年德国工程师M.霍司特达对于统包型电缆绝缘结构进行了改革，提出了屏蔽型电缆的结构，从而改善了电缆内部场分布，消除了沿绝缘表面的正切应力。其次是1924年意大利工程师L.伊曼努里提出了采用低粘度的矿物油来浸渍电缆的纸绝缘，并在电缆内部设置油道与供油箱相连以保持电缆中的压力，从而抑制了电缆绝缘内部气隙的产生，使电缆的工作电压能提高到110千伏以上。
消除游离的关键是防止气隙的产生，抑制气隙的方法大致可以归纳为三类。
（1）采用低粘度的矿物油作为纸绝缘的浸渍剂，并在线芯导体中心或线芯绝缘周围设置油的通道，这样可使压力经常地施加在浸渍剂上以防止气隙的产生。
（2）在普遍油浸纸绝缘电缆的外部施加压力，并采用柔软的、不渗透的护套如铅包或聚乙烯包皮将加压煤质与油浸纸绝缘隔开。这样当电缆冷却收缩时，由于外部压力的压缩，在绝缘层内就不易形成气隙或低压力的空隙。
（3）在电缆的铅包内充入高压力的惰性气体，它直接与绝缘接触，并作为绝缘的一部分。
根据上述三种方法可制造出各种类型的高压电力电缆，如自容式充油和充气电缆，钢管充油和充气电缆，自容式和钢管压力电缆，管道压气电缆等。相关的电缆仍在进一步研制中。
二、高压电缆的机械性能
电缆在制造、运输、敷设安装过程及长期运行中，会受到各种机械力的作用，因此要求构成电缆的材料和电缆本身有一定的机械性能。而且在特殊的使用条件下，还有必要对电缆的设计和制造提出特殊的机械性能要求。
1.线芯截面
电力电缆必须有足够大的线芯截面才能满足输送容量的要求。电缆线芯只由一根实心导体组成，则其可弯曲性能将会很差。为了增加电缆的柔软性，采用线芯是由多股单线绞制而成，这样在弯曲时，每股单线的变形都很小，以保证在规定的弯曲时，每股单线的变形都很小，以保证在规定的弯曲半径下不会给电缆的结构和性能造成损害。一般电缆的可弯曲性大致与组成线芯的单根导线的股数的平方根成正比，但由于电缆的可弯曲性同时被电缆绝缘及其保护层所限制，故股线数太多对可弯曲性的改善收益却不大，但大大增加了制造复杂性，所以股数不宜太多。制造部门对不同标称截面的线芯都规定了一定的绞线股数。线芯还存在结构上的稳定性问题。如由平行排列的单根导线组成的线芯在弯曲时各层中的各根导线的变形都不一样，弯曲后再展直，线芯就会变形。若将多股线芯分为若干层绞制，各层的退扭力矩得到部分消除，从而增加了线芯结构的稳定性。特别是一些在敷设过程中可能受到较大拉力的电缆，退扭问题较为突出。
一般而言，扭绞节距越小，则线芯越柔软，结构也越稳定。但节距也不能太小，以免导致线芯电阻值过分增大。
2.铠装钢丝
我国生产的单芯充油电缆，当敷设在需要承受较大拉力或敷设时需要承受拉力时均采用钢丝铠装，钢丝的直径和根数主要是根据电缆可能承受的各种机械拉力和电缆的尺寸决定的。对于垂直敷设的电缆，由于承受的拉力不是太大故有时也采用弓形截面的扁钢丝作铠装层，而对于需要承受较大拉力的水底电缆均采用圆钢丝作铠装层。有时海底电缆还会受到与海底岩石磨损的作用，在磨损比较严重的情况下，可采用双层钢丝铠装的结构，此时为了平衡内外两层钢丝的扭转力矩，外层钢丝除了要改变绞制方向外，其直径应比内层钢丝的小一些。但有时为了特别加强对磨损的抵御时，外层钢丝也选用与内层钢丝相同的直径。为防止化学腐蚀，在钢丝外均镀锌，有时还挤上一层塑料护套。对于单芯交流电缆，为了减少运行时的铠装层损耗，在钢丝铠装层中均匀地嵌入若干非磁性的铜丝，以增加铠装层的磁阻，减少铠装损耗。
三、高压电缆运行隐患分析
1.电缆施工遗留隐患
高压线路在铺设的过程中，如果牵引力和扭力等控制不当，或者半径没有满足弯曲度的要求，这将使电缆的金属护套留下隐患，虽然当前试验是合格的，但在运行了一段时间后，这些隐患也是无法消除并将影响系统的安全稳定运行。
在电力电缆的制作过程中，周围的环境也许也不能满足，这也将带来许多隐患，比如大的空气湿度，很低的环境温度，过多的空气杂质和过多的灰尘等，不但会使附件中含有大量的水分，而且会严重缩短电缆的寿命。在电力电缆附件的制作过程中，如果工艺尺寸和质量的控制出现了很严重的偏差，这将产生非常严重的后果，最严重时将导致附件的击穿，某电力公司曾发生过类似的事故。
2.电缆运行隐患
电缆线路受到外力的破坏也是非常严重的，直接威胁着电力电缆线路的可靠运行。比较差的隧道环境也为电缆的安全运行埋下了许多安全性的隐患，如果隧道渗水非常严重，积水比较深，那么电缆将交叉互联，严重影响了电缆的互联接地运行方式。如果地区隧道资源比较紧张，可能导致区域电缆放置混乱，各个电压等级的电缆都挤在了一起，一旦低电压等级的电缆出线故障，则可能危害到高电压等级的电缆。同时有些隧道内的通风也不是很好，这样大量的热量在隧道内积聚，隧道的温度会非常的高，严重限制电缆的安全稳定运行，使得电缆的老化速度加快。
四、结束语
高压线路是电力系统的核心网架，高压电缆作为高压线路的主要形式之一，其可靠性和安全性至关重要，运行应将高压电缆作为重点监控对象，及时发现隐性故障，确保其安全可靠工作。
参考文献：
[1]史传卿.电力电缆安装运行技术问答[M].北京:中国电力出版社,2002.
[2]孟辉,刘耀宇.高压XLPE电缆隐患分析与对策[J].高电压技术,2004,(S1):99-100.
（责任编辑：麻剑飞）