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摘要：本文分析了高压电缆外护套的作用，对外护套故障测寻方法及防止故障的对策进行了阐述。
关键词：高压电缆 外护套故障 对策
中图分类号： TM247 文献标识码： A 文章编号：
1、电缆外护套的作用
外护套位于电缆最外层，多采用聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)两种材料。外护套在高压电缆结构中的主要作用有：①保护作用。电缆的敷设环境，经常伴有水份、腐蚀性物质以及白蚁的侵蚀。对于有金属护套的电缆，位于电缆最外层的外护套是为保护金属护套(如波纹铝護套)免受周围物质的腐蚀而设计的。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。②绝缘作用。110 kV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。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、外护套故障测寻方法
2.1 故障的界定。有关规程规定，电缆外护套每千米绝缘电阻不应低于0.5 MΩ；在金属屏蔽或金属套与地之间施加直流电压5 kV，加压时间1 min，不应击穿。不符此标准的外护套即存在外护套故障。
2.2 外护套故障的预定位法。由于电缆的结构特点，其外护套故障不能采用主绝缘故障的回波反射法原理进行预定位。在电缆主绝缘故障回波反射法预定位中，一级接线芯，另一级接金属护套，由于金属护套的波阻是均匀的，因此可根据反射波形计算出电缆主绝缘故障点的距离；但在电缆外护套预定位中，由于一极是石墨或土壤，其波阻不均匀，用回波反射法测外护套故障的反射波形将是不规律和发散的，不能根据反射波形计算故障点距离。可见，回波反射法预定位原理不适用于电缆外护套故障预定位。
电缆外护套绝缘破损后，可以使用高压电桥法或直流压降比较法（压降法）来进行预定位。压降法的原理及测试过程是：将故障相的护层与另一完好相的护层在对端短接，分别在两相上注入相同大小的电流，通过两次测得的两相间的电压，可求得故障点的距离与全长的比值。但压降法有着电桥法同样的缺点，测试接线的接触电阻对测试结果影响较大。目前提出了一种新的、更简便有效的方法—直流电阻法。如下图所示，先在对端将故障相的护层与芯线（仅用作测试辅助线）短接，再用直流高压设备向护层注入直流电流（电压一般在5kV左右即可）。测量芯线与护层之间的电压以及注入的电流，两者相除即得测试点到故障点这一段的护层电阻值。将该电阻值与单位长度的护层电阻值比较，就能得出故障点的距离。这种方法成功地避免了测试接线的接触电阻以及对端短接线电阻的影响，因而测试结果比较准确。另外，现场使用时，应注意采用同相芯线作为辅助线，而避免使用其他相的芯线或金属护层，这样，同相的芯线和护层相当于同轴电缆结构，有助于减少现场电磁干扰对测量结果的影响。
(a)接线示意图
(b)电路原理图
直流电阻法测试外护套故障
2.3 外护套故障的精确定位法。对于地埋电缆护层故障的定位，跨步电压法是目前应用最广泛且非常有效得方法，其原理是：在故障护层上注入直流电流，经故障点后由大地流回，从而在地面产生跨步电压；在预定位出的故障距离附近用一对探头沿电缆走向检测不同位置的跨步电压值，根据其大小、极性，就可以确定故障点的位置。在实际使用中，为减小地面杂散电流的影响，通常注入的是直流脉冲信号。如事先将零位在中心的电压检测计的指针调零，当直流脉冲到来时，根据指针摆动的幅度及偏向，判断故障点的远近及方位。但是，在现场条件下，由于地面杂散电流的影响，通常很难将电压检测计调零并保持。根据现场的使用经验，这时宜采用数字电压表（例如普通的数字式万用表的毫伏挡），以检测脉冲到来时电压读数变化的幅度来衡量跨步电压，这样有助于解决电磁式电压表调零难的问题。
跨步电压法的检测方法有两种，①利用在故障点正上方跨步电压为零、在故障点两侧沿电缆走向跨步电压极性相反且达最大值的特征来对故障点定位的方法；②利用放电电流在故障点上方环形发散的特征，在不同方向分别寻找两个等电位点，故障点必然位于两组等位点连线的垂直平分线交叉点上。
3、防止故障的对策
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南方多雨水、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。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。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。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。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。
参考文献：
[1] 崔江静，梁芝培，高压电缆非金属外护套故障测寻方法[J]，中国电力，2001（02）
[2] 贺智涛，单芯高压电力电缆外护套故障分析及预防[J]，湖北水力发电，2006（02）
[3] 刘毅刚，许继葵，高压电缆外护套故障及其对策[J]，高电压技术，2001（S1）
关键词：高压电缆 外护套故障 对策
中图分类号： TM247 文献标识码： A 文章编号：
1、电缆外护套的作用
外护套位于电缆最外层，多采用聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)两种材料。外护套在高压电缆结构中的主要作用有：①保护作用。电缆的敷设环境，经常伴有水份、腐蚀性物质以及白蚁的侵蚀。对于有金属护套的电缆，位于电缆最外层的外护套是为保护金属护套(如波纹铝護套)免受周围物质的腐蚀而设计的。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。②绝缘作用。110 kV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。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、外护套故障测寻方法
2.1 故障的界定。有关规程规定，电缆外护套每千米绝缘电阻不应低于0.5 MΩ；在金属屏蔽或金属套与地之间施加直流电压5 kV，加压时间1 min，不应击穿。不符此标准的外护套即存在外护套故障。
2.2 外护套故障的预定位法。由于电缆的结构特点，其外护套故障不能采用主绝缘故障的回波反射法原理进行预定位。在电缆主绝缘故障回波反射法预定位中，一级接线芯，另一级接金属护套，由于金属护套的波阻是均匀的，因此可根据反射波形计算出电缆主绝缘故障点的距离；但在电缆外护套预定位中，由于一极是石墨或土壤，其波阻不均匀，用回波反射法测外护套故障的反射波形将是不规律和发散的，不能根据反射波形计算故障点距离。可见，回波反射法预定位原理不适用于电缆外护套故障预定位。
电缆外护套绝缘破损后，可以使用高压电桥法或直流压降比较法（压降法）来进行预定位。压降法的原理及测试过程是：将故障相的护层与另一完好相的护层在对端短接，分别在两相上注入相同大小的电流，通过两次测得的两相间的电压，可求得故障点的距离与全长的比值。但压降法有着电桥法同样的缺点，测试接线的接触电阻对测试结果影响较大。目前提出了一种新的、更简便有效的方法—直流电阻法。如下图所示，先在对端将故障相的护层与芯线（仅用作测试辅助线）短接，再用直流高压设备向护层注入直流电流（电压一般在5kV左右即可）。测量芯线与护层之间的电压以及注入的电流，两者相除即得测试点到故障点这一段的护层电阻值。将该电阻值与单位长度的护层电阻值比较，就能得出故障点的距离。这种方法成功地避免了测试接线的接触电阻以及对端短接线电阻的影响，因而测试结果比较准确。另外，现场使用时，应注意采用同相芯线作为辅助线，而避免使用其他相的芯线或金属护层，这样，同相的芯线和护层相当于同轴电缆结构，有助于减少现场电磁干扰对测量结果的影响。
(a)接线示意图
(b)电路原理图
直流电阻法测试外护套故障
2.3 外护套故障的精确定位法。对于地埋电缆护层故障的定位，跨步电压法是目前应用最广泛且非常有效得方法，其原理是：在故障护层上注入直流电流，经故障点后由大地流回，从而在地面产生跨步电压；在预定位出的故障距离附近用一对探头沿电缆走向检测不同位置的跨步电压值，根据其大小、极性，就可以确定故障点的位置。在实际使用中，为减小地面杂散电流的影响，通常注入的是直流脉冲信号。如事先将零位在中心的电压检测计的指针调零，当直流脉冲到来时，根据指针摆动的幅度及偏向，判断故障点的远近及方位。但是，在现场条件下，由于地面杂散电流的影响，通常很难将电压检测计调零并保持。根据现场的使用经验，这时宜采用数字电压表（例如普通的数字式万用表的毫伏挡），以检测脉冲到来时电压读数变化的幅度来衡量跨步电压，这样有助于解决电磁式电压表调零难的问题。
跨步电压法的检测方法有两种，①利用在故障点正上方跨步电压为零、在故障点两侧沿电缆走向跨步电压极性相反且达最大值的特征来对故障点定位的方法；②利用放电电流在故障点上方环形发散的特征，在不同方向分别寻找两个等电位点，故障点必然位于两组等位点连线的垂直平分线交叉点上。
3、防止故障的对策
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南方多雨水、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。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。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。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。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。
参考文献：
[1] 崔江静，梁芝培，高压电缆非金属外护套故障测寻方法[J]，中国电力，2001（02）
[2] 贺智涛，单芯高压电力电缆外护套故障分析及预防[J]，湖北水力发电，2006（02）
[3] 刘毅刚，许继葵，高压电缆外护套故障及其对策[J]，高电压技术，2001（S1）