110 kV及以上电力电缆系统故障统计分析
惠宝军1，傅明利1，刘通1，侯帅1，刘昌2，郭金明2
【摘 要】摘要：随着电力电缆技术的不断成熟以及电缆附件新技术的不断更新，高压电缆线路的故障特点及各故障原因占比已发生了较大变化。本文通过对南方电网在2006—2016年间发生的132起110 kV及以上电缆系统故障及文献查阅的99起故障案例进行详细统计，全面分析了近年来高压电缆系统的故障特征及其主要原因。统计结果表明：相比2001年，目前南方电网高压电缆线路运行可靠性明显提高，故障率下降了约一个数量级；电缆附件已成为目前高压电缆线路的最大薄弱环节，在不计及外力破坏时，电缆附件故障占比高达85.5%；对于电缆本体，70%以上的故障是由于外力破坏造成，而对于电缆附件故障，84%以上是由于产品质量和施工安装不当引起。该统计分析结果可为制订电力电缆系统差异化运维策略提供依据。 【期刊名称】南方电网技术 【年(卷),期】2017(011)012 【总页数】8
【关键词】高压电缆；电缆附件；故障；统计分析
0 引言
随着电网负荷的日益增长及城市现代化水平的不断提高，城市内架空输电线路逐渐退出民众视野，取而代之的是安全性更高、具有美化城市、节省空间等优势的电力电缆[1]。截至2016年底，南方电网110 kV及以上电压等级输电电缆线路回数已超2 000回(含纯电缆线路与架空电缆混合线路)，电缆长度超过5 000 km [2]。
虽然电缆系统发生的故障概率远低于架空输电线路[3]，但由于电力电缆及附件采用封闭式紧凑型结构，且多位于城市核心地段，一旦发生故障，故障定位困难、修复用时长、难度大，造成的损失远大于架空线路。近年来国内发生了多起高压电缆系统故障，导致了爆炸、火灾等重大事件，给电网的安全运行带来了极大的威胁[4 - 7]。高压电力电缆的安全运行已成为行业的重点关注问题之一。
早期罗俊华等人对我国1997—2001年间主要城市10 kV及以上电力电缆系统运行情况及故障原因进行了详细统计[8]，给出了该期间电缆线路的故障率及主要故障原因，并指出电力电缆运行故障的主要原因是外力破坏，约占电缆运行总故障的58%。李华春等人对我国2004年之前发生的110 kV及以上高压交联电缆系统故障按类别进行了深入分析和总结，并给出了详细的参考案例[9]。 随着电力电缆技术的不断成熟以及电缆附件新技术的不断更新，高压电缆线路的故障特点及各故障类型占比已发生了显著变化。而目前国内对近年来高压交流电缆系统运行现状及故障情况缺乏系统全面的掌握和深入分析。本文通过收集大量案例，对南方电网在2006—2016年间发生的132起110 kV及以上电力电缆系统故障及通过文献查阅的99起高压电缆故障案例进行了详细统计，全面分析了近年来高压电缆系统的故障特征及其主要原因，从而为进一步提升我国电力电缆运维水平并降低故障率提供借鉴。
1 高压电缆系统故障特征统计
1.1 故障率统计
南方电网2013—2016年间110 kV和220 kV电缆线路故障率如图1所示。根据统计结果知，220 kV电缆线路故障率近年呈整体下降趋势，从2013年的
0.98次/(a·100 km)到2015年的0.49次/(a·100 km)，下降了约一半，2016年故障率略有上升，达到了0.60次/(a·100 km)。110 kV电缆线路由于长度基数较大，故障率相对低，近几年基本均维持在0.30～0.50次/(a·100 km)。相比我国2001年间10—220 kV电力电缆的平均运行故障率5.2次/(a·100 km)[8]，近年来高压电缆线路故障率显著下降，这主要得益于以下几方面因素：1)电力电缆生产制造水平的提高。交联聚乙烯电缆由早期的湿法蒸汽交联工艺变为近年的导体屏蔽层、绝缘层以及绝缘屏蔽层三层共挤工艺，同时原材料经超纯净化处理，显著提升了产品的质量；2)电力电缆运维水平的提高。随着局放在线监测、光纤测温、红外测温、智能巡检等手段及新技术的应用，极大地降低了电缆线路潜在缺陷隐患，相应地降低了故障发生的概率。
虽然我国近年来电缆线路运行故障率显著下降，但只相当于国外发达国家10年前的水平[8]，仍有较大的提升空间。 1.2 故障设备类型统计
通过对231起故障案例统计，发现电缆本体故障75起，接头故障90起，终端故障60起，以及其他故障(包括接地系统故障、过电压保护器击穿等)6起，其中外力破坏导致的故障达58起。
计及外力破坏导致的故障时，各故障设备占比如图2(a)所示，电缆附件(含接头和终端)故障占比达64.5%。不考虑外力破坏的故障时，电缆附件故障占比高达85.5%，如图2(b)所示。可以看出，无论是否考虑外力破坏，目前电缆线路中电缆附件已成为最大的薄弱环节。 1.3 故障设备运行年限统计
通过对南方电网2006—2016年间发生的高压电缆线路故障运行年限统计，发
110kV及以上电力电缆系统故障统计分析
