我們結(jié)合我廠多年來電纜運(yùn)行的經(jīng)驗，應(yīng)用固體鮑緣理論，對電力電纜絕緣擊穿的原因進(jìn)行了分析。目的是拋磚引玉，與電氣同行共同尋找防止電纜絕緣擊穿的具體措施，以提高電纜安全運(yùn)行的水平和延長電纜的使用壽命。由于水平有限，所述不一定全面，可能有錯誤，望廣大電氣同行指正。
一、固體絕緣的擊穿
1．固體絕緣擊穿的形式絕緣材料又稱電介質(zhì)。當(dāng)施加于電介質(zhì)上的電壓超過一定的臨界值，使電介質(zhì)中的電場強(qiáng)度超過它能承受的水平，通過電介質(zhì)的電流劇增，電介質(zhì)發(fā)生破裂或分解，完全失去絕緣能力，這種現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的擊穿。不同的電介質(zhì)，其擊穿的形式和機(jī)理是不一樣的，田體電介質(zhì)的擊穿一般可分為電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿三種形式。
電擊穿是當(dāng)電壓很高、電場足夠強(qiáng)時，固體電介質(zhì)中存在的少量自由電子將在強(qiáng)電場作用下運(yùn)動，積累起較大的動能。如果這些動能足以使介質(zhì)原子游離成電子和離子，便在介質(zhì)中出現(xiàn)很多自由帶電粒子，它們又可繼續(xù)產(chǎn)生新的帶電粒子，這樣激烈發(fā)展下去，最后導(dǎo)至擊穿。
熱擊穿是在電壓作用時間較長的情況下發(fā)生的。在電場的作用下，介質(zhì)損耗將使絕緣介質(zhì)內(nèi)部發(fā)熱，溫度上升，與此同時也向周圍散熱。若發(fā)熱量一直大于散熱量，介質(zhì)溫度將持續(xù)上升，最后由于溫度過高導(dǎo)致絕緣特性完全喪失而被擊穿。電化學(xué)擊穿一般發(fā)生在設(shè)備運(yùn)行很長時蚵以后。在運(yùn)行中絕緣將受到熱的、化學(xué)的和機(jī)械力的作用，使絕緣性能逐漸變壞而老化。在高電壓作用下，由于電極與絕緣接觸處的氣隙或絕緣內(nèi)部存在著的氣泡等，往往發(fā)生電暈或局部放電，甚至引起局部燒焦現(xiàn)象。所有上述情況都將導(dǎo)致絕緣的抗電強(qiáng)度下降，以致在長時期電壓作用下產(chǎn)生熱擊穿，或在短時過電壓作用下造成電擊穿。
2．影響固體絕緣擊穿的園棠影響固體絕緣擊穿的因素比較多，這里僅對幾種主要因素作一簡單介紹。
(1)只要當(dāng)電場強(qiáng)度選到足以使介質(zhì)內(nèi)少量自由電子產(chǎn)生碰撞電離的連鎖反應(yīng)時，就可發(fā)生電擊穿。同樣的外施電壓，絕緣層越厚，則其中的電場強(qiáng)度越低(在均勻電場中，V：Ed，式巾V為電壓，E為電場強(qiáng)度，d為電壓兩極間的距離，即絕緣層的厚度)，所以，擊穿電壓隨絕緣厚度的增加而相應(yīng)增加。
(2)當(dāng)絕緣材料中有雜質(zhì)，特別是有氣泡時，可使整個材料絕緣性能降低。一方面氣泡減少了電介質(zhì)的有效厚度，更重要的是因為在有夾層的電介質(zhì)中，電場強(qiáng)度是按各層材料的介電系數(shù)￡成反比分布的，￡較小的氣泡中電場較強(qiáng)，而氣泡本身的耐壓強(qiáng)度又較低，所以這些氣泡總是先游離而發(fā)生局部放電，進(jìn)而導(dǎo)至整個介質(zhì)的擊穿。
(3)帶電體和絕緣材料接觸不緊密也會使介質(zhì)的耐壓強(qiáng)度下降。這是由于帶電體和介質(zhì)問的間隙會和氣泡一樣首先產(chǎn)生游離
的緣故。
(4)絕緣受潮后擊穿電壓會迅速下降。這是因為含水量增大時，介質(zhì)的電導(dǎo)率和介質(zhì)損耗將迅速增加，很容易出現(xiàn)熱擊穿。
(5)對于一定的絕緣材料，在均勻電場中擊穿電壓較高，在不均勻電場中擊穿電壓會大大降低。35千伏及以上電纜終端頭就是利用應(yīng)力錐和接地屏蔽環(huán)來改善靠近鉛套邊緣電場的分布，從而提高耐壓強(qiáng)度的。
二、電纜絕緣擊穿的原因分析
1．機(jī)械損傷在工廠因機(jī)械損傷而造成電纜絕緣擊穿的事故比例很大，一般常見的原因有下例幾種：
(1)直接受外力而損傷，如重物由高處降落砸傷電纜、挖土不慎誤傷電纜等。
(2)敷設(shè)電纜時彎血過度使絕緣受傷，或裝運(yùn)時嚴(yán)重擠壓使絕緣和保護(hù)層損壞。
(3)直埋電纜因地層沉陷而承受過大拉力使電纜受損，嚴(yán)重時有拉斷電纜的現(xiàn)象。
2．終端頭和中間接頭故障終端頭和中間接頭是電纜線路的薄弱環(huán)節(jié)，電纜故障有很大比例發(fā)生在終端頭和中間接頭上。其主要原因大多是施工不良和使用材料質(zhì)量較差所造成。
3．絕緣受潮
(1)終端頭和中間接頭施工不良使水分侵^電纜內(nèi)部。
(2)由于電纜內(nèi)護(hù)層破損而使水分侵^。內(nèi)護(hù)層破損的原因是很多的，如直接的機(jī)械損傷，鉛包電纜敷設(shè)在震源附近，鉛包因長期振動而產(chǎn)生疲勞龜裂}因化學(xué)腐蝕產(chǎn)生孔洞因射造不良鉛包上有小孔或裂縫等。
4．過電壓由于大氣過電壓或內(nèi)部過電壓所引起的絕緣擊穿。過電壓擊穿，特別是電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓所造成的電纜擊穿，往往是多根電纜同時發(fā)生。
5．絕緣老化絕緣老化是由于在運(yùn)行過程中各種因素長期作用，導(dǎo)致材料電氣性能和機(jī)械性能劣化的結(jié)果，其中主要的因素是熱。過熱會使絕緣脆化和容易斷裂，過熱的原因往往是由于散熱不良或過負(fù)荷。
三、防止電纜絕緣擊穿的措施
1．防止機(jī)械損傷對架空電纜，特別是沿墻敷設(shè)的電纜應(yīng)加遮蓋，廠內(nèi)動土應(yīng)辦理由動土部門簽字的動土證。
2．提高終端頭和中間接頭的施工質(zhì)量前已介紹，氣泡和水分對絕緣的耐壓強(qiáng)度影響很大。所以，在施工中包纏絕緣一定要拉緊，不能產(chǎn)生空隙，環(huán)氧樹脂和石英粉使用前一定要嚴(yán)格干燥趕潮。由于終端頭處電場分布很不均勻，靠鉛套邊緣處電場強(qiáng)度晟大，所以應(yīng)處理好鉛套邊緣處的絕緣。對35千伏及以上的電纜，應(yīng)包纏好應(yīng)力錐和加裝接地屏蔽環(huán)，以使電場分布均勻，提高絕緣水平。
3．嚴(yán)防絕緣受潮化工廠由于鉛包被腐蝕而使絕緣受潮擊穿的事故時有發(fā)生，故應(yīng)加強(qiáng)電纜外護(hù)層的維護(hù)，每隔2～3年涂刷一遍瀝青漆可有效脅止電纜鋼帶腐蝕。
