在正常环境中XLPE电力电缆的使用寿命一般为20-30年,然而在实际使用中电缆常常直接埋于地下或敷设在电缆沟内,导致电缆的使用寿命受敷设环境的影响极大。XLPE电缆长期与水分、土壤接触,绝缘很容易受到腐蚀渗透,再加上电缆生产或安装时的局部缺陷,在电、热、水、油、机械外力、化学物质等的作用下,容易导致电缆加速老化,严重时可能发生短路等故障,导致电力系统无法正常运行。在恶劣环境中运行的电缆绝缘很容易损坏,根据有关部门统计,在电气设备事故中电缆事故约占的比例为48%。
导致XLPE电缆发生故障的原因常常是在多种因素共同作用下造成的。因此,分析XLPE电缆故障的原因对于减少电气事故的发生是十分重要的。综合分析,导致XLPE电缆发生故障的原因主要有以下几种。
1. 绝缘老化
1.1热老化电缆运行温度超过电缆材料的允许温度时,会产生氧化分解等化学反应,反应生成物由于电离作用,使电缆绝缘电阻和耐压能力下降,可通过监测其直流高压下的泄漏电流和测量交流电压下的介质损耗角正切来判断其绝缘情况。
1.2 电气老化
绝缘内部气隙、绝缘和屏蔽层之间的空隙部位的电晕放电会腐蚀绝缘,使电缆绝缘的耐压强度下降,这是由电晕造成的绝缘老化。由于屏蔽层上有尖状突起,引起局部放电,并逐渐发展为树枝状放电。因树枝状放电引起耐电强度下降,称为电树枝老化。
电气老化程度可通过监测电缆的局部放电程度来判断。但由于现场干扰严重,而规程规定电缆的局部放电水平要求较高,因此,在线监测电缆局部放电的难度很大。
1.3 水树枝老化
有机材料的吸水现象在短时间内是不会有影响的,但长时间受水侵渍,材料将开始吸潮。由于电缆长时间在高场强下工作,水分将呈树枝状侵蚀电缆,形成水树枝老化。
从形式上看,水树枝老化分三种形式;内导水树枝状老化和外导水树枝状老化是由电缆屏蔽的突起造成;蝴蝶领结式水树枝老化则是由绝缘内的气隙或杂质造成的。
水树枝老化也可用监测其介质损耗角正切或直流泄漏电流等办法来监测。
1.4 化学性老化
化学性老化多发生在石油化工部门,其形态是溶胀、溶解、龟裂或化学树枝状老化。电缆的这种绝缘状态亦可用测量介质损耗角正切和直流泄漏电流来判断。
综上所述,这些电缆的绝缘老化程度均可通过测量电缆的介质损耗角正切、直流泄漏电流或局部放电等办法来判断,这些方法一般均在停电离线的状态下完成,介质损耗角正切则可采用在线监测的方法。