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电缆外护套是电缆最外层的一层保护,
作用有两点:
一、保护金属护套、防止其被腐蚀、磨损。
二、使金属护套对地绝缘,
避免金属护套多点接地而形成环流。

外护套一般采用聚乙烯(PE)或者聚氯乙烯(PVC)。
聚氯乙烯(PVC)最大的特点是:
外护套本身具有自熄性,
阻燃效果非常好。
因此,当电缆暴露在空气中,
如隧道、电缆夹层、电缆沟或桥架等有阻燃
要求的场所敷设时,
推荐采用聚氯乙烯(PVC)护套电缆;
当电缆在排管敷设、地下直埋、
电缆沟填砂或地下水位较高长期浸水时,
建议选用聚乙烯(PE)护套电缆。
例如一段电缆选型的描述如下:
本工程选用铜芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝套聚乙烯护套电力电缆。
考虑防白蚁的要求,
电缆外护套采用聚乙烯和“退灭虫”双护套形式,
且“退灭虫”外护套厚度要求不小于1.5mm。
对应的实际图片和结构标注如下:

简而言之,
主绝缘是对导体进行保护,
金属护套是对绝缘进行保护和屏蔽电场,
而外护套是避免金属护套直接接地并对其进行保护。
或者换一个说法是:
高压电缆里有两层绝缘,
里层的绝缘是对导体进行绝缘和保护,
外层的绝缘是对金属护套进行绝缘和保护。
如同古城墙分里城墙和外城墙,
外护套则是外城墙。

电缆外护套破损是电缆运行的典型缺陷,
以某市电力公司为参照,
自2004年6月~ 2009 年7月间,
对其管理的170条电缆线路实施了150次防护层的预防性检测。
据检测数据,
这些电缆的保护层有效率仅为64%,
意味着有36%的电缆遭遇了外部保护层的接地问题。

外护套破损带来的直接后果是:
金属护套可能直接接地,
且可能受到后续损害。
但由于主绝缘暂未受损,
因此还不会带来直接危害,
可以算是“带病运行”。
但是这种“带病运行”需及时解决,
否则会带来严重后果:
1、人员触电风险
对于金属护套接地的高压电缆,
外护套破损后,
金属护套可能直接暴露。
如果其接地系统失效或电位升高,
接触金属护套可能导致跨步电压或接触电压触电,
对巡检或施工人员构成致命威胁。
破损点可能使电缆内部因潮湿导致绝缘降低,
引发放电,增加附近人员触电风险。
2、金属护套腐蚀与主绝缘受潮
外护套破损后,水分、潮气、酸碱性物质会侵入,
直接腐蚀金属护套(铝或铅)。
金属护套一旦腐蚀穿孔,
水分将直接接触电缆的主绝缘层。
水分侵入会导致主绝缘性能永久性下降,
水分在电场和温度下会产生“水树枝”,
逐渐生长直至导致绝缘击穿。
高压短路会产生巨大的电弧,
可能点燃电缆材料或周围可燃物,
引发严重火灾。
甚至发生电缆爆燃事故,危及变电站、隧道及周边设施。
3、金属护套环流异常增大
高压电缆的金属护套通常采用单点接地或交叉互联接地方式,
目的是消除或减少护套上的感应环流。
外护套破损后,
如果接地系统受损或破坏,
会导致接地电流路径改变,
可能在金属护套上产生巨大的环流。
这个环流会产生显著的附加发热,
使电缆本体温度异常升高,
不仅增加线损,还会加速主绝缘老化,
形成“过热带电-绝缘老化-击穿”的恶性循环。
综上所述仅仅外护套破损不会造成严重后果,
上述所有过程(受潮、腐蚀、过热、局部放电)
的最终结果都是主绝缘击穿,
发生单相接地或相间短路故障。
这将导致线路跳闸,造成大面积、长时间的停电事故。
电缆外护套破损的原因可分为:
施工阶段 和 运行阶段。
施工阶段原因比较统一,
主要是在运输、储存、牵引、回填或者附件安装过程中,
尖锐物体、粗糙地面、摩擦剐蹭等因素对外护套进行破坏,
但是在电力电缆投产前交接试验会进行:
外护套直流耐压试验。
因此大部分破损和隐患可以及时发现。
针对目前110kV及以上电力电缆多为单芯交联聚乙烯绝缘电力电缆,故试验内容为下图划线的内容:
因为外护套直流耐压试验只能停电进行,
因此线路投运后不具备经常试验的条件,
因此重点需要预防电缆运行阶段的破损。
电缆运行阶段造成外护套破坏的主要因素有:
1、机械外力破坏(最常见)
道路开挖、打桩等未知管线施工的直接挖伤、铲断。
2、生物啃咬
白蚁、老鼠等啃咬。
因此上文中外护套外还有一层“退灭虫”护套。
“退灭虫”(防鼠蚁)护套是一种
通过在外护套材料中复合缓释型杀虫/驱虫药剂,
实现主动、长效驱避和灭杀啃咬电缆生物的功能性特种护套。
3、电动力蠕动(最容易忽视)
很多人不理解为什么“电”为什么会导致“动”,
而且这种“动”幅度非常小,
因此常常被人忽视,
但是这种长期、持续的、亿万次的微动摩擦,
最终就会导致外护层的磨破、磨穿。
甚至会导致金属护套的损害,
最终导致线路故障。
因此电缆的固定方式(比如用带橡胶垫的软夹具)
和敷设时留有缓冲余地(像弹簧一样能吸收震动),
对于防止这种“慢性磨损”至关重要。

4、环境化学腐蚀与老化
敷设在酸碱性土壤、工业废水、盐碱地中。
电解腐蚀:
杂散电流(如地铁泄漏电流)在破损点加剧电化学腐蚀。
自然老化:
紫外线长期照射、冷热循环、氧化作用。
1、外护套故障找寻,
找到故障点后将故障点及两侧100mm内电缆外护套用砂纸打毛,
先后绕包绝缘带、防水带,
然后用半导电带恢复外电极,
最后绕包PVC带。
2、修复后再次测量外护套绝缘电阻,
并进行直流耐压试验,
直流电压5kV,
加压时间为60s,不应击穿。
现在的电缆流行安装“金属护套环流监测装置”,
那么该装置可以监测外护套的破损吗?
金属护套环流监测装置的原理是:
当缆芯通过电流时,
会在金属护层上产生环流,
外护套的绝缘状态差、接地不良、金属护层接地方式不正确等等
都会引起护套环流异常现象。
因此对电力电缆的接地电流进行实时监测,
可及早发现电缆接地电流异常,
对电缆故障做出处理措施。


金属护套环流监测装置监测外护套破损能力有限,
因为大部分外护套破损不会引起环流的明细变化,
主要原因是:
1、初期/轻度破损
外护套仅被划伤、磨损变薄,
但未完全穿透,金属护套未暴露。
2、未形成接地回路
外护套破损,金属护套暴露,
但暴露点恰好位于干燥的空气、绝缘套管或未接地的支架上,
并未与大地形成有效电气连接。
3、高阻接地
破损处受潮,
形成的是高阻抗接地(如通过潮湿土壤),
此时环流变化可能非常微弱,
被正常负荷波动所掩盖。
而只有当外护套破损导致金属护套(铝/铅护套)
与大地(或另一相护套)形成新的、低阻接地通路时,
环流才会发生显著、持续的变化,
此时才会被监测装置监测到。
因此不能依赖金属护套环流监测装置来进行护套检测。
外护套最有效的方式依然是外护套直流耐压试验。
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