2024年3月13日发(作者：家水丹)
龙源期刊网
电缆绝缘故障与雷电过电压分析及对策
作者：廖文礼 欧居勇 付东丰
来源：《科技经济市场》2013年第07期
摘 要：因过电压及电缆头制作工艺问题引发的电缆绝缘故障日益频繁，本文对电缆绝缘
故障与雷电过电压进行了分析，提出了采取的措施及对策。
关键词：电缆绝缘故障；雷电过电压；分析；对策
0 引言
近年来，随着我国经济社会的不断发展，电缆的应用日益广泛和增大，由此引发的电缆绝
缘故障也越来越频繁。电力系统的运行可靠性主要由停电次数及停电时间来衡量。造成停电的
主要原因之一是绝缘的击穿，因此电力系统运行的可靠性，在很大程度上取决于设备的绝缘水
平和工作状况。在不过多增加设备投资的前提下，如何择用合适的限压措施及保护措施，就是
电缆绝缘配合问题。
电缆绝缘水平的确定取决于过电压对电缆的作用，运行中出现在电缆绝缘上的电压有正常
运行时的工频电压、暂时过电压（工频过电压、谐振过电压）、操作过电压、雷电过电压。对
于220kV及以下的系统，一般以大气过电压决定设备的绝缘水平。其主要保护装置是避雷
器，以避雷器的保护水平为基础确定设备的绝缘水平，并保证设备具有一定的耐雷水平。对于
这些设备，在正常情况下应能耐受内过电压的作用，因此一般不专门采用针对内过电压的限制
措施。
1 概念及定义
1）避雷器额定电压（有效值）（kV）（灭弧电压）：保证避雷器能灭弧的最高工频电压
允许值。
2）避雷器持续运行电压：加于避雷器两端允许持续运行的工频电压有效值。持续运行电
压选择为额定电压的η倍。以国内避雷器的设计、制造水平，一般η值为80%。
3）标称放电电流：避雷器标称放电电流等级的划分，主要是从技术经济综合观点确定
的，通常随电网电压等级增高而增大。
4）避雷器标称雷电波残压：它是标称雷电波电流流过避雷器时在其非线性电阻片上的压
降。此残压为避雷器雷电放电时加于并接的被保护设备上的电压。电气设备全波冲击绝缘水平
与雷电冲击保护水平之比值为避雷器的雷电保护因数Kc。选取时应考虑到下列因素：绝缘类
型及其特性；性能指标；过电压幅值及分布特性；大气条件；设备生产、装配中的分散性及安
龙源期刊网
装质量；绝缘在预期寿命期间的老化，试验条件及其他未知因数。对雷电冲击：根据我国情
况，一般取Kc≥1.4；这也是我们在选择避雷器时的重要指标。
系统最高电压的范围：
a）范围Ⅰ，3.6kV≤Um≤252kV；
b）范围Ⅱ，Um≥252kV。
注：Um为系统最高电压。
表1 范围Ⅰ（1 kV
2 系数配合
举例说明：10kV避雷器与电缆
1）避雷器额定电压：非直接接地系统及小电流接地系统：1s及以内切除故障，10kV选用
13kV避雷器，1s以上切除故障，10kV选用17kV避雷器。这里取17 kV避雷器。
2）避雷器持续运行电压：对于额定电压为17kV的避雷器，其持续运行电压为13.6kv。
3）标称放电电流：对电站型一般有550kV（20kA、10kA），110～220kV（10kA），
10～35kV（5kA）。对于10kv选取5kA。
4）避雷器标称雷电波残压：根据表1（1kV
表2 35kV单芯电缆工频耐受击穿电压试验
表3 10kV三芯电缆工频耐受击穿电压试验
3 电缆绝缘故障原因分析
1）绝缘配合：从上面的系数配合上分析，电缆额定雷电冲击耐受电压（峰值）与避雷器
的保护水平上有很大的裕度，如果电缆不存在质量和安装工艺及维护的问题，一般不会损坏。
此外长电缆线路有可能延迟避雷器的动作，削弱其限压作用，因此择用性能好的避雷器及其安
装位置及配置数量有关。
2）避雷器损坏：避雷器未动作，而雷电流冲击电压超过了电缆的绝缘水平，电缆可能要
损坏。
龙源期刊网
3）电缆工艺：对于电缆终端和中间接头有严格的工艺要求，例如热缩电缆头的材质要
好；电缆头制作时要求密封良好，不能进水受潮，在密封前要做好清洁；压接方式质量要好，
否则接头发热，热缩过度使绝缘老化；主要是在做电缆头时由于剥去了屏蔽层，改变了电场分
布，将产生极为不利的切向电场，在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏
蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。如果质量不好、工艺不良或运行比较久的老旧电缆，
那么它的电缆头和中间接头绝缘水平有可能大大低于45kV，对于中间接头和电缆终端当发生
了大的雷电流冲击（电压超过45kV），此时加在电缆上的电压为45kV，那么电缆就会发生损
坏。另外一种情况是过电压小于避雷器动作电压，但大于电缆中间接头或电缆终端的绝缘水
平，电缆也可能会发生损坏。
4 措施及对策
1）提高高压电缆头制作工艺水平。
2）加强避雷器选型及参数配合，长电缆增加避雷器数量。
3）加强避雷器及电缆试验，其附件试验标准符合标准要求。
4）电缆敷设及管理符合相关要求。
5 结束语
从以上电缆绝缘故障原因、避雷器短时工频耐受电压（见表1）及电缆工频耐受击穿电压
试验数据（见表2、表3）分析来看，电缆绝缘水平与避雷器雷电过电压配合是科学合理的，
满足运行要求。因此，提高电缆头制作工艺水平是防止电缆绝缘故障的关键措施及对策，同时
加强避雷器和电缆的运行维护工作，提高电网安全经济稳定运行水平。
2024年3月13日发(作者：家水丹)
龙源期刊网
电缆绝缘故障与雷电过电压分析及对策
作者：廖文礼 欧居勇 付东丰
来源：《科技经济市场》2013年第07期
摘 要：因过电压及电缆头制作工艺问题引发的电缆绝缘故障日益频繁，本文对电缆绝缘
故障与雷电过电压进行了分析，提出了采取的措施及对策。
关键词：电缆绝缘故障；雷电过电压；分析；对策
0 引言
近年来，随着我国经济社会的不断发展，电缆的应用日益广泛和增大，由此引发的电缆绝
缘故障也越来越频繁。电力系统的运行可靠性主要由停电次数及停电时间来衡量。造成停电的
主要原因之一是绝缘的击穿，因此电力系统运行的可靠性，在很大程度上取决于设备的绝缘水
平和工作状况。在不过多增加设备投资的前提下，如何择用合适的限压措施及保护措施，就是
电缆绝缘配合问题。
电缆绝缘水平的确定取决于过电压对电缆的作用，运行中出现在电缆绝缘上的电压有正常
运行时的工频电压、暂时过电压（工频过电压、谐振过电压）、操作过电压、雷电过电压。对
于220kV及以下的系统，一般以大气过电压决定设备的绝缘水平。其主要保护装置是避雷
器，以避雷器的保护水平为基础确定设备的绝缘水平，并保证设备具有一定的耐雷水平。对于
这些设备，在正常情况下应能耐受内过电压的作用，因此一般不专门采用针对内过电压的限制
措施。
1 概念及定义
1）避雷器额定电压（有效值）（kV）（灭弧电压）：保证避雷器能灭弧的最高工频电压
允许值。
2）避雷器持续运行电压：加于避雷器两端允许持续运行的工频电压有效值。持续运行电
压选择为额定电压的η倍。以国内避雷器的设计、制造水平，一般η值为80%。
3）标称放电电流：避雷器标称放电电流等级的划分，主要是从技术经济综合观点确定
的，通常随电网电压等级增高而增大。
4）避雷器标称雷电波残压：它是标称雷电波电流流过避雷器时在其非线性电阻片上的压
降。此残压为避雷器雷电放电时加于并接的被保护设备上的电压。电气设备全波冲击绝缘水平
与雷电冲击保护水平之比值为避雷器的雷电保护因数Kc。选取时应考虑到下列因素：绝缘类
型及其特性；性能指标；过电压幅值及分布特性；大气条件；设备生产、装配中的分散性及安
龙源期刊网
装质量；绝缘在预期寿命期间的老化，试验条件及其他未知因数。对雷电冲击：根据我国情
况，一般取Kc≥1.4；这也是我们在选择避雷器时的重要指标。
系统最高电压的范围：
a）范围Ⅰ，3.6kV≤Um≤252kV；
b）范围Ⅱ，Um≥252kV。
注：Um为系统最高电压。
表1 范围Ⅰ（1 kV
2 系数配合
举例说明：10kV避雷器与电缆
1）避雷器额定电压：非直接接地系统及小电流接地系统：1s及以内切除故障，10kV选用
13kV避雷器，1s以上切除故障，10kV选用17kV避雷器。这里取17 kV避雷器。
2）避雷器持续运行电压：对于额定电压为17kV的避雷器，其持续运行电压为13.6kv。
3）标称放电电流：对电站型一般有550kV（20kA、10kA），110～220kV（10kA），
10～35kV（5kA）。对于10kv选取5kA。
4）避雷器标称雷电波残压：根据表1（1kV
表2 35kV单芯电缆工频耐受击穿电压试验
表3 10kV三芯电缆工频耐受击穿电压试验
3 电缆绝缘故障原因分析
1）绝缘配合：从上面的系数配合上分析，电缆额定雷电冲击耐受电压（峰值）与避雷器
的保护水平上有很大的裕度，如果电缆不存在质量和安装工艺及维护的问题，一般不会损坏。
此外长电缆线路有可能延迟避雷器的动作，削弱其限压作用，因此择用性能好的避雷器及其安
装位置及配置数量有关。
2）避雷器损坏：避雷器未动作，而雷电流冲击电压超过了电缆的绝缘水平，电缆可能要
损坏。
龙源期刊网
3）电缆工艺：对于电缆终端和中间接头有严格的工艺要求，例如热缩电缆头的材质要
好；电缆头制作时要求密封良好，不能进水受潮，在密封前要做好清洁；压接方式质量要好，
否则接头发热，热缩过度使绝缘老化；主要是在做电缆头时由于剥去了屏蔽层，改变了电场分
布，将产生极为不利的切向电场，在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏
蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。如果质量不好、工艺不良或运行比较久的老旧电缆，
那么它的电缆头和中间接头绝缘水平有可能大大低于45kV，对于中间接头和电缆终端当发生
了大的雷电流冲击（电压超过45kV），此时加在电缆上的电压为45kV，那么电缆就会发生损
坏。另外一种情况是过电压小于避雷器动作电压，但大于电缆中间接头或电缆终端的绝缘水
平，电缆也可能会发生损坏。
4 措施及对策
1）提高高压电缆头制作工艺水平。
2）加强避雷器选型及参数配合，长电缆增加避雷器数量。
3）加强避雷器及电缆试验，其附件试验标准符合标准要求。
4）电缆敷设及管理符合相关要求。
5 结束语
从以上电缆绝缘故障原因、避雷器短时工频耐受电压（见表1）及电缆工频耐受击穿电压
试验数据（见表2、表3）分析来看，电缆绝缘水平与避雷器雷电过电压配合是科学合理的，
满足运行要求。因此，提高电缆头制作工艺水平是防止电缆绝缘故障的关键措施及对策，同时
加强避雷器和电缆的运行维护工作，提高电网安全经济稳定运行水平。