宋國(guó)軍

【摘 ?要】交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜因其生產(chǎn)制造技術(shù)成熟、安裝敷設(shè)簡(jiǎn)易方便、絕緣性能優(yōu)異、維護(hù)簡(jiǎn)單且運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，是目前電力系統(tǒng)中壓電纜選用最多、使用范圍較廣的動(dòng)力電纜。與電纜本體相比，電纜終端/中間接頭制作缺陷占電纜事故的大多數(shù)，作者就工作中碰到的一期10kV交聯(lián)聚乙烯電纜熱縮終端接頭事故進(jìn)行原因分析，進(jìn)而提出中壓電纜在終端/中間接頭制作過程中的要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】交聯(lián)電纜;終端故障;原因分析;

一、10kV交聯(lián)電纜終端故障及根本原因分析

事故描述：2018年3月凌晨，南區(qū)負(fù)荷中心執(zhí)行電源切換過程中，在將母聯(lián)隔離手車由試驗(yàn)位置搖至工作位置時(shí)出現(xiàn)零序保護(hù)動(dòng)作，進(jìn)線斷路器跳閘，運(yùn)行人員經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)母聯(lián)斷路器柜內(nèi)電纜異響并冒煙。后查閱保護(hù)記錄發(fā)現(xiàn)進(jìn)線柜接地保護(hù)動(dòng)作電流為56.08A，計(jì)算故障電流為224.3A，大于零序整定值160A，0.32S，保護(hù)可靠動(dòng)作。

電纜終端解剖及根本原因分析：經(jīng)核實(shí)故障的10kV母線聯(lián)絡(luò)電纜為生產(chǎn)廠家整體供貨，型號(hào)為YJV-8.7/15kV-3*185mm2。經(jīng)過對(duì)故障電纜終端的解剖檢查，發(fā)現(xiàn)電纜頭B相三支套末端1/3處絕緣擊穿約20mm孔洞，熱縮管燒毀近1/3，應(yīng)力疏散管有明顯燒灼痕跡且肉眼可見導(dǎo)體，導(dǎo)體熔斷3股，判斷此處為擊穿故障點(diǎn)，詳見下述照片。

故障根本原因：事后將故障電纜終端整體解剖，發(fā)現(xiàn)電纜頭A、C相的銅屏蔽層只保留至絕緣三支套根部，半導(dǎo)體層只保留至絕緣三支套末端1/3處，銅屏蔽未與應(yīng)力疏散管搭接，由此推斷B相也為相同情況。根據(jù)10kV交聯(lián)熱縮電纜頭制作的常規(guī)工藝，電纜終端頭要求應(yīng)力疏散管與半導(dǎo)體層連接是至少滿足20mm長(zhǎng)度的搭接，這是制作電纜終端最重要的步驟。應(yīng)力疏散管未與半導(dǎo)電層搭接，在運(yùn)行電壓作用下，電纜終端內(nèi)電場(chǎng)分布不均勻，在電應(yīng)力集中部位發(fā)生局部放電，進(jìn)而產(chǎn)生此次絕緣擊穿。

二、常見電纜終端/中間接頭制作缺陷和故障原因分析

電纜終端/中間接頭故障已成為電纜運(yùn)行中故障發(fā)生的典型部位，究其主要原因在于電纜終端/中間接頭的制作過程和安裝方法。（1）在電纜終端/中間接頭制作時(shí)，電纜外徑為不均勻，半導(dǎo)體層切斷處的電場(chǎng)強(qiáng)度集中，如果接頭應(yīng)力錐安裝位置沒有嚴(yán)格按照?qǐng)D紙安裝，其就會(huì)失去緩解電場(chǎng)畸變的作用，或者在切割過程中，在電纜主絕緣上留有刀痕或引入新的雜質(zhì)，都會(huì)導(dǎo)致局部放電發(fā)生;（2）電纜終端/中間接頭具有多層復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，除了考慮界面壓力的影響，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致電纜附件在安裝制作過程中極易受到工人工作經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的影響，在電纜外半導(dǎo)電層撥開后，在清理過程中可能會(huì)引入新的雜質(zhì)，或者由于電纜附件受到污穢，壓力強(qiáng)度不夠以及材料自身或長(zhǎng)時(shí)間老化等問題都有可能使得電纜附件內(nèi)電場(chǎng)發(fā)生變化，發(fā)生局部放電，研究表明因多層復(fù)合介質(zhì)沿面放電原因?qū)е陆宇^擊穿故障約占電纜附件故障總數(shù)的97%以上;（3）電纜線芯有金屬壓接管壓接后相連，可能會(huì)與內(nèi)應(yīng)力錐之間存在空氣氣隙、誤纏繞絕緣帶等造成電場(chǎng)畸變發(fā)生局部放電，壓接管壓接后沒有經(jīng)過拋光打磨而出現(xiàn)尖端;

三、電纜終端/中間接頭制作的基本要求、電應(yīng)力控制和制作要點(diǎn)

3.1、中壓電纜終端/中間接頭的基本要求

電纜終端/中間接頭應(yīng)與電纜本體一樣能長(zhǎng)期安全運(yùn)行，并具有與電纜相同的使用壽命。良好的電纜終端/中間接頭應(yīng)具有以下性能：

線芯聯(lián)接好：主要是聯(lián)接電阻小而且聯(lián)接穩(wěn)定，能經(jīng)受起故障電流的沖擊：長(zhǎng)期運(yùn)行后其接觸電阻不應(yīng)大于電纜線芯本體同長(zhǎng)度電阻的1.2倍;

絕緣性能好：電纜附件的絕緣性能應(yīng)不低于電纜本體，所用絕緣材料的介質(zhì)損耗要低，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)對(duì)電纜附件中電場(chǎng)的突變能完善處理，有改變電場(chǎng)分布的措施;

再次，應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、耐振動(dòng)、耐腐蝕性能;此外還應(yīng)體積小、成本低、便于現(xiàn)場(chǎng)安裝。

3.2、中壓電纜及附件處的電場(chǎng)分布情況

交聯(lián)聚乙烯電纜每相線芯外均有一接地的銅屏蔽層，導(dǎo)電線芯與屏蔽層之間形成徑向分布的電場(chǎng)。也就是說，正常電纜的電場(chǎng)只有從導(dǎo)體向屏蔽層的徑向電力線，沒有沿導(dǎo)體軸向的電力線，且分布是均勻的。而在電纜終端位置因剝?nèi)チ似帘螌樱淖兞穗娎|原有的電場(chǎng)分布，產(chǎn)生對(duì)絕緣極為不利的切向電場(chǎng)，即沿導(dǎo)線軸向的電力線。在剝?nèi)テ帘螌有揪€的電力線向屏蔽層斷口處集中，導(dǎo)致在屏蔽層斷口處就是電纜最容易擊穿的部位。

要使電纜可靠運(yùn)行，電纜頭制作中應(yīng)力管非常重要，而應(yīng)力管是在不破壞主絕緣層的基礎(chǔ)上，才能達(dá)到分散電應(yīng)力的效果。為盡量使電纜在屏蔽層斷口處電場(chǎng)應(yīng)力分散，應(yīng)力管與銅屏蔽層的接觸長(zhǎng)度要求不小于20mm，短了會(huì)使應(yīng)力管的接觸面不足，進(jìn)而應(yīng)力管上的電力線會(huì)傳導(dǎo)不足，過長(zhǎng)會(huì)使電場(chǎng)分散區(qū)（段）減小，電場(chǎng)分散不足。所以一般制作時(shí)控制在20～25mm左右。在做中間接頭時(shí)，必須把主絕緣層也剝?nèi)ヒ徊糠?，?dǎo)體線芯用銅接管壓接后，用填料包平。

3.3、電纜附件除了要嚴(yán)格按照制作順序制作外，還有以下幾個(gè)制作要點(diǎn)值得注意。

1）電纜頭制作環(huán)境控制：施工現(xiàn)場(chǎng)條件一般較差，電纜接頭在制造時(shí)環(huán)境和工藝要求都很高，故要做好作業(yè)區(qū)域的溫度、濕度和灰塵的控制，一般環(huán)境溫度要求0℃以上，相對(duì)濕度70%以下，施工人員手要保持清潔干燥;

2）電纜終端在制作時(shí)，在絕緣表面難免會(huì)留下細(xì)小的滑痕，半導(dǎo)電顆粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入絕緣中，因此在用砂紙從屏蔽層端口處向接線端子確保單方向打磨，并用專用紗布清潔絕緣表面;

3）務(wù)必選用質(zhì)量和信譽(yù)較好的電力附件;應(yīng)檢查附件是否完好，包裝內(nèi)各材料數(shù)量是否和說明書一致，附件型號(hào)是否和要安裝的電纜配套，說明書和安裝示意圖是否對(duì)應(yīng);

4）切除電纜內(nèi)襯物時(shí)，不要切斷電纜銅屏蔽層;

5）剝除電纜外半導(dǎo)電層時(shí)，下刀一定要輕，不要在電纜主絕緣處留下刀痕;

6）在制作終端頭時(shí)，如電纜絕緣端部與接線金具之間需包繞密封帶時(shí)，為保證密封效果，通常將絕緣端部削成錐體，以保證包繞的密封帶與絕緣能很好的粘合。絕緣端部必須削成錐體，同時(shí)必須將錐面用砂帶拋光，因?yàn)殄F面的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于絕緣端部直角邊的長(zhǎng)度，故而沿著錐面的切向場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)小于絕緣直角邊的切向場(chǎng)強(qiáng)，沿錐面擊穿的可能性大大降低，從而提高了接頭的性能;

7）用電纜清潔紙清潔電纜主絕緣時(shí)，要從電纜端部向根部擦拭，不可來回擦拭;

8）安裝電纜附件前，在電纜主絕緣上要均勻涂抹硅脂膏，以填充界面的氣隙，消除電暈;

9）為了防止水汽沿接地線進(jìn)入電纜終端，在外護(hù)層上要先用防水帶包2層，將接地線夾在中間，外面再包2層防水帶;

10）鋼帶接地線和線芯屏蔽接地線在電纜附件內(nèi)不可有電氣上的連通，防止以后無法測(cè)試銅屏蔽層電阻和導(dǎo)體電阻比;

11）在銅屏蔽帶至外半導(dǎo)電層處繞2層半導(dǎo)電帶（搭接外半導(dǎo)電層≤2mm），以防止銅屏蔽層松散。

結(jié)束語(yǔ)

總之，10KV電纜的安全運(yùn)行關(guān)系著電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定，同時(shí)也關(guān)乎到企業(yè)的財(cái)產(chǎn)、以及員工的生命安全，所以做好電纜的安全防護(hù)是非常重要的，只有采取了有效預(yù)防和事故處理措施，才能避免類似事故的再次發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]代俊杰.10KV電纜終端頭故障產(chǎn)生的原因分析及制作工藝要求[J].冶金設(shè)備，2017（S2）：382-385.

[2]采用OWTS檢測(cè)10kV交聯(lián)聚乙烯電纜本體主絕緣損傷[J].中國(guó)電力，2017（8）.

（作者單位：三門核電有限公司）