張振西

（西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司，陜西西安 710018）

0 引言

高壓電纜終端頭是將電纜與其他電氣設(shè)備連接的部件，與電纜本體相比，終端頭是最薄弱環(huán)節(jié)，有數(shù)據(jù)顯示其約占電纜線路故障的70%。從西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“公司”）目前出現(xiàn)的幾次高壓電纜故障來看，也確實(shí)如此，2#高壓線路AH1 和AH4 開關(guān)、1#高壓線路14G 開關(guān)均出現(xiàn)過電纜終端頭爬電、高壓接地、短路狀況。

10 kV 配電網(wǎng)線的安全運(yùn)行是保障公司供電穩(wěn)定性的基礎(chǔ)保障，但是當(dāng)前出現(xiàn)10 kV 電纜終端故障問題，需要工作人員制定更合理的應(yīng)對(duì)和處理方案，這樣才能全面提升10 kV 配電網(wǎng)的供電質(zhì)量。本文就將10 kV 電纜終端頭故障原因和制作工藝要求展開研究。

1 引發(fā)10 kV 電纜終端頭故障的主要原因

通常引發(fā)電纜故障的原因分為廠家制造因素、外力因素和終端頭制作因素等3 類。

1.1 廠家制造因素

在對(duì)終端頭試驗(yàn)過程中可以發(fā)現(xiàn)，一些電纜的質(zhì)量不佳，主絕緣厚度要求為8.7/10 kV，標(biāo)稱要求為4.5 mm，但是很多電纜的主絕緣厚度僅為3 mm，同時(shí)材料密度較低，使得電力運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)受到較大限制和影響。此外，有很多電纜頭并沒有標(biāo)明生產(chǎn)廠家、材料質(zhì)量較差。并且當(dāng)前很多高壓電纜終端頭的制作工藝無法滿足現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求，這也在一定程度上增加了故障發(fā)生的概率[1]。

1.2 電纜終端頭制作工藝

通過對(duì)發(fā)生事故的電纜頭解析可知，當(dāng)前電纜終端頭出現(xiàn)問題的原因大多數(shù)是因?yàn)橹谱鞴に?、方法，這些錯(cuò)誤集中體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面。

（1）銅屏蔽層直接借助絕緣膠帶進(jìn)行纏繞。其目的是避免電纜終端頭制作過程中出現(xiàn)松散，因此進(jìn)行臨時(shí)固定處理，并且在對(duì)應(yīng)力管進(jìn)行冷縮前及時(shí)將其取掉。但是當(dāng)前很多工作人員并不能及時(shí)將絕緣膠帶取掉，此種情況下銅屏蔽層和應(yīng)力管的連接也無法發(fā)揮應(yīng)力過度的作用，致使問題發(fā)生[2]。

（2）電纜外的半導(dǎo)體層用作臨時(shí)固定的絕緣膠帶沒被及時(shí)取掉，并且纏繞厚度超過了規(guī)定的20 mm。

（3）應(yīng)力管和電纜外的半導(dǎo)體層與銅屏蔽層在連接過程中都有絕緣膠帶，這種搭接方式在某種程度上已經(jīng)違背了電纜終端頭的制作方式，如果不能及時(shí)處理后續(xù)工作中很可能引發(fā)故障問題（圖1）。

圖1 電纜組成結(jié)構(gòu)

1.3 終端頭附件的質(zhì)量問題

由于電纜終端頭本身質(zhì)量存在問題，在運(yùn)行過程中就會(huì)出現(xiàn)電場(chǎng)不均勻的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，局部電壓產(chǎn)生的熱量過高，在壓力逐步提升過程中就很可能出現(xiàn)終端頭被擊穿的問題。主要體現(xiàn)在：①接頭個(gè)體運(yùn)輸環(huán)節(jié)或安裝過程中，外半導(dǎo)體的屏蔽層受到影響，致使電纜投入運(yùn)行后出現(xiàn)電場(chǎng)分布不均的情況；②在進(jìn)行戶外電纜終端頭接線過程中，密封膠圈不能發(fā)揮作用，導(dǎo)致電纜終端頭進(jìn)水、造成通電后被擊穿的問題。

2 關(guān)于電場(chǎng)分布情況的理論研究與分析

在高壓電纜中每一相線芯外部都設(shè)置有一個(gè)特殊的接地屏蔽層，在導(dǎo)電線芯和屏蔽層中間可以形成一個(gè)徑直分布的電場(chǎng)。一般情況下銅導(dǎo)線根據(jù)半徑會(huì)在電力線中進(jìn)行轉(zhuǎn)移，保證電場(chǎng)始終處于均勻分布狀態(tài)。

在電纜的運(yùn)行過程中，電纜終端頭制作過程中應(yīng)力管的作用十分重要，并且應(yīng)力管應(yīng)以不影響主絕緣層為前提，才能在實(shí)際工作中充分發(fā)揮電應(yīng)力的作用。在電纜本體中，不可能出現(xiàn)芯線外表面的標(biāo)準(zhǔn)圓狀態(tài)，同時(shí)在屏蔽層中芯線產(chǎn)生的距離要求也有較大差異，因此按照電場(chǎng)工作原理，一般不會(huì)出現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小的變化，這將大大影響電纜絕緣效果。芯線外有表面圓形的半導(dǎo)體層，這種方式可以基本保證主絕緣層厚度的均等性，這也是滿足電場(chǎng)均勻分布的主要方式[3]。在主絕緣層外，銅屏蔽線的外半導(dǎo)體層同樣可以解決屏蔽層不平問題，避免電場(chǎng)出現(xiàn)不均勻的情況。

在工作過程中，電場(chǎng)變形對(duì)電纜終端頭產(chǎn)生的影響最大，通常對(duì)終端頭可靠性影響較大的因素是電纜外屏蔽切斷位置，一旦切斷很可能引發(fā)短路故障。

上述分析主要是基于某公司10 kV 交聯(lián)聚乙烯電纜終端連接的錯(cuò)誤方式。還有一種典型的錯(cuò)誤就是直接將熱縮應(yīng)力管搭設(shè)在三指套的根部，這種情況下應(yīng)力管的有效應(yīng)力會(huì)明顯減小。由于銅屏蔽層的斷口位置上電應(yīng)力明顯增加，所以也會(huì)增加絕緣事故的發(fā)生率。

3 電纜附件安裝工藝要求

（1）剝外護(hù)套。在開展這項(xiàng)工作的過程中，工作人員需要將電纜捋直和擦凈處理，并剝除安裝位置到接線端的保護(hù)套。

（2）剝內(nèi)護(hù)套。這項(xiàng)工作的主要目的是避免和預(yù)防對(duì)銅屏蔽層。一般護(hù)套內(nèi)需要設(shè)置10 mm 的預(yù)留寬度，銅屏蔽端頭需要借助PVC（PolyVinyl Chloride，聚氯乙烯）膠帶進(jìn)行纏繞，避免出現(xiàn)材料松散或劃傷冷縮管的問題。

（3）清洗主絕緣層表面。這一環(huán)節(jié)需要工作人員使用專用清潔劑清潔和擦洗表面污染物，清潔過程中應(yīng)從絕緣位置向外部延伸，不建議對(duì)其進(jìn)行反向擦拭，以免其他雜質(zhì)被不小心帶到主絕緣層中[3]。

4 電力電纜故障的主要原因

4.1 外力原因

因外力因素影響出現(xiàn)的電纜運(yùn)行故障是當(dāng)前電纜故障中最主要的問題。近年來我國(guó)城市建設(shè)和發(fā)展速度不斷提升，很多施工團(tuán)隊(duì)在沒有明確地下管線分布情況下就進(jìn)行管線施工，或?yàn)榱俗汾s工期而盲目施工，這也是當(dāng)前電纜受到外部影響最大的原因。雖然一些電纜破壞引發(fā)的損傷比較小，甚至當(dāng)時(shí)不會(huì)表現(xiàn)出問題，但是在長(zhǎng)時(shí)間的電力運(yùn)轉(zhuǎn)和能源消耗下很可能引發(fā)嚴(yán)重的故障或問題。

4.2 絕緣受潮

當(dāng)電纜出現(xiàn)絕緣受潮問題后，電纜所產(chǎn)生的耐壓能力就會(huì)大大降低，甚至引發(fā)電纜運(yùn)行故障。引發(fā)電纜受潮的主要原因是接線頭或終端位置的密封效果不佳，由于電纜制造效果不佳，所以在長(zhǎng)時(shí)間受潮后很可能出現(xiàn)材料腐蝕的問題。

4.3 絕緣老化

絕緣老化指的是絕緣材料自身性能出現(xiàn)了無法調(diào)整的變化，其性能加速下降。影響材料老化的因素有多個(gè)，如環(huán)境、電力等。例如常見的熱老化問題，指的就是長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)下絕緣材料會(huì)因?yàn)檫^熱氧化產(chǎn)生質(zhì)量變化，同時(shí)材料的物理特性、電力特性也會(huì)受到較大干擾，甚至?xí)霈F(xiàn)絕緣擊穿問題。

5 電纜終端頭制作過程中的注意事項(xiàng)

（1）在施工現(xiàn)場(chǎng)中，無論是哪種氣候條件和環(huán)境條件，工作人員都要保持施工現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度合理性，避免灰塵超標(biāo)的情況。

（2）在對(duì)外半導(dǎo)體進(jìn)行剝離的過程中，要借助電纜刀加強(qiáng)對(duì)切割深度的控制，避免對(duì)電纜主絕緣造成影響。剝離電纜導(dǎo)體層的過程中不可避免會(huì)留下很多劃痕，所以當(dāng)半導(dǎo)體物質(zhì)嵌入到絕緣體中要時(shí)刻保持處理的干凈性，必要時(shí)還要用紗布進(jìn)行軸向打磨處理，當(dāng)火烤后出現(xiàn)發(fā)亮?xí)r還要在其表面涂抹少量硅脂進(jìn)行保護(hù)。

（3）要格外注重對(duì)硅脂填充后電纜絕緣半導(dǎo)電層斷口位置的氣體排放，通過這種方式來降低工作中的局部放電問題。

6 避免電纜故障的措施

6.1 強(qiáng)化電纜線路運(yùn)行過程中的維護(hù)工作

在實(shí)際工作中，工作人員要加強(qiáng)對(duì)外力因素的關(guān)注，避免施工等外力因素對(duì)電纜造成的機(jī)械性損傷。定期或不定期地檢測(cè)電纜線路的溫度，一旦在電纜金屬護(hù)套研究中發(fā)現(xiàn)電流過大的情況，就要及時(shí)上報(bào)相關(guān)部門，并進(jìn)行有效的事故排查，避免因?yàn)殡娎|終端頭過熱而出現(xiàn)的電纜故障。

6.2 強(qiáng)化對(duì)電纜施工人員的技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)

為確保電力電纜安裝質(zhì)量滿足施工要求，需要對(duì)鋪設(shè)電纜的工作人員進(jìn)行必要的業(yè)務(wù)指導(dǎo)和技術(shù)培訓(xùn)，不能滿足施工要求的工作人員不能參與電纜安裝。此外，還要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量的監(jiān)督與管理，通過糾正不正確行為來避免為搶工期造成工程質(zhì)量下降的情況。

6.3 關(guān)注試驗(yàn)和驗(yàn)收環(huán)節(jié)

在實(shí)際工作中要嚴(yán)格按照施工要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電纜線路的耐壓試驗(yàn)，這樣才能在發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候及時(shí)處理和解決。如果工程技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)不能滿足線路工程標(biāo)準(zhǔn)，就不能投入運(yùn)行。在工作中要切實(shí)加強(qiáng)與相關(guān)部門的信息溝通和交流，按照建設(shè)單位的審批流程規(guī)范工作項(xiàng)目，不僅能切實(shí)提升對(duì)施工單位的監(jiān)管力度，同時(shí)還能避免施工過程中隨意開挖等問題對(duì)電纜造成的損傷。

6.4 利用新技術(shù)加強(qiáng)對(duì)電纜線路的監(jiān)控

當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平的全面提升，光纖測(cè)溫和接地電流的在線監(jiān)測(cè)新技術(shù)已經(jīng)得到了極大發(fā)展和應(yīng)用，因此在今后需要推進(jìn)和優(yōu)化監(jiān)控工作，以全面提升電纜工作水平、工作質(zhì)量和效果。

7 結(jié)束語

綜上所述，10 kV 電纜的安全運(yùn)行和人們生產(chǎn)生活之間的聯(lián)系十分緊密，甚至直接影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，所以應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究和探索，保證運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。但是10 kV 電纜終端頭在實(shí)際工作中仍然存在很多問題，如電纜質(zhì)量不佳、外力因素等會(huì)對(duì)電纜的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生干擾。因此，未來應(yīng)加大對(duì)故障處理措施的研究和探索，使10 kV 電纜的穩(wěn)定供電及質(zhì)量得到最大化發(fā)展。本文希望廣大工作人員能夠關(guān)注這一問題，在今后工作中制定出更科學(xué)的應(yīng)對(duì)和處理方案，最終為我國(guó)電力水平的穩(wěn)定提升奠定基礎(chǔ)。