交聯(lián)電纜耐壓試驗電纜頭擊穿故障防范措施

孫彬 雷偉 李睿

摘要：電纜是連接輸電線路和用電設(shè)備必不可少的組成部分，電纜的穩(wěn)定性和可靠性是保證供電安全必要條件。電纜頭是電纜的起點和終端，是電纜最脆弱的部分。為保證電纜可靠運行，必須進行耐壓試驗。分析在電氣交接試驗中交聯(lián)電纜的耐壓試驗電纜頭擊穿故障原因，并在此基礎(chǔ)上提出整改措施，以及一些合理化建議。

關(guān)鍵詞：電纜；耐壓；分析

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：1672-3198（2013）05-0191-01

1電纜故障概況

此次發(fā)生故障的設(shè)備主要集中在型號為26/35kV交聯(lián)聚氯乙烯電纜，試驗采用了串聯(lián)諧振交流耐壓實驗裝置，耐受電壓完全按照《電氣裝置安裝公測電氣設(shè)備交接試驗標準》GB 50150-2006標準進行，交流耐壓試驗電壓和時間如表1所示，試驗開始為電纜施加一相對兩相對地電壓52kV，當試驗電壓加到52kV時開始計時，設(shè)定的耐壓時間為60min。計時開始之后，電纜頭在耐壓5分鐘左右發(fā)出電擊穿聲響，耐壓擊穿。此后試驗其他電纜也多次發(fā)生擊穿故障，總計試驗6根電纜，4根發(fā)生擊穿故障。

表1電纜20～300Hz 交流耐壓試驗電壓和時間

2電纜頭故障原因分析

2.1擊穿故障原因假設(shè)分析

情況假設(shè)一：耐壓試驗不符合規(guī)范。

首先考慮到試驗的耐受電壓是否符合國家標準。此次被試電纜型號為26/35交聯(lián)聚氯乙烯電纜，國家標準（GB 50150-2006）要求的試驗電壓為52kV，我們的串聯(lián)諧振交流耐壓裝置完全按照國標進行參數(shù)設(shè)定；另外，為防止是試驗設(shè)備原因?qū)е略囼灣鲈囼灅藴室?，我們對試驗裝置的輸出電壓進行了測量，經(jīng)驗證符合試驗要求。

情況假設(shè)二：冷縮頭或電纜質(zhì)量不符合規(guī)定。

電纜頭擊穿后不可修復，必須截斷擊穿部位更換新的冷縮頭，現(xiàn)場未預(yù)備有備用冷縮頭，考慮在現(xiàn)有冷縮頭可能存在的問題，我們對電纜頭的供貨商進行了更換。冷縮頭的安裝完全按照已有的安裝工藝進行，在冷縮頭更換以后，我們重新進行了耐壓試驗，重新更換冷縮頭的電纜耐壓試驗通過率為100%。由于新進冷縮頭的安裝工藝與前一批的工藝完全相同，所以我們判斷安裝工藝沒有問題，再則在更換不同廠家的冷縮頭后，電纜已經(jīng)達到了試驗標準，經(jīng)判定，電纜本身的質(zhì)量也符合要求，最后問題集中在了冷縮頭上。

2.2冷縮頭故障分析

所有電纜頭均采用的是應(yīng)力錐式的冷縮頭，有關(guān)分析如下：

現(xiàn)場所用的電纜在每一相都帶有一接地的銅屏蔽層，在電纜通電以后，在電纜線芯與銅屏蔽層之間會形成徑向分布的電場。在電纜屏蔽層沒有被剝開的前提下，電場只有從導體沿半徑向銅屏蔽層的電力線，而沒有沿導體線芯分布的電力線。

我們知道電纜頭的制作必須先剝掉銅屏蔽層，在屏蔽層剝掉以后，會改變原來電纜的電力線分布，產(chǎn)生切向的電場，該電場在剝開的屏蔽層的斷口最為集中，從而使斷口處成為最容易擊穿的部位。

電纜斷口處的電力線過于集中，產(chǎn)生的電應(yīng)力將很容易擊穿電纜主絕緣。為了解決電場線分布問題，目前主要有兩種方法：應(yīng)力管和應(yīng)力錐。

應(yīng)力管是采用介電常數(shù)為20～30，體積電阻率為108～1012Ω·cm材料制作而成，安裝電纜附件時，將應(yīng)力管套在外半導電斷口處，從而在斷口處形成一個不同介電常數(shù)的界面，使電力線在這個界面上產(chǎn)生折射，從而達到疏散電場應(yīng)力的作用；而應(yīng)力錐是一種具有喇叭口幾何形狀的結(jié)構(gòu)，是采用導電硅膠套，在工廠通過模具制作而成，它的作用和應(yīng)力管類似。

我們工程現(xiàn)場采用的冷縮頭是應(yīng)力錐式，應(yīng)力錐主要有三個方面，包括應(yīng)力錐H長度、L長度和應(yīng)力錐半徑R對電場分布產(chǎn)生影響。

（1）應(yīng)力錐的長度H對電場分布的影響。應(yīng)力錐的長度H會對電場梯度的分布產(chǎn)生影響，電場梯度將隨著H的增加而增加，H如果過大，將使得電場梯度過大，此時容易造成電纜損壞，因為縮短H有利于減小電場梯度，同時也有利于縮小冷縮頭的尺寸。

（2）應(yīng)力錐曲線長度L對電場分布的影響。延長應(yīng)力錐的曲線有關(guān)電場的均勻分布。當曲線較短時，在沿圓錐曲線曲率半徑最小的位置b會出現(xiàn)電場尖峰，這里便形成了電纜最容易擊穿點；當圓錐曲線較長時，應(yīng)力錐在b處曲率半徑較大，電場能夠平滑度過。

（3）應(yīng)力錐的半徑R對電場的影響。R過大或過小都會在b點出現(xiàn)電場集中。R過大，使得b點的曲率半徑過小，造成b點電場集中；R過大，尾部靠近硅膠外套，使得外套表面電場加大，容易發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象，破壞絕緣。

3結(jié)論

從以上對應(yīng)力堆的分析中，結(jié)合現(xiàn)場電纜頭現(xiàn)場故障，我們看到擊穿點并沒有發(fā)生在電纜銅屏蔽層切開點，而是發(fā)生在應(yīng)力錐直線段與錐曲線的連接處。從之前對應(yīng)力錐的分析中我們知道，當這個連接處的圓錐曲率半徑較小時，連接處就會出現(xiàn)電場尖峰，造成電纜頭擊穿。經(jīng)過我們對應(yīng)力錐曲線的測量，發(fā)現(xiàn)錐曲線長度不足11mm，圓錐曲線過短，造成了電場在連接處的尖峰，致使耐壓試驗加壓后擊穿電纜頭。我們最終得出電纜冷縮終端頭的質(zhì)量不符合規(guī)范。

參考文獻

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