電纜冷縮中間頭制作及故障原因分析

摘要：文章通過(guò)對(duì)冷縮電纜中間頭工藝原理及制作關(guān)鍵技術(shù)要求介紹，對(duì)一起電纜中間頭故障原因進(jìn)行深入分析，查找故障原因，對(duì)電纜安全運(yùn)行提出建議。

關(guān)鍵詞：電纜中間頭故障；半導(dǎo)體層；冷縮管

中圖分類(lèi)號(hào)：TM505 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）20-0126-02

對(duì)于電纜線路而言，電纜中間接頭是薄弱環(huán)節(jié)，大部分電纜線路故障發(fā)生在這里，電纜中間接頭質(zhì)量好壞直接影響到電纜線路的安全運(yùn)行。電纜冷縮中間接頭因其安裝方便，無(wú)需專(zhuān)用工具，且具有絕緣性能好、耐高溫及酸堿性、安裝便利等特點(diǎn)，現(xiàn)已基本取代熱縮中間頭，在中壓配電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。但近兩年來(lái)，由于施工工藝缺陷、中間頭制作質(zhì)量等問(wèn)題，導(dǎo)致部分冷縮中間頭經(jīng)常發(fā)生絕緣擊穿。本文通過(guò)闡述冷縮電纜中間頭工藝原理及制作關(guān)鍵技術(shù)要求，對(duì)一起電纜中間頭故障原因進(jìn)行深入分析，查找故障原因，并對(duì)電纜線路安全運(yùn)行提出建議。

1 冷縮電纜中間頭工藝原理

冷縮電纜中間頭是利用彈性體材料（常用的有硅橡膠和乙丙橡膠）在工廠內(nèi)注射硫化成型，再經(jīng)擴(kuò)徑、襯以塑料螺旋支撐物構(gòu)成各種電纜附件的部件。現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，將這些預(yù)擴(kuò)張件套在經(jīng)過(guò)處理后的電纜末端或接頭處，抽出內(nèi)部支撐的塑料螺旋條，壓緊在電纜絕緣上而構(gòu)成的電纜附件。因?yàn)樗窃诔叵驴繌椥曰乜s力，而不是像熱收縮電纜附件要用火加熱收縮，故稱(chēng)冷縮電纜附件。在沒(méi)有安裝到電纜之前，冷縮電纜附件是處于高張力狀態(tài)之下，因此它必須在貯存期內(nèi)使用，以確保其彈性應(yīng)力不松馳，從而保證良好的界面特性。

2 冷縮電纜中間頭安裝注意事項(xiàng)

2.1 作業(yè)條件

電纜頭的制作必須在天氣晴朗、空氣干燥的情況下進(jìn)行，其空氣相對(duì)濕度宜為70%及以下，當(dāng)濕度大時(shí)，可提高環(huán)境溫度或加熱電纜，也可搭設(shè)臨時(shí)工棚，嚴(yán)禁在霧或雨中施工。施工場(chǎng)地應(yīng)清潔，無(wú)飛揚(yáng)的灰塵或紙屑。制作用的10kV電纜絕緣狀態(tài)良好、外觀應(yīng)整潔無(wú)破損，無(wú)受潮，電纜內(nèi)不得進(jìn)水，并做絕緣電阻試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行，對(duì)暫緩制作的電纜頭應(yīng)用密封膠密封。

2.2 制作過(guò)程中重要注意事項(xiàng)

2.2.1 在施工之前充分做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，制作前必須認(rèn)真閱讀電纜頭制作說(shuō)明書(shū)，詳細(xì)掌握制作的工藝要求，在安裝過(guò)程中嚴(yán)格按說(shuō)明書(shū)要求步驟制作，切不可只憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工。

2.2.2 交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層強(qiáng)度較大，剝切困難，剝切時(shí)小心謹(jǐn)慎，特別是在剝切半導(dǎo)體層時(shí)，避免傷到線芯的主絕緣。施工時(shí)如在主絕緣上留下細(xì)小劃痕，必須用紗布進(jìn)行軸向打磨，并涂上少量硅脂。半導(dǎo)體層的切口應(yīng)整齊，起倒角，半導(dǎo)體層與主絕緣交界處平滑過(guò)渡，無(wú)明顯臺(tái)階。

2.2.3 保證制作時(shí)不間斷，盡量縮短制作時(shí)間。從剝切電纜開(kāi)始應(yīng)連續(xù)操作直至完成，縮短絕緣暴露時(shí)間，防止侵入雜質(zhì)、水分、氣體、灰塵等。制作完成后必須靜置30分鐘以上方可移動(dòng)電纜。

2.2.4 應(yīng)力冷縮管的中間標(biāo)線必須與壓接管的中心線保持一致。防止一側(cè)搭接過(guò)多，一側(cè)搭接過(guò)少。要注意在電纜絕緣半導(dǎo)電層與主絕緣層斷口處均勻涂抹硅脂，以達(dá)到潤(rùn)滑及排除氣體的目的。

2.2.5 電纜半導(dǎo)體層剝切后，必須用砂紙和清洗劑清擦干凈主絕緣表面，清擦?xí)r應(yīng)從線芯向半導(dǎo)層方向進(jìn)行，不得來(lái)回擦洗，清洗劑和砂紙不得碰到外半導(dǎo)電層，嚴(yán)禁用接觸過(guò)半導(dǎo)體屏蔽層的清洗紙清洗主絕緣層表面。

3 冷縮電纜中間頭的故障原因分析

下面就佛山市某地區(qū)一起10kV電力電纜中間頭由于制作工藝缺陷引起的線路故障進(jìn)行剖析。

3.1 故障中間接點(diǎn)信息

佛山市某地區(qū)一10kV交聯(lián)聚乙烯電纜中間接頭發(fā)生絕緣擊穿，導(dǎo)致線路故障跳閘。故障電纜信息如下：電纜中間接頭于2010年6月投產(chǎn)，2011年10月發(fā)生接地短路故障，電纜型號(hào)：ZRYJV22-3X300，工作電壓：8.7kV和15kV。電纜中間頭接頭制作方式采用冷縮式。

3.2 故障接頭的檢查分析

通過(guò)對(duì)故障電纜中間頭的解體檢查，情況描述如下：

3.2.1 故障中間接頭的表面存在明顯擊穿孔洞，對(duì)接頭進(jìn)行從外到內(nèi)解剖，依次剝除電纜鎧裝層、防水絕緣層、銅屏蔽層，發(fā)現(xiàn)三相冷縮管的表面大部分區(qū)域熏黑，其中故障相的主絕緣完全被擊穿，銅導(dǎo)線被燒熔。

3.2.2 剖開(kāi)故障相冷縮管，發(fā)現(xiàn)故障相主絕緣表面、冷縮管內(nèi)表面，碳化現(xiàn)象非常嚴(yán)重。檢查其他兩相，發(fā)現(xiàn)主絕緣表面有明顯的爬電現(xiàn)象，有電樹(shù)枝的痕跡，半導(dǎo)電層與主絕緣表面的硅脂已經(jīng)干涸且涂抹不均，其中一相半導(dǎo)電層剝離不整齊，且三相半導(dǎo)電層均沒(méi)有進(jìn)行倒角處理。

3.2.3 檢查三相冷縮管與壓接管的中心線的相對(duì)位置，發(fā)現(xiàn)故障相冷縮管標(biāo)線與接頭中心線位置并不對(duì)齊吻合，有明顯偏移。

3.3 故障原因分析

從解剖檢查情況來(lái)分析，故障相接頭主絕緣的表面擊穿孔并不是放電的起始點(diǎn)，冷縮管與主絕緣交接處很可能是本次故障的放電起始點(diǎn)，而表面擊穿口只是界面爬電現(xiàn)象發(fā)展到貫穿主絕緣表面時(shí)，短路電弧以最短路徑擊穿主絕緣本體時(shí)強(qiáng)大短路電流燒蝕所致。固體絕緣發(fā)生界面放電的根本原因是電場(chǎng)應(yīng)力集中，根據(jù)對(duì)故障電纜接頭的解體情況分析，判斷引起該電纜中間接頭故障的原因如下：

3.3.1 冷縮管的中間標(biāo)線與壓接管的中心線保持一致，才能使得兩側(cè)的應(yīng)力椎達(dá)到均勻主絕緣表面電場(chǎng)，分散屏蔽層斷口處的電場(chǎng)應(yīng)力的目的。該故障中間頭故障相冷縮管中間標(biāo)線與壓接頭中心線位置并不對(duì)齊吻合，有明顯偏移，從而導(dǎo)致兩側(cè)局部電場(chǎng)的應(yīng)力加劇，應(yīng)力椎未能起到均勻分散電場(chǎng)應(yīng)力的作用。

3.3.2 半導(dǎo)電層與主絕緣表面的硅脂涂抹不均，電纜運(yùn)行一段時(shí)間后因硅脂干涸，主絕緣與冷縮管之間的界面將產(chǎn)生氣隙，局部電場(chǎng)將加劇。此外，半導(dǎo)體層剝離不整齊，且沒(méi)有進(jìn)行倒角處理，將也會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)局部電場(chǎng)加劇。

4 結(jié)語(yǔ)

電纜接頭的電場(chǎng)是個(gè)畸變電場(chǎng)，在線芯及屏蔽層的切斷處，會(huì)產(chǎn)生電應(yīng)力集中現(xiàn)象，電場(chǎng)強(qiáng)度很大，是整個(gè)接頭的薄弱環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)電場(chǎng)仿真分析，在半導(dǎo)體層過(guò)長(zhǎng)、半導(dǎo)體層過(guò)短，半導(dǎo)體層無(wú)倒角，半導(dǎo)體層與主絕緣過(guò)渡階段硅脂涂抹不均的情況下，電場(chǎng)畸變強(qiáng)度比正常情況下電纜接頭處最大電場(chǎng)強(qiáng)度高4～12倍，而尤以半導(dǎo)體層無(wú)倒角情況下電場(chǎng)畸變強(qiáng)度最大。當(dāng)電場(chǎng)畸變強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)發(fā)生絕緣局部放電擊穿現(xiàn)象。

因此，建議電纜中間接頭必須嚴(yán)格按照施工質(zhì)量控制要求及施工圖紙規(guī)范施工，防止電纜帶缺陷投產(chǎn)。對(duì)于運(yùn)行一定年限的帶中間接頭的電纜開(kāi)展電纜振蕩波局放測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除電纜缺陷，確保電纜線路可靠運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：李世斌（1976—），男，福建人，廣東電網(wǎng)公司佛山供電局副所長(zhǎng)，研究方向：配電網(wǎng)運(yùn)行與管理。