一起兩個相鄰電纜頭同時擊穿故障的問題分析

丘小堅

摘要：電纜頭主要用來起連接作用，正常使用的電纜頭要求必須保證接頭部分密封良好，電纜線路通暢，內(nèi)部的電纜不受潮，保證絕緣等級。有鑒于此，文章基于目前產(chǎn)生的比較頻繁發(fā)生的故障，提出相應的故障原因以及分析結(jié)果，并建議取用全新的預防試驗和連接試驗，以保障交聯(lián)電聯(lián)的穩(wěn)定、安全運行。

關(guān)鍵詞：冷縮電纜頭制作工藝擊穿故障

0前言

如果電纜頭密封不好，會造成油浸紙干枯，并且濕氣進入接頭部分，降低接頭部分的絕緣等級。電纜頭按安裝場所可分為戶內(nèi)式和戶外式兩種，按制作安裝材料又可分為熱縮式（最常用的一種）、冷縮式、干包式，環(huán)氧樹脂澆注式，按線芯材料可分為銅芯電力電纜頭和鋁芯電力電纜頭，按接頭材質(zhì)分為塑料電纜接頭和金屬電纜接頭。金屬電纜接頭又分為多孔金屬電纜防水接頭、防折彎金屬電纜接頭、雙鎖緊金屬電纜防水接頭、塑料軟管電纜接頭、金屬軟管電纜接頭等。交聯(lián)電纜頭的制作工藝簡單，本文分析的實例是冷縮電纜頭，該種電纜頭在常溫下抽掉內(nèi)部支撐的塑料螺旋條（支撐物），壓緊在電纜絕緣上構(gòu)成電纜附件，具有體積小、操作方便、迅速、無需專用工具、適用范圍寬和產(chǎn)品規(guī)格少等優(yōu)點。但是該類電纜頭擊穿故障也時有發(fā)生，本文以某兩個電纜頭同時擊穿故障實例進行問題分析。

1故障情況

（1）35 kVⅠ段母線至Ⅰ段出線間隔聯(lián)絡(luò)的35 kV單芯銅電纜，在Ⅰ段母線端U相電纜頭下部接口處擊穿燒壞，V相、W相電纜頭有變色現(xiàn)象。在Ⅰ段出線間隔端W相電纜頭下部接口處擊穿燒壞，U相、V相電纜頭有變色現(xiàn)象

（2）檢查兩根電纜的擊穿點，發(fā)現(xiàn)都在電纜頭下端距接口60—80 mm處，在母線端擊穿的電纜頭有電纜銅芯熔化現(xiàn)象，在銅屏蔽接地銅帶處也有電擊穿現(xiàn)象。從電纜頭銅接頭至擊穿點（約400 mm）沒有發(fā)現(xiàn)放電爬弧痕跡。

2冷縮電纜頭制作工藝分析

電纜頭是用來連接電纜的，最理想的連接就是無縫鏈接，使得電纜頭和電纜的質(zhì)量特性完全一致。根據(jù)我國對電纜頭的要求，遵循GB 12706-4和IEC60502-4：1997的電氣標準，該標準對電纜頭的電氣性能、物理性能及化學性能都進行了明確的規(guī)定，目的是電纜頭在使用過程中滿足安全穩(wěn)定的使用要求，保證電纜線路的安全運行。因此，在設(shè)計過程中要求電纜頭即使在惡劣的環(huán)境中也能夠正常工作。對于電纜頭的性能影響最大的三大關(guān)鍵因素是：密封，絕緣，電場。

一、密封

①電纜頭的工況環(huán)境一般在野外、地下等，受到風吹、日曬、雨淋、地潮的影響，對電纜頭的密封要求非常高，設(shè)計電纜頭首要考慮的就是密封性。最常見的密封的方法有兩種，一種是灌封，即將密封材料（瀝青或環(huán)氧樹脂）灌入電纜頭里面，這種方法的特點是工藝比較復雜，液體不好控制，一次性灌裝完成后不能維護；另一種是采用密封膠進行粘接密封，這也是很多國內(nèi)外廠家研究使用的新工藝，原理是選擇一種高彈性的密封膠，將電纜體及電纜附件牢固的粘接到一起，并且在潮濕、高溫、低溫等環(huán)境條件下密封膠不發(fā)生開裂，因此密封膠的質(zhì)量直接影響到電纜頭的密封情況。這種工藝方法的優(yōu)點是簡單可靠，方便后續(xù)維護，這也是以后電纜頭密封的主流方法。②全冷縮電纜頭采用的是彈性材料將電纜緊壓到一起來達到密封效果的。生產(chǎn)冷縮電纜頭的廠家，預先在電纜頭內(nèi)放入支撐體，使電纜頭保持一定的張度。在現(xiàn)場使用電纜頭時，將要鏈接的電纜放入電纜頭內(nèi)，取出支撐體，電纜頭通過橡膠本身的彈性收縮壓緊接頭部分，即冷收縮技術(shù)，這種附件也成為冷縮電纜附件冷縮電纜頭相比于熱縮電纜頭的最大優(yōu)點就是避免了“電纜呼吸”造成的絕緣之間的空隙。所謂“電纜呼吸”就是在電纜運行過程中，隨著電流負載的波動或者溫度的波動，電纜溫度發(fā)生波動，導致熱脹冷縮，造成密封不嚴或者絕緣效果降低，產(chǎn)生電流擊穿。采用熱冷縮工藝難以避免這種情況的發(fā)生，但是如果采用冷收縮技術(shù)橡膠隨電纜的變化而變化，保證了密封嚴實和良好的絕緣效果。因此冷收縮技術(shù)在溫差較大的地區(qū)有較好的應用前景。

二、絕緣

對電纜頭的絕緣要求特指相與相之間、相與地之間的絕緣：

① 一般冷縮式電纜頭使用的是硅橡膠、熱縮材料兩種進行相、相絕緣，當然選擇何種材料及材料的厚度還與單位材料的絕緣性能及適用要求有關(guān)。

②電纜的電位高于大地，如果電纜頭的絕緣性能不好，會發(fā)生爬電現(xiàn)象。冷縮電纜頭的硅橡膠采用的是物理彈性壓緊電纜連接部分，由于硅橡膠的彈性非常強，能夠與電纜被抱緊部分緊密貼合，避免“電纜呼吸”造成的爬電現(xiàn)象，也能防止潮氣和外界空氣進入電纜頭，將內(nèi)爬電的距離控制好。

相比冷縮電纜頭，熱縮電纜頭需要將溫度加熱到100℃-140 ℃，這時材料才具有收縮性。當溫度低于100℃時，電纜和熱縮材料由于熱脹冷縮系數(shù)不同，發(fā)生脫層，出現(xiàn)裂縫，這時外界帶有潮氣的空氣進入，破壞了內(nèi)部的絕緣環(huán)境。當外界溫度發(fā)生變化，也不能像冷縮電纜頭一樣抱緊電纜，降低絕緣等級，帶來安全隱患。

三、電場：

冷縮電纜頭的對于電場分布的處理，是采用應力錐進行控制，通過控制應力錐的形狀尺寸，控制電場分布，因此在設(shè)計制造階段由廠家進行精確控制，可靠性比較好。但是熱縮電纜頭要控制電場，主要通過體積電阻和介電常數(shù)進行這種工藝方法比較復雜，受環(huán)境影響大，這樣就很難準確的控制電場。

表1 全冷縮型與熱縮型電力電纜附件的綜合性能對比表

性能 熱縮電力電纜附件 全冷縮電力電纜附件

材料 橡塑材料 硅橡膠

彈性 差 好

結(jié)構(gòu) 電應力控制管外絕緣保護管及傘裙等單獨制作配套施工 應力錐、外絕緣保護管及傘裙為一體

地線連接 需焊接 采用恒力彈簧、無需焊接

收縮方法 用火加熱 抽取芯線

電場控制 參數(shù)應力管 幾何應力錐

局部放電 大 小

施工空間要求 空間要求大 空間要求低

施工速度 慢 快

外形 欠美觀 美觀

3原因分析

這組35千伏聯(lián)網(wǎng)的電纜在開始運行到發(fā)生故障的這段時間里邊，并沒有其他的異常情況發(fā)生，但是在電纜及其附件在被擊穿的過程中，進行問題的分析，得出以下結(jié)論：

第一，在做電纜頭的過程當中，施工的單位并沒有按照電纜附件的出廠家所提出的要求程序來制作，原來廠家的規(guī)定是在屏蔽的頂端部位需要打磨光滑，也就是絕緣層的屏蔽切斷位置的30毫米到35毫米的地方。同時需要采用型號是BBD-務實的半導體進行包扎以使得平滑的過渡，最后為了避免在這里的電場過于集中，安裝搭接的30毫米的終端體和絕緣管道，為了保障半導體的屏蔽和終端體內(nèi)應力錐在20毫米左右。

第二，在現(xiàn)場將擊穿的電纜附件割開，發(fā)現(xiàn)在電纜被擊穿位置是半導體屏蔽層切斷處的地方，此處并沒有很好的和終端體的應力錘進行有效的鏈接，致使在這里因為電場的集中造成電樹枝，最終使得電纜主絕緣的局部損壞而產(chǎn)生擊穿的現(xiàn)象，這一個過程會造成大電流的突然形成高溫導致電纜穿孔燒焦。

4結(jié)束語

在我國的當前階段，交聯(lián)電纜的電壓測試水平和標準還是很低的，一旦某些電纜發(fā)生了缺陷或者問題而沒有進行及時處理或者發(fā)現(xiàn)，就會導致電纜在制造或者安裝過程當中的缺陷被隱蔽而使得產(chǎn)生更大的安全隱患，從而導致交聯(lián)電纜在使用的過程當中經(jīng)常發(fā)生故障。

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