基于110kV電纜中間接頭故障原因分析及對策

摘要：近年來，肇慶電網(wǎng)發(fā)生的事故及故障統(tǒng)計結(jié)果表明，產(chǎn)品質(zhì)量問題和安裝質(zhì)量問題仍是當(dāng)前電纜故障的主要原因，本文針對110kV電纜中間接頭主體擊穿故障進行分析并提出改進措施。

關(guān)鍵詞：110kv電纜;中間接頭;故障分析

隨著城市的發(fā)展，電力電纜由于其占地面積少，不影響景觀等優(yōu)勢，逐漸取代架空線路，新投產(chǎn)電纜線路日趨增多[1]。但由于電纜及附件制作過程復(fù)雜，施工要求高，隨著電力電纜投產(chǎn)數(shù)量的增加，電纜附件故障也有增長趨勢。其中在2013年，我區(qū)就發(fā)生多起在竣工耐壓試驗時絕緣擊穿的接頭故障。因此，針對發(fā)生的故障進行深入分析，找到故障原因，采取有效措施降低故障率，對維護電力電纜工作的良好運營非常有必要。

1"線路概況

2013年，肇慶供電局新建110kV電纜線路進行竣工耐壓試驗時，試驗前測量絕緣電阻為30000MΩ，諧振頻率設(shè)置為36.74Hz，然后手動增加電壓，當(dāng)增至90kV（1.4UO）時試驗設(shè)備裝置突然跳閘并顯示放電保護動作，B相接地故障;對全線進行故障點查找，發(fā)現(xiàn)#2工井中間絕緣接頭發(fā)生放電擊穿。

該電纜線路由一段于2012年8月投產(chǎn)的電纜和新建一個交叉互聯(lián)段組成，全長2000多米。故障接頭位于新建交叉互聯(lián)單元，故障接頭型號為YJJJI2-64/110-1×800，整體預(yù)制絕緣件材料為EPDM（三元乙丙橡膠）;全線采用管、溝敷設(shè)，中間接頭為進口產(chǎn)品。

2"故障分析

2.1"整體預(yù)制絕緣件結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)過程

整體預(yù)制絕緣件由兩側(cè)應(yīng)力錐、中間內(nèi)嵌導(dǎo)體屏蔽和上述兩者間的絕緣部分以及外屏蔽構(gòu)成。

EPDM整體預(yù)制絕緣件的生產(chǎn)過程主要由以下兩個步驟完成：

⑴分別生產(chǎn)半導(dǎo)體屏蔽罩部分及兩側(cè)應(yīng)力錐;

⑵將半導(dǎo)體屏蔽罩部分及兩側(cè)應(yīng)力錐安裝于總裝模具，高壓注射絕緣膠，并進行硫化，形成整體預(yù)制絕緣件。

2.2"解剖過程

⑴故障前后，中間接頭的玻璃鋼保護殼完好無損，打開玻璃鋼保護殼并去除防水膠，中間接頭銅套保護殼完好;

⑵將銅保護套去除，清除銅屏蔽網(wǎng)和絕緣膠帶并做清潔，可見整體預(yù)制絕緣件的絕緣端部有一開裂長孔，長徑方向40mm，短徑方向10mm。

⑶將整體預(yù)制絕緣件解剖開，可見自導(dǎo)體銅屏蔽罩往電纜外半導(dǎo)電端口的電纜絕緣表面有一淺凹痕，但未到達電纜外半導(dǎo)電屏蔽端口，導(dǎo)體銅屏蔽罩端部有一長徑約3mm的凹坑;

⑷去除導(dǎo)體銅屏蔽罩，復(fù)核安裝尺寸，結(jié)果顯示符合安裝要求。

⑸將整體預(yù)制絕緣件解剖開，可見在導(dǎo)體屏蔽端面內(nèi)側(cè)約17mm處起開裂至應(yīng)力錐端面，整個開裂面沒有嚴重的燒損痕跡，整體預(yù)制絕緣件的絕緣端部有一開裂長孔。

⑹將整體預(yù)制絕緣件解剖開，在非故障側(cè)的應(yīng)力錐，可以看到明顯的三處缺陷兩種類別。缺陷1為嚴重缺陷，絕緣膠侵入應(yīng)力錐內(nèi)部，將應(yīng)力錐錐面曲線截斷，形成兩個非常尖銳的斷口;缺陷2從外部侵入應(yīng)力錐內(nèi)部形成一個小凹坑，未穿越應(yīng)力錐曲面，不影響應(yīng)力錐錐面曲線。

⑺沿預(yù)制絕緣件開裂處進行剖切，可見應(yīng)力錐弧線中部起，往半導(dǎo)體屏蔽管方向有一明顯的擊穿通道。同時，在距半導(dǎo)體屏蔽管部約2mm處，有一個長徑約2.3mm的黑色焦物，該黑色焦物的周邊絕緣未有被損痕跡，因此可確認黑色焦物為產(chǎn)品生產(chǎn)過程中剩留在絕緣中的雜質(zhì)。

2.3"原因分析

首先，從解剖情況看，整體預(yù)制絕緣件內(nèi)表面在應(yīng)力錐起角線與半導(dǎo)體屏蔽管端部未存在嚴重的燒蝕，而整個表面開裂，應(yīng)力錐部分開裂穿透;應(yīng)力錐往半導(dǎo)電屏蔽管部分開裂深度也幾近穿透程度;同時電纜的表面也僅表現(xiàn)為輕微的淺凹痕，該淺凹痕自半導(dǎo)體屏蔽管端部起往應(yīng)力錐方向未達應(yīng)力錐起角線，無完整電纜絕緣表面或整體預(yù)制絕緣件的內(nèi)表面放電通路;擊穿通道位于整體預(yù)制件的絕緣內(nèi)部，為內(nèi)絕緣擊穿。

其次，從非故障側(cè)應(yīng)力錐存在嚴重缺陷現(xiàn)象可以判斷，在高壓注射絕緣膠的生產(chǎn)過程中，故障側(cè)應(yīng)力錐也可能存在如以上所述的缺陷2類型缺陷，絕緣膠侵入應(yīng)力錐改變應(yīng)力錐曲線，該處存在尖角。加壓后該缺陷處電場發(fā)生嚴重畸變，在試驗電壓下即發(fā)生擊穿。在擊穿通路附近有雜質(zhì)，也可能存在雜質(zhì)附著于應(yīng)力錐表面，加壓后該雜質(zhì)處電場很強，雜質(zhì)首先被擊穿，從而導(dǎo)致在試驗電壓下整體預(yù)制件的絕緣內(nèi)部擊穿。事故發(fā)生后，該類缺陷隨故障燒蝕而消失，變成故障通路。

綜上分析，此次故障是由于整體預(yù)制絕緣件存在嚴重質(zhì)量缺陷，雜質(zhì)或絕緣膠侵入應(yīng)力錐，使應(yīng)力錐曲面受損，形成尖銳端部，竣工試驗時在高電壓作用下缺陷處的電場發(fā)生嚴重畸變，并引起電場集中造成局部放電，繼而發(fā)展形成貫穿性導(dǎo)電通道造成絕緣擊穿。

3、故障對策

⑴選用質(zhì)優(yōu)、先進、可靠的電纜附件

為了減少電纜接頭出現(xiàn)故障的機率，必須采用技術(shù)先進、質(zhì)量合格、工藝成熟的電纜附件。要堅決的抵制假冒偽劣和質(zhì)量差的電纜附件，避免為了節(jié)省資金而采用不合格、便宜的材料。另外還要對新工藝、新產(chǎn)品進行試驗，從而防止電纜接頭出現(xiàn)故障。

另外，還要選擇可靠而穩(wěn)定的連接金具。比如選擇接線端子的時候，盡量要選擇堵油型，因為這種端子的截面非常大，不但能夠減少發(fā)熱的機率，還能夠有效的防止受潮。而連接管則應(yīng)該采用紫銅棒，規(guī)格和尺寸必須符合交聯(lián)電纜線芯的直徑相符。

⑵對工作人員進行有針對性的培訓(xùn)

因為施工人員的技術(shù)和水平參差不齊，再加上接頭的接觸力和實際接觸面積會隨著接頭的運行而發(fā)生變化，所以電纜發(fā)生故障的原因也會有很多，這就需要工作人員具有豐富的經(jīng)驗和高超的技巧。因此，必須對工作人員進行有針對性的培訓(xùn)，使工作人員的技術(shù)和水平達到工作需要，并且能夠認真、負責(zé)、仔細的對待電纜施工、維護工作。另外還要制定一系列的操作規(guī)范，讓工作人員根據(jù)規(guī)范來進行操作，同時加強對質(zhì)量的控制，從而保證電纜能夠安全的運行[2]。

⑶處理好接頭

為了保證接頭的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，必須正確的進行密封和機械保護。為了防止接頭的內(nèi)部滲入水分和潮氣，必須要在接頭的位置搭砌接頭保護槽，另外還需要安裝水泥保護盒。這樣才能處理好接頭，使接頭的使用壽命更加的長。

⑷金屬屏蔽和接地處理

金屬屏蔽在電纜和接頭中的作用非常重要，它可以傳導(dǎo)電纜故障短路電流，同時屏蔽電磁場對附近通訊設(shè)備的電磁干擾。在運行的時候，金屬屏蔽在良好的接地狀態(tài)下會處于零電位。等到電纜在發(fā)生故障以后，它只能在極短的時間內(nèi)傳導(dǎo)短路電流。應(yīng)該將接地線進行科學(xué)的焊接，兩端盒電纜本體上的金屬屏蔽以及鎧裝帶也要科學(xué)的焊接，最后要保證終端頭的焊接牢固可靠[3]。

⑸外半導(dǎo)體屏蔽處理

外半導(dǎo)體的屏蔽很重要，它能夠在電纜和接頭絕緣外部起均勻電場的作用。它和內(nèi)半導(dǎo)體的屏蔽作用是相同的，在電纜和接頭中起著非常重要的作用。外半導(dǎo)體端口必須除了要整潔均勻以外，還要和絕緣平滑過渡，并且在接頭增繞半導(dǎo)體帶，使其和電纜本體外半導(dǎo)體屏蔽搭接相連通。

⑹合理的連接導(dǎo)線

導(dǎo)線的連接必須保證足夠的機械強度，而且連接的地方不能出現(xiàn)尖角，中低壓電纜導(dǎo)體的連接常常用的是壓接。在進行壓接的時候，必須注重這幾點，第一，要選擇合適的導(dǎo)電率，以及機械強度能夠滿足要求的導(dǎo)體連接管。第二，壓接管徑和被連接線芯外徑的配合間隙一般在1至1.2毫米之間。第三，在壓接以前，要在導(dǎo)體外表面和連接管內(nèi)涂一層導(dǎo)電膠，而且還要采用鋼絲刷來將氧化膜破壞掉。第四，用銼刀或者砂紙對連接管和芯線導(dǎo)體上的尖角和毛邊進行打磨，直到打磨光滑為止[4]。

4"結(jié)束語

電纜中間的接頭，是輸變電電纜線路中非常重要的一個部分，為減少由于產(chǎn)品質(zhì)量造成的電纜故障，必須使用良好的電纜接頭，首先，附件生產(chǎn)廠家應(yīng)加強生產(chǎn)過程中半成品質(zhì)量的中間檢測管控，并對產(chǎn)品進行耐壓試驗及局放試驗，有效地發(fā)現(xiàn)存在缺陷的產(chǎn)品，杜絕存在缺陷的產(chǎn)品出廠。其次，供電企業(yè)應(yīng)加強竣工驗收工作，嚴格把關(guān)，杜絕帶缺陷設(shè)備投入運行。從而保證供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、可靠的運行，避免出現(xiàn)停電、斷電事故，同時也為供電企業(yè)帶來經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]江日洪.交聯(lián)聚乙烯電力電纜線路[M].北京，中國電力出版社，2008.

[2]譚肇斌.交聯(lián)電纜接頭故障原因分析及處理措施[J].科技資訊，2011，（10）：147-147.

[3]張東斐，唐慶華，朱利軍.110kV國橋線電纜接頭故障分析及處理[J].高電壓技術(shù)，2007，33（12）：208-210.

[4]張建文.電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)[M].北京，中國水利水電出版社，2006.