淺談電纜中間頭故障分析與處理

摘要：電纜是電力電氣安裝工程中的重要組成部分，電纜制作的工藝及質量是關系到后期的正常運行。本文主要對電纜中間頭所產(chǎn)生的故障進行分析，并提出對策。

關鍵詞：電力工程；電纜故障；故障；對策

引言

電纜冷縮中間頭絕緣性能較好，并適應多種線徑，在制作時只要抽出內(nèi)芯尼龍支撐條且不需要加熱等，從而杜絕了熱縮材料因熱脹冷縮產(chǎn)生的間隙。目前在各個電力電氣安裝企業(yè)應用較多，由于此種電纜制作工藝方面的問題，在投運后冷縮電纜中間頭多次被擊穿。在此，我們舉一反三，仔細查找了原因，采取確實可行的措施，不斷提高安裝質量，確保電纜線路的正常運行。

一、故障情況

某電力安裝工程電纜長度1700米，由兩段電纜對接而成。投運試驗時正常，在運行3個月后出現(xiàn)故障，經(jīng)電氣工程人員對電纜三相線路進行絕緣電阻測試，發(fā)現(xiàn)相對地絕緣電阻值為1200千歐，而后通過中間頭開挖后進行電纜故障測試，確定中間頭故障。

二、電纜中間頭原因分析

高壓電纜每一相線芯與屏蔽層有一層徑向分布的電場，正常的電纜電場是從導線沿半徑向屏蔽層的電力線，沒有芯線軸向的電場，而且電場分布是均勻的。如圖1：

電纜頭制作時，對絕緣層及線芯剝切。線芯和屏蔽層的切斷處都會產(chǎn)生電應力集中現(xiàn)象，改變原有的電場分布，對沿導線軸向的電力線的絕緣極產(chǎn)生不利的電場。屏蔽層斷口處作為易擊穿部位，再加上現(xiàn)場施工時會灰塵、氣體、水分等雜質，又會造成固體絕緣介質沿面放電的原因之一。

圖2 剝切的電纜電場分布（一相）

根據(jù)剖開的故障電纜發(fā)現(xiàn)：靠近YJLV22-10-3X50側端電纜的絕緣層表面有明顯放電碳化通道，該通道從線芯一直到電纜絕緣半導體屏蔽層剝切口。由此可見，該電纜擊穿是接頭處絕緣表面放電造成的，說明YJLV22-10-3X50側冷縮套管與電纜絕緣表面結合處存在氣隙、雜質，形成了絕緣薄弱環(huán)節(jié)，可能導致其擊穿的原因有：

圖3 電纜故障 圖4 剖開故障電纜C相

（1）施工環(huán)境：

冷縮電纜終端頭制作時的天氣及施工場地較差，制作過程中電纜頭絕緣中進入了塵埃、雜質等形成氣隙，并在強電場下發(fā)生局部放電，繼而發(fā)展為絕緣擊穿。另外，在潮濕的環(huán)境中制作，則電纜容易受潮而使得整體絕緣水平下降，也容易進入潮氣形成氣隙而出現(xiàn)局部放電。

（2）施工工藝：

①剝除半導電屏蔽層并清除干凈半導電屏蔽層是電纜的一個非常重要的組成部分。電纜導體由多根導線絞合而成，它與絕緣層之間易形成氣隙，導體表面不光滑，會造成電場集中。在導體表面加一層半導電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的導體等電位并與絕緣層良好接觸，從而避免在導體與絕緣層之間發(fā)生局部放電，這一層屏蔽為內(nèi)屏蔽層，同樣在絕緣表面和護套接觸處也可能存在間隙，是引起局部放電的因素，故在絕緣層表面加一層半導電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的絕緣層有良好接觸，與金屬護套等電位，從而避免在絕緣層與護套之間發(fā)生局部放電，這一層屏蔽為外屏蔽層。半導電屏蔽層在電纜中主要起均勻電場和消除氣隙，降低或消除局部放電電量的作用。剝切電纜半導體屏蔽層時，刀痕過深，會使主絕緣層表面有傷痕，容易存在氣隙。另外，電纜半導體屏蔽層剝切后，沒有清除干凈，其半導體殘留在主絕緣層上，一方面由于爬電距離不夠容易在接線端子處發(fā)生沿面閃絡，另一方面也容易產(chǎn)生氣隙而引發(fā)局部放電。

②電纜接頭的銅屏蔽斷口處，由于電場集中，未采取繞半導電帶等改善電場集中的措施，使得運行電纜在屏蔽層斷口處電場集中，成為薄弱環(huán)節(jié)，容易引發(fā)電纜絕緣擊穿故障。

③電纜線芯壓接后，連接管壓坑變形有尖端、棱角，造成電場畸變，局部場強集中，產(chǎn)生尖端放電。

④冷縮硅橡膠套管是預制成型附件，必須與電纜截面相配套，并且此處為異徑電纜的接頭，做接頭前如沒有認真檢查是否配套，事必造成收縮不緊密而不能保證界面壓強，導致雜質侵入氣隙或受潮。

⑤冷縮電纜頭制作完成后，應分別在收縮后各相冷縮管和冷縮指套的端口處包繞半導體自粘帶。這樣，既能使冷縮管外半導體層與電纜外半導體屏蔽層良好接觸，又能起到軸向防水防潮的作用。包繞自粘帶，是冷縮接頭防潮密封的關鍵環(huán)節(jié)，要以半重疊法從接頭一端起向另一端包繞，然后再反向包繞至起始端。每層包繞后，應用雙手依次緊握，使之更好地粘合。包繞時應拉力適當，做到包繞緊密無縫隙。如果不采取這些堵漏、防潮和密封措施，則電纜頭在運行過程中，容易逐步滲入進潮氣、雜質等，引發(fā)電纜頭絕緣擊穿故障。

⑥制作冷縮接頭時，因三相冷縮絕緣套管同在中心位置，由于不平整，包繞防水帶中會有皺折，造成包纏不緊密，這也是導致接頭進水受潮的重要原因之一。

三、對策

電纜頭是電纜絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，電纜故障絕大多數(shù)為電纜頭或電纜中間接頭故障。從這次事故也可以發(fā)現(xiàn)，事故的原因是電纜中間接頭制作質量不良，壓接頭不緊、接觸電阻過大，長期運行造成的電纜頭過熱，燒穿絕緣。由于電纜故障查找比較困難，短時間內(nèi)無法修復，從而造成重大經(jīng)濟損失。因此鋪設電纜時，要嚴格控制電纜頭的施工質量，特別是絕緣水平。此外要求電纜溝要有良好的排水設施，保持內(nèi)部干燥，防止腐蝕性氣體或可燃性氣體進入電纜溝。具體注意事項如下：

（1）冷縮電纜終端頭的制作必須在天氣晴朗、空氣干燥的情況下進行，施工場地應清潔無飛揚的灰塵或紙屑。電纜終端頭從開始剝切到制作完成必須連續(xù)進行，一次完成，防止受潮。剝切電纜時不得傷及線心絕緣。密封電纜時注意清潔，防止污穢與潮氣侵入絕緣層。

（2）電纜絕緣層剝切后，應用細砂紙仔細打磨主絕緣層表面，使其光滑無刀痕，無半導體殘留點。清洗絕緣層必須用清洗溶劑從線芯向半導體屏蔽層方向，千萬不能用接觸過半導體屏蔽層的清洗紙清洗主絕緣層表面。

（3）線芯壓接以后，應用銼刀、砂紙仔細地打磨以消除棱角和尖端，并注意金屬粉屑不得殘留在絕緣層表面上。

（4）在制作電纜接頭過程中應特別注意保持清潔，同時應盡量縮短制作時間，電纜剝切后，在空氣中暴露的時間越長，侵入雜質、水分、氣體、灰塵等的可能性就越大，從而影響接頭質量。

（5）制作冷縮接頭前要認真檢查電纜附件與電纜是否配套，這樣才能嚴格控制冷縮硅橡膠絕緣套管的過盈量，保證其有足夠的接觸壓力，使界面接觸緊密，沒有氣隙。

（6）分別在收縮后各相硅橡膠復合絕緣套管的兩端口處包繞半導體自粘帶。這樣，既能使硅橡膠套管外半導體層與電纜外半導體屏蔽層良好接觸，又能起到軸向防水防潮的作用。

（7）包繞自粘性防水帶，是冷縮接頭的防潮密封關鍵環(huán)節(jié)，要以半重疊法從接頭一端起向另一端包繞，然后再從這一端反方向包繞到起始端，繞包兩層。每層包纏后，要用雙手依次緊握一遍，使之更好地粘合。包繞時一定要拉力適當，做到包纏緊密無縫隙。

（8）交聯(lián)電纜的絕緣是由添加交聯(lián)劑的熱塑性塑料擠包、交聯(lián)制成的。在直流電場的空間電荷作用下，其絕緣性能會加速劣化，使用壽命會縮短，因此應杜絕直流耐壓試驗。

（9）新投運或重做電纜頭后的交聯(lián)電纜應采用交流試驗方法。采用這種方法試驗時，輸出的正弦電壓波形接近電纜的運行工況，試驗電壓值低于直流耐壓試驗值，且在測試中不會使有害的空間電荷注入絕緣材料。同時，可以無損傷地探測到電纜、電纜接頭及施工工藝的缺陷，對絕緣介質中的電樹枝、水樹枝放電狀況有所改善，保證電纜的正常使用壽命。

四、結束語

電纜頭故障引起的跳閘比重較大，在電纜頭制作環(huán)節(jié)的監(jiān)管與維護需要改進：（1）加強對電纜頭制作人員的監(jiān)督與培訓，且必須持證上崗，有相關從業(yè)資格才可以進行電纜頭的制作。（2）對于新敷設電纜線路，應按“電氣設備交接和預防性試驗標準”的規(guī)定進行試驗，應建立健全線路設備及工程的檔案資料，要求在驗收時必須資料齊全才能通過。

作者簡介：

葉燦華（1983-），男，廣東佛山人，2007年6月畢業(yè)于廣東海洋大學電氣工程及其自動化專業(yè)，現(xiàn)主要從事電力設計工作。