交聯(lián)電纜接頭故障檢測(cè)及處理分析

胡正茂　周剛　湯曉石　戚中譯　張擁軍

摘 要：交聯(lián)電纜接頭故障是電纜故障中最常見(jiàn)的一種，因此，快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)、處理交聯(lián)電纜接頭故障對(duì)保障電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行有重要意義。提出了交聯(lián)電纜接頭故障的檢測(cè)方法，詳細(xì)分析了絕緣電阻法和局部放電帶電檢測(cè)法的原理及適用范圍，并指出了交流電纜接頭發(fā)生故障的原因。以嘉興供電局嘉李908線電纜線路為例，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的交聯(lián)電纜接頭故障進(jìn)行了詳細(xì)分析和處理，取得了比較滿意的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：交聯(lián)電纜；絕緣電阻；局部放電；帶電檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TM855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.126

交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜（以下簡(jiǎn)稱“交聯(lián)電纜”）具有電氣性能好、絕緣電阻高、介質(zhì)損耗角正切值小、耐熱性強(qiáng)和耐老化等特點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。電纜接頭是電纜的薄弱環(huán)節(jié)，隨著電纜的大量投入，其接頭和附件的完好程度對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行有重要意義。目前，電纜接頭故障造成擊穿，進(jìn)而導(dǎo)致停電事故的概率逐年上升，嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。準(zhǔn)確檢測(cè)、處理交聯(lián)電纜接頭故障具有十分重要的意義。

1 交聯(lián)電纜接頭故障檢測(cè)技術(shù)

1.1 絕緣電阻測(cè)試法

電纜的絕緣電阻是反映電纜絕緣特性的重要指標(biāo)之一，可反映電纜承受電壓擊穿能力的大小。此外，它還是判斷電纜是否存在故障的重要依據(jù)之一。

電纜絕緣電阻的測(cè)量原理如圖1所示。

1.2 局部放電帶電監(jiān)測(cè)法

在交聯(lián)電纜發(fā)生缺陷，進(jìn)而產(chǎn)生局部放電的情況下，由于放電初期的放電量小，采用絕緣電阻測(cè)量法常無(wú)法測(cè)出故障。此時(shí)，應(yīng)采用局部放電帶電監(jiān)測(cè)法來(lái)檢驗(yàn)交聯(lián)電纜是否存在故障。

電纜發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生單極性脈沖，上升時(shí)間很短，脈沖寬度很窄，且脈沖會(huì)從生成位置向兩邊傳播。由于脈沖在電纜中傳播時(shí)會(huì)發(fā)生衰減和散射，當(dāng)其抵達(dá)測(cè)量點(diǎn)時(shí)，脈寬增加、幅值減小，所以，測(cè)量時(shí)能檢測(cè)到較好的脈沖波形，如圖2所示。如果上升時(shí)間和脈沖寬度在電纜局部放電脈沖的范圍內(nèi)，則可判斷該電纜存在局部放電現(xiàn)象。

根據(jù)電纜的長(zhǎng)度，可分別采用時(shí)域反射法（TDR）和到達(dá)時(shí)間分析法（ATA）兩種定位故障位置的方法。

對(duì)于較短的電纜，可采用時(shí)域反射法。時(shí)域反射法利用局放信號(hào)在電纜線路中傳播時(shí)，遇到波阻抗不匹配點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生反射的原理，并根據(jù)波速和反射波時(shí)間確定電纜故障點(diǎn)的位置。由于局部放電高頻脈沖信號(hào)具有在電纜內(nèi)的反射、衰減等傳輸特性，導(dǎo)致時(shí)域反射法一般只適用于較短電纜的局部放電定位檢測(cè)，且通常結(jié)合振蕩波（OWTS）局部放電測(cè)試裝置開(kāi)展停電檢測(cè)。

時(shí)域反射法局部放電定位的計(jì)算公式為：

式（3）（4）（5）中：t1為局部放電脈沖波直接到達(dá)測(cè)試點(diǎn)的時(shí)間；t2為局部放電脈沖波經(jīng)電纜終端反射后到達(dá)測(cè)試點(diǎn)的時(shí)間；v為局部放電信號(hào)在電纜中的傳播速度；△t為測(cè)試點(diǎn)測(cè)得的兩個(gè)局部放電脈沖波的時(shí)間差。

對(duì)于較長(zhǎng)的電纜，應(yīng)采用到達(dá)時(shí)間分析法。到達(dá)時(shí)間分析法是指在電纜線路上的每個(gè)接頭處安裝高頻電流傳感器，從而采集、分析各個(gè)傳感器上的局放信號(hào)的方法。具體而言，根據(jù)最先檢測(cè)到的兩個(gè)局部放電脈沖波的時(shí)間差和波速確定電纜故障點(diǎn)的位置。采用到達(dá)時(shí)間分析法可對(duì)較長(zhǎng)的電纜進(jìn)行帶電局放定位，定位結(jié)果較為精確，但要求每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的同步采集。采用該方法時(shí)，通常采用光纜或GPRS同步，測(cè)試過(guò)程較為復(fù)雜。

到達(dá)時(shí)間分析法局部放電定位的計(jì)算公式為：

△t=（l-2x）/v. （6）

式（6）中：△t為測(cè)試點(diǎn)測(cè)得的兩個(gè)局部放電脈沖波的時(shí)間差；v為局部放電信號(hào)在電纜中的傳播速度。

2 交聯(lián)電纜接頭的結(jié)構(gòu)和故障原因分析

2.1 連接金具接觸面的處理不佳

交聯(lián)電纜與油紙電纜的介質(zhì)不同，油紙電纜接頭發(fā)生故障主要影響的是絕緣性，而交聯(lián)電纜接頭發(fā)生故障主要影響的是導(dǎo)體連接。無(wú)論是接線端子還是連接管，管體內(nèi)壁有雜質(zhì)、毛刺和氧化層均會(huì)嚴(yán)重影響導(dǎo)體連接的質(zhì)量。

2.2 連接金具空隙大

目前，多數(shù)單位使用的連接金具為油紙電纜、按扇型導(dǎo)線生產(chǎn)的端子和壓接管。從理論上講，圓型和扇型線芯生產(chǎn)的端子和壓接管的有效截面是相同的。但從運(yùn)行情況看，由于交聯(lián)電纜的導(dǎo)體為緊絞的圓型線芯，連接后與常用金具的內(nèi)徑有較大空隙，壓接后達(dá)不到足夠的壓縮力，進(jìn)而導(dǎo)致接觸電阻過(guò)大、溫升過(guò)快，促使接頭的氧化膜加厚，造成接頭的絕緣層損壞，形成相間短路，最終引發(fā)爆炸。

2.3 導(dǎo)體連接時(shí)線芯不到位

導(dǎo)體連接時(shí)，要求絕緣剝切長(zhǎng)度壓接金具孔深+5 mm，但因產(chǎn)品孔深不標(biāo)準(zhǔn)，易造成剝切長(zhǎng)度不足，或因壓接時(shí)串位而導(dǎo)線端部形成空隙，僅靠金具壁厚導(dǎo)通，導(dǎo)致接觸電阻增大，發(fā)熱量增加，最終引發(fā)爆炸。

2.4 電纜溝排水系統(tǒng)排水不暢通

電纜溝積水會(huì)使電纜中間接頭長(zhǎng)時(shí)間浸泡在污水中，這會(huì)對(duì)接頭的外絕緣造成一定的腐蝕，進(jìn)而使外界潮氣滲入接頭內(nèi)部，使接頭內(nèi)部的絕緣性能下降，最終導(dǎo)致接頭損壞。

3 案例分析

嘉興電力局35 kV南門(mén)變電所嘉李908線電纜的型號(hào)為（YJV22-8.7/15-3×300），線路全長(zhǎng)4 856 m，全線電纜共分為11個(gè)段長(zhǎng)，10個(gè)中間接頭。線路運(yùn)行期間，出現(xiàn)了線路過(guò)流保護(hù)動(dòng)作開(kāi)關(guān)跳閘、線路重合閘保護(hù)不投入的情況。對(duì)電纜兩端的電纜頭查看后發(fā)現(xiàn)并無(wú)異樣，隨后對(duì)電纜進(jìn)行了絕緣電阻試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表1所示。

表1中的數(shù)據(jù)顯示，具體的電纜故障為BC相相間短路接地。沿嘉李908線電纜溝查找后并未發(fā)現(xiàn)施工或人為破壞的現(xiàn)象，所以，對(duì)11個(gè)中間接頭的電纜井檢查后發(fā)現(xiàn)，嘉李908線所有電纜的中間接頭全部浸泡在電纜溝的污水中，且與其他電纜交織在一起，無(wú)法看清電纜外表是否已損壞。電纜故障儀測(cè)量測(cè)出的故障位置約為1 792 m處，根據(jù)電纜投產(chǎn)資料，1 792 m處在第4段的末端附近，即第4個(gè)中間接頭附近，因此，在第4個(gè)中間接頭的電纜井中找到了故障點(diǎn)，如圖3所示。

切除故障后，分別對(duì)故障點(diǎn)兩側(cè)（甲段、乙段）的電纜進(jìn)行了絕緣電阻試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，如表2和表3所示。

表2和表3中絕緣電阻數(shù)據(jù)滿足運(yùn)行要求，因此，可判斷嘉李908線電纜只有一處故障點(diǎn)，故障點(diǎn)兩側(cè)電纜（甲段、乙段）的絕緣性能良好，可重新制作中間接頭，以盡快恢復(fù)供電。

4 結(jié)束語(yǔ)

交聯(lián)電纜接頭故障是電纜故障中最常見(jiàn)的一種，準(zhǔn)確檢測(cè)并處理交聯(lián)電纜故障是保證電纜安全運(yùn)行重要的環(huán)節(jié)。本文提出了交聯(lián)電纜接頭故障的檢測(cè)方法，分析了交流電纜接頭發(fā)生故障的原因，并采用新方案解決了嘉李908線的電纜接頭故障，具有一定的工程指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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[3]胡漢陽(yáng).淺談10 kV交聯(lián)電纜接頭故障分析及防范措施[J].黑龍江科技信息，2012（11）.

作者簡(jiǎn)介：胡正茂（1975—），男，浙江嘉興人，高級(jí)技師，主要從事電力系統(tǒng)的電氣試驗(yàn)工作。周剛（1966—），男，浙江湖州人，高級(jí)技師，主要從事電力系統(tǒng)的電氣試驗(yàn)工作。湯曉石（1974—），男，浙江海寧人，高級(jí)技師，主要從事變電運(yùn)行工作。戚中譯（1991—），男，江西贛州人，碩士研究生，主要從事電力系統(tǒng)的電氣試驗(yàn)工作。

〔編輯：張思楠〕