電纜頭制作與直埋電纜故障查找方法

劉 旭，徐曉燕，董亞春，王保立，高春馨，葉秀華

（1.中國(guó)石油吉林石化公司乙二醇廠，吉林吉林 132021 2.中國(guó)石油吉林化建工程有限公司，吉林吉林 132021；3.中國(guó)石油吉林石化公司倉(cāng)儲(chǔ)中心，吉林吉林 132021； 4.中國(guó)石油吉林石化公司動(dòng)力二廠，吉林吉林 132021）

電纜頭制作與直埋電纜故障查找方法

劉 旭1，徐曉燕1，董亞春1，王保立2，高春馨3，葉秀華4

（1.中國(guó)石油吉林石化公司乙二醇廠，吉林吉林 132021 2.中國(guó)石油吉林化建工程有限公司，吉林吉林 132021；3.中國(guó)石油吉林石化公司倉(cāng)儲(chǔ)中心，吉林吉林 132021； 4.中國(guó)石油吉林石化公司動(dòng)力二廠，吉林吉林 132021）

電纜終端頭、中間頭制作的細(xì)節(jié)及電氣直埋電纜故障的查找方法——測(cè)電流優(yōu)選法，結(jié)合實(shí)際事例說(shuō)明方法的應(yīng)用。

電纜；故障查找；測(cè)電流優(yōu)選法

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.18

0 概述

多年來(lái)直埋電纜故障始終是不好處理的難題，由于電纜一旦出現(xiàn)故障將給用電單位帶來(lái)相當(dāng)大的影響。近年總結(jié)出在制作電纜終端頭、中間頭的一些細(xì)節(jié)，并找到一種快速查找直埋電纜故障的方法——測(cè)電流優(yōu)選法，此方法能夠更快速、更準(zhǔn)確查找出直埋電纜的故障點(diǎn)。電氣施工中電纜終端頭、電纜中間頭是一項(xiàng)重要的施工技術(shù)，電纜頭制作優(yōu)劣直接影響電纜穩(wěn)定運(yùn)行。但是制作電纜頭時(shí)有時(shí)粗心大意，有時(shí)不懂得高壓電纜制造和運(yùn)行原理，在制作電纜頭時(shí)抓不住重要環(huán)節(jié)，雖然電纜頭制作后經(jīng)過(guò)耐壓合格，但電纜在以后的運(yùn)行中仍存有隱患。

1 電纜終端頭、中間頭制作

1.1 電纜剝切制作環(huán)節(jié)

1.1.1 電纜絕緣層

電纜剝切應(yīng)嚴(yán)格遵守電纜頭材料生產(chǎn)廠家說(shuō)明書(shū)尺寸進(jìn)行，剝切時(shí)一定注意的是在剝電纜絕緣層外面的半導(dǎo)體層時(shí)，不能下刀過(guò)深以致傷到絕緣，最好是不將半導(dǎo)體層割透，尤其是在割電纜橫刀時(shí)特別注意，電纜絕緣層只要有一點(diǎn)很淺的劃痕就是隱患，因?yàn)樵陔娎|頭制作完成后就會(huì)固定電纜接線(xiàn)，在接線(xiàn)時(shí)很多時(shí)候需要彎曲電纜線(xiàn)芯造型。線(xiàn)芯被彎曲后在彎曲點(diǎn)處總是會(huì)有很大應(yīng)力，電纜在運(yùn)行時(shí)會(huì)有一定溫度，如果絕緣層劃痕在彎曲點(diǎn)，那么電纜線(xiàn)芯在很大應(yīng)力的作用下絕緣層劃痕就會(huì)加深。使絕緣層破壞電纜被擊穿，以往類(lèi)似電纜故障曾遇到過(guò)。因此在這環(huán)節(jié)中，制作電纜終端頭、電纜中間頭都應(yīng)特別注意，不能下刀過(guò)深傷到絕緣層（圖1）。

圖1 電纜絕緣層

1.2 電纜半導(dǎo)體層

1.2.1 電纜半導(dǎo)體層的作用

電纜的半導(dǎo)體層是在電纜運(yùn)行時(shí)起到均衡電場(chǎng)的作用，高壓電纜和低壓電纜在制造時(shí)有很大區(qū)別，低壓電纜制造時(shí)只考慮絕緣就可以了，高壓電纜在制造時(shí)既要考慮絕緣又要考慮均衡電場(chǎng)，由于電壓高電纜運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，如果電纜局部電場(chǎng)密度大就會(huì)破壞絕緣導(dǎo)致電纜絕緣擊穿，因此電纜半導(dǎo)體層非常重要，尤其是絕緣里面那層也就是和線(xiàn)芯接觸的半導(dǎo)體層更為重要，在剝絕緣層時(shí)一定要像削鉛筆那樣，角度≥45°，而且半導(dǎo)體層要露出部分要≥5 mm，注意不能損壞半導(dǎo)體層，為以后連接半導(dǎo)體層時(shí)能夠完整打下很好的基礎(chǔ)（圖2）。

圖2 電纜半導(dǎo)體層

1.2.2 半導(dǎo)體層連接

為了更好地使半導(dǎo)體層均衡電場(chǎng)，做中間頭時(shí)在靠線(xiàn)芯的那層露出部分開(kāi)始向另一端纏繞半導(dǎo)體帶，注意纏繞時(shí)一定要均勻，不能有露出線(xiàn)芯現(xiàn)象發(fā)生（圖3）。

圖3 半導(dǎo)體層連接

1.3 壓接端子及壓接管

在壓接時(shí)必須選好合適的壓接模具達(dá)到壓接可靠，壓接完成后應(yīng)當(dāng)注意的環(huán)節(jié)是處理壓接端子或壓接管上擠壓出的尖端和毛刺，如果在壓接端子或壓接管上留有尖端和毛刺，一是在熱縮絕緣層時(shí)容易刺破絕緣層，二是電纜在運(yùn)行時(shí)會(huì)造成尖端放電破壞絕緣。在處理完毛刺后必須用電纜頭材料所給的填充物把壓接坑填平，以保證在熱縮絕緣管時(shí)里面不會(huì)有空隙（圖4）。

圖4 壓接端子及壓接管

1.4 熱縮絕緣管

（1）在熱縮絕緣管前一定把電纜線(xiàn)芯用酒精處理干凈，絕緣管既起到絕緣作用同時(shí)還起到防水作用，電纜中間頭材料生產(chǎn)廠在絕緣熱縮環(huán)節(jié)是3層絕緣管，常規(guī)施工工藝：第一層長(zhǎng)、第二層短、第三層更短，只有第一層能起到防水作用（圖5）。這種工藝如果在電纜外護(hù)套沒(méi)有損壞時(shí)是沒(méi)有問(wèn)題的，但是電纜外護(hù)套在施工中一旦有損壞、或者電纜在運(yùn)行時(shí)還有施工項(xiàng)目碰壞電纜外護(hù)套、雨水或地下水就會(huì)進(jìn)入電纜里層，此時(shí)電纜絕緣層防水就起到?jīng)Q定性作用。為此對(duì)這種排列進(jìn)行改進(jìn)，將熱縮絕緣管第一層做成最短的、第二層不變、第三層做成最長(zhǎng)的，那么絕緣管就會(huì)有3層防水。這種工藝更能延長(zhǎng)電纜的運(yùn)行壽命，也是制作低壓電纜中間頭特別適用（圖6）。

圖5 熱縮絕緣管

圖6 改進(jìn)的熱縮絕緣管

（2）熱縮絕緣管前應(yīng)在絕緣管兩端線(xiàn)芯上用細(xì)砂布進(jìn)行打毛，然后纏繞兩層熱熔膠，用鋸條在火焰上燒熱按到熱熔膠上使熱熔膠牢固，纏繞熱熔膠時(shí)不能讓熱熔膠有應(yīng)力，如果熱熔膠有應(yīng)力熱縮時(shí)會(huì)斷開(kāi)起不到封水作用，另外熱熔膠決不能纏很多層以避免熱熔膠不能完全溶化。熱縮絕緣管后應(yīng)該有溶化的熱熔膠被擠出，說(shuō)明這一環(huán)節(jié)非常好。

（3）在熱縮絕緣管時(shí)所用工具一般是液化氣噴槍或汽油噴燈，不管利用哪種應(yīng)當(dāng)注意火焰要調(diào)整到強(qiáng)火焰，因?yàn)閺?qiáng)火焰不易產(chǎn)生黑煙，如果有黑煙產(chǎn)生就會(huì)殘留在絕緣管上使絕緣降低漏泄電流增大，但在強(qiáng)火焰作用下注意不能烤焦絕緣管，加熱時(shí)火焰距絕緣管稍微遠(yuǎn)些以使絕緣管受熱均勻。

（4）熱縮半導(dǎo)體管應(yīng)參照熱縮絕緣管方法進(jìn)行，同時(shí)這一工序也能起到防水作用，在纏繞熱熔膠時(shí)應(yīng)注意不能使熱熔膠面積過(guò)大，也就是說(shuō)讓半導(dǎo)體管和電纜半導(dǎo)體層有足夠搭接面積，使之恢復(fù)電纜結(jié)構(gòu)。

1.5 電纜線(xiàn)芯屏蔽及鋼鎧的連接

（1）在綁扎線(xiàn)芯屏蔽網(wǎng)時(shí)不能用細(xì)鐵線(xiàn)，因?yàn)殡娎|運(yùn)行時(shí)和綁扎的細(xì)鐵線(xiàn)構(gòu)成磁場(chǎng)環(huán)流，細(xì)鐵線(xiàn)會(huì)發(fā)熱燒壞線(xiàn)芯絕緣。

（2）在連接屏蔽網(wǎng)及鋼鎧時(shí)一定要用錫焊接牢固，如果接觸不良一旦有電流流過(guò)就會(huì)發(fā)熱燒壞電纜，從原理上來(lái)講在正常情況下電纜屏蔽層及鋼鎧不會(huì)有電流，但是裝置區(qū)用電尤其是臨時(shí)用電，電流就有可能沿著電纜屏蔽層及鋼鎧回到變電所中性點(diǎn)，還有就是大地雜散電流，這一點(diǎn)已經(jīng)驗(yàn)證過(guò)多次，高壓電纜運(yùn)行時(shí)大多數(shù)電纜都會(huì)有1～3 A電流，因此一定要特別注意這一環(huán)節(jié)。

1.6 電纜統(tǒng)包及外護(hù)套

電纜統(tǒng)包時(shí)可以用電纜的充填物充填，注意統(tǒng)包時(shí)不要用塑料帶統(tǒng)包，因?yàn)闊峥s外護(hù)套時(shí)容易把塑料帶烤化，最好是用白布帶進(jìn)行統(tǒng)包，電纜統(tǒng)包后一定要包緊，電纜造型要直不能有彎而且要圓，這樣電纜頭完成后才會(huì)美觀，電纜在熱縮外護(hù)套前應(yīng)先測(cè)量好熱縮管外護(hù)套尺寸，在電纜的外護(hù)套上打毛纏熱熔膠，纏熱熔膠時(shí)均勻面積要大些，這樣做起到的防水效果會(huì)更好。

2 測(cè)電流優(yōu)選法

測(cè)電流優(yōu)選法，是一種把故障電纜兩端所有線(xiàn)芯各自懸空，包括鋼鎧引出線(xiàn)，用絕緣值低的一相與變電所內(nèi)接地線(xiàn)之間加電流，此時(shí)電流會(huì)順著故障點(diǎn)流回變電所接地線(xiàn)處，構(gòu)成一個(gè)回路，利用挖坑處是否能檢測(cè)到此電流的方法，在不破壞電纜的情況下就能判斷出故障點(diǎn)是在挖坑處的哪一邊。根據(jù)電流值來(lái)判定故障區(qū)間，并在故障區(qū)間循環(huán)使用測(cè)電流法，從而快速選出故障點(diǎn)的方法。此方法的實(shí)施，需要3個(gè)步驟。

（1）燒穿電纜。在變電所故障電纜的始端，檢測(cè)電纜線(xiàn)間、相間的絕緣值，將絕緣值最小的相找出來(lái)，將這一相與大地接在一起，此時(shí)利用220 V/640 V隔離變壓器和水電阻組成燒穿電源，加30 A的電流把故障處電纜外護(hù)套燒壞，并在故障點(diǎn)與大地間形成積碳。

（2）挖探坑及電纜確認(rèn)。在變電所故障電纜與終端直埋距離的中間部位挖坑，露出電纜。此時(shí)在變電所故障電纜的始端，利用220 V/640 V隔離變壓器，采用相對(duì)地加5 A的電流法進(jìn)行測(cè)試。

（3）測(cè)電流優(yōu)選法。在挖深坑處，不論是運(yùn)行電纜還是停運(yùn)電纜，不論是多根電纜還是單根電纜，在不破壞電纜的前提下，用鉗形電流表進(jìn)行測(cè)試，如果某條電纜的測(cè)試值＜5 A，說(shuō)明此電纜是故障電纜，且此故障點(diǎn)在挖坑處與電纜終端之間。如果此處所有電纜的測(cè)試值均為0，則說(shuō)明故障點(diǎn)在電纜始端與挖坑處之間。這就是測(cè)電流優(yōu)選法，即利用測(cè)電流的方法，快速選出故障點(diǎn)在挖坑的哪一邊，從而縮小故障范圍，重復(fù)進(jìn)行挖坑、測(cè)電流、選擇故障點(diǎn)方向，以最短的時(shí)間準(zhǔn)確找出故障點(diǎn)。

3 直埋電纜故障查找實(shí)例

某大型國(guó)企直埋電纜規(guī)格是VV22 3×240+1×120 6/10 kV。電纜是變電所至下級(jí)配電室電源電纜，長(zhǎng)度大約600 m，變電所出來(lái)有100 m長(zhǎng)砌筑電纜溝，此故障發(fā)生已半個(gè)多月，經(jīng)多方技術(shù)人員查找未找出故障點(diǎn)，目前電纜在300 m處已經(jīng)斷開(kāi)，此處是前期查找故障判斷失誤造成的，測(cè)試此處與變電所電纜始端之間的絕緣，發(fā)現(xiàn)B相對(duì)地絕緣是0.2 MΩ，斷開(kāi)點(diǎn)至配電室電纜終端之間A相對(duì)地絕緣是0.1 MΩ，說(shuō)明這條電纜有兩處故障同時(shí)出現(xiàn)，這在以往是不多見(jiàn)的。既然電纜已分為了兩段，就從變電所電纜始端到中間300 m斷開(kāi)點(diǎn)之間電纜來(lái)查找。首先對(duì)電纜故障點(diǎn)進(jìn)行分析，B相對(duì)鋼鎧絕緣0.2 MΩ，電纜線(xiàn)芯A，C，N相絕緣良好，想辦法把B相對(duì)鋼鎧絕緣降到1 Ω以下。

（1）燒穿電纜。利用自制的220 V/640 V隔離變壓器和水電阻組成燒穿電源，變壓器二次側(cè)分別跟B相線(xiàn)芯和電纜的鋼鎧連接，用水電阻控制10 A電流，進(jìn)行燒穿電纜，用電壓表監(jiān)測(cè)B相與鋼鎧之間電壓，利用歐姆定律就可以算出電阻，100 V/10 A=10 Ω，用電壓表可以省時(shí)，也就是說(shuō)當(dāng)B相與鋼鎧之間電壓降到100 V時(shí)，就可以直接用220V電源和水電阻加電流了，這樣做就可以把電流加到30 A，利用30 A電流能夠把電纜外護(hù)套很快燒壞，并且能在故障點(diǎn)與大地間形成積炭，這一步大約用時(shí)30 min。

（2）挖探坑及電纜確認(rèn)。在電纜中間斷點(diǎn)與變電所之間大約100 m處挖第一個(gè)探坑露出電纜，將電纜斷開(kāi)點(diǎn)處A相接地，在變電所側(cè)電纜線(xiàn)芯A相對(duì)地加電流5 A，同時(shí)在第一個(gè)探坑處測(cè)量電流值，發(fā)現(xiàn)有根同型號(hào)電纜電流值是5 A，此時(shí)故障電纜確認(rèn)完畢。

（3）測(cè)電流優(yōu)選法。這一步非常重要，也是技術(shù)性最高的一步。把電纜兩端所有線(xiàn)芯各自懸空，包括鋼鎧引出線(xiàn)。在變電所側(cè)電纜線(xiàn)芯B相與變電所內(nèi)接地線(xiàn)之間加電流，此時(shí)B相線(xiàn)芯與故障點(diǎn)及大地構(gòu)成回路，電流回到變電所接地線(xiàn)處。眾所周知，大地阻值大，如果用220 V加到回路中會(huì)有很小的電流產(chǎn)生，所以此處采用220 V/640 V隔離變壓器，利用水電阻調(diào)壓來(lái)控制電流，使電流保持在2 A，可以用鉗形電流表來(lái)監(jiān)測(cè)。但加電流時(shí)發(fā)現(xiàn)此地電流可以加到20 A，通常這種方法最多只能加出3 A電流，現(xiàn)在加出20 A肯定是不對(duì)的，立即停止加電流并進(jìn)行分析。能出現(xiàn)大電流只有一個(gè)原因，那就是鋼鎧有接地現(xiàn)象。鑒于這種結(jié)果，對(duì)電纜所經(jīng)途中電纜溝進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)在變電所出口100 m電纜溝出口處，電纜保護(hù)管管口電纜的外護(hù)套已破損，鋼鎧和保護(hù)管直接接觸，處理好此處的絕緣后，重新剛才的加電流工作。在第一個(gè)探坑處測(cè)量電流是1.8 A，說(shuō)明故障點(diǎn)就在第一個(gè)深坑與電纜中間斷點(diǎn)之間，此距離只有100 m左右。在此距離的中間，大約50 m的地方再次挖第二個(gè)深坑，重復(fù)第三步的方法，將故障點(diǎn)縮小到25 m，再次挖第三個(gè)深坑，將故障點(diǎn)縮小到13 m左右，再縮小到6 m，最終找到故障點(diǎn)，到此時(shí)為止總計(jì)用時(shí)1 d。

隨后用相同的方法，將電纜斷開(kāi)點(diǎn)至配電室電纜終端之間的另一故障點(diǎn)查找出來(lái)，用時(shí)1 d，總計(jì)用時(shí)2 d，快速而準(zhǔn)確的處理了此電纜故障。

此處對(duì)第三步中測(cè)試到的1.8 A電流為何與所加2 A電流不一致作一點(diǎn)說(shuō)明，電纜在敷設(shè)時(shí)有可能把電纜外護(hù)套刮破，也有可能在以后的施工中碰破電纜外護(hù)套，這樣就會(huì)產(chǎn)生分流，但這種分流會(huì)很小。在這次加電流時(shí)只有0.2 A，因?yàn)殇撴z與大地接觸阻值很大，而故障點(diǎn)此時(shí)已經(jīng)被燒焦有積炭，產(chǎn)生的阻值相對(duì)會(huì)很小，所以電流不一致是正常。

［1］沈金富.電纜的封鉛技術(shù)［J］.建筑施工,1983（2）:22-25.

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〔編輯 凌 瑞〕