電力電纜終端故障分析及防范

李炳全，王 浩，秦培林

（安徽國電電纜股份有限公司，安徽蕪湖 238335）

1 電力電纜終端故障發(fā)生的主要原因

1.1 環(huán)境因素

電纜終端發(fā)生故障的主要因素之一就是外界環(huán)境，如地下管線分布、絕緣受潮等。

（1）項目施工過程中未明確地下管線分布，或為了追趕工期盲目施工，導(dǎo)致施工時損傷電力電纜。雖然大多時候工程建筑施工對電纜的破壞不會立即表現(xiàn)出故障問題，但隨著電力系統(tǒng)的不斷運轉(zhuǎn)、能源的不斷消耗，就會導(dǎo)致電力電纜出現(xiàn)嚴(yán)重的故障。

（2）絕緣受潮或絕緣老化等。電纜終端絕緣受潮會降低電纜的耐壓能力，而導(dǎo)致絕緣受潮的主要原因就是接線頭或終端位置密封不良，再加之受到建筑施工的影響，加速了電纜材料的損壞，增加了絕緣受潮的概率。絕緣老化是指絕緣材料本身的性能出現(xiàn)了不可逆的變化，導(dǎo)致電纜絕緣性能不佳。環(huán)境因素是導(dǎo)致電力電纜絕緣老化的主要原因，如熱老化就是高溫狀態(tài)導(dǎo)致絕緣材料發(fā)生過熱氧化而發(fā)生變化，并影響到材料的物理特性，嚴(yán)重的可能會導(dǎo)致絕緣擊穿。

1.2 電纜終端制作工藝問題

電纜終端制作工藝不合理、不規(guī)范，也是引起電力電纜終端發(fā)生故障的主要原因之一，具體表現(xiàn)在以下5 個方面：

（1）半導(dǎo)電層處理不規(guī)范，比如半導(dǎo)電層表面不平整，異物嵌入絕緣層后就會損壞線芯絕緣層，最終引起電纜終端發(fā)生故障。

（2）銅屏蔽處理不規(guī)范，比如在切除內(nèi)護(hù)套時，如果操作不當(dāng)會損壞到銅屏蔽層，造成某些部位不平整，如未對其進(jìn)行及時處理則就會引起終端故障。

（3）接地線安裝不規(guī)范，電纜終端頭安裝時需要對鋼鎧進(jìn)行鈍化處理，否則可能會對絕緣保護(hù)層造成損傷，嚴(yán)重的會損傷銅屏蔽部分；如果固定銅編織帶時未采用準(zhǔn)用彈簧作業(yè)，也會影響到接地線的安裝效果。

（4）電纜終端安裝環(huán)境臟亂差，未采取防塵、防潮或防風(fēng)措施。有些安裝技術(shù)人員為了施工方便，在安裝電纜頭時發(fā)生彎折，從而影響電纜頭的質(zhì)量。

（5）在安裝某些過渡部位時，技術(shù)人員采用其他材料的電線，這些均會對后續(xù)電纜終端的正常運行產(chǎn)生不良影響。

1.3 電纜終端頭附件本身存在質(zhì)量問題

電纜終端頭本身的質(zhì)量問題也是導(dǎo)致終端故障的重要因素之一。例如，在運輸或安裝過程中接頭外半導(dǎo)體屏蔽層受到影響，電纜一旦投入運行就會出現(xiàn)電場分布不均的問題；戶外電纜終端頭接線過程中密封膠圈密封失效，電纜終端頭進(jìn)水，通電后可能會被擊穿等。這些電纜終端頭本身的質(zhì)量問題會導(dǎo)致電力電纜在運行過程中出現(xiàn)局部電壓產(chǎn)生熱量過高的現(xiàn)象，并且隨著壓力不斷提升，最終導(dǎo)致終端頭被擊穿。

2 電力電纜終端故障防范技術(shù)策略

2.1 用冷縮工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱縮電纜終端

（1）傳統(tǒng)電力電纜終端采用熱縮工藝，熱縮電纜采用多種復(fù)合材料制成，性能指數(shù)僅為18～20 kV/mm，而冷縮電纜終端采用硅膠橡膠材料，性能指數(shù)可達(dá)24 kV/mm，因此同樣厚度的電纜終端，冷縮材料的絕緣性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于熱縮電纜。

（2）熱縮電纜終端采用火加熱收縮，材料本身沒有彈性，而電纜運行過程中，負(fù)荷大小、環(huán)境溫度變化會引起熱脹冷縮，導(dǎo)致熱縮終端與電纜本體之間出現(xiàn)縫隙，雨水、潮氣從縫隙中進(jìn)入電纜終端，降低電纜的絕緣性，因此熱縮電纜終端的密封性能較差。而冷縮終端采用硅膠材料，材料本身良好的彈性能夠很好應(yīng)對熱脹冷縮導(dǎo)致的縫隙，保證終端與電纜本體的良好密封。

（3）熱縮電纜終端采用線性參數(shù)法改變電場分布，這種電場處理方法不僅生產(chǎn)工藝復(fù)雜，而且環(huán)境因素會對其處理效果產(chǎn)生直接影響，線性參數(shù)的穩(wěn)定性又會直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，因此熱縮電纜終端的電場處理性能較差。而冷縮電纜終端采用幾何法進(jìn)行電場處理，即用一定的幾何形態(tài)和精準(zhǔn)的角度改變電場分布，這種應(yīng)力錐改變電場分布的方法在工廠就可以實現(xiàn)，具有更好的可控性及可檢驗性，因此能夠保證其電場處理性能。

（4）冷縮電纜終端采用恒力彈簧連接地線，無需像熱縮電纜終端那樣采用焊接的方式連接地線，對施工場地要求相對較低、施工效率更高，因此為減少電力電纜終端故障，可采用冷縮電纜終端技術(shù)。

2.2 提高電纜終端制作質(zhì)量

電纜端頭制作對作業(yè)環(huán)境的要求較高，要求現(xiàn)場防塵、防水，避免粉塵、水霧進(jìn)入絕緣層；電纜端頭的制作要在保證質(zhì)量的前提下盡量縮短作業(yè)時間，電纜接頭要連續(xù)制作，避免潮氣侵入。制作時還要注意佩戴醫(yī)用手套及口罩，避免手汗、呼吸中的熱氣進(jìn)入絕緣層。制作過程中要避免以經(jīng)驗切割，而是要嚴(yán)格執(zhí)行電纜端頭剝切尺寸的規(guī)定，認(rèn)真參照廠家圖紙中的操作步驟進(jìn)行切割，避免傷到主絕緣、留下劃痕，切割完成后要認(rèn)真打磨切口處。在絕緣與外半導(dǎo)體之間斷口處填充硅脂，可起到消除電暈、潤滑接觸面的作用，提高安裝效率。

為保證應(yīng)力錐正常發(fā)揮作用，要嚴(yán)格按照圖紙要求設(shè)置應(yīng)力管與屏蔽層的搭接長度；三相芯線預(yù)留長度要長度不一，中間相最短，否則可能會由于三相芯線過長或過短產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致接線耳與套管接觸不良出現(xiàn)發(fā)熱問題。連接套管、接線耳、絕緣塞等部件時要嚴(yán)格避免出現(xiàn)虛位，保證連接的可靠性、牢固性，避免接觸電阻過大而出現(xiàn)發(fā)熱問題。

電纜端頭制作完成后要將地線可靠連接地網(wǎng)，避免接頭對地放電。安裝接地塊時，焊接接地塊區(qū)域選擇外露金屬護(hù)套1/2的位置、尾管接地引出下方，注意表面要用砂紙打磨去除氧化層。電纜金屬護(hù)套接地塊位置先用鋁條打底處理，再對封鉛位置用鉛條打底處理；接地塊用銅絲交叉捆綁在電纜金屬護(hù)套，再用鉛焊條焊接封鉛，封鉛時要涂抹均勻、緊固并壓實。封鉛冷卻后用硅脂膏涂抹焊接塊表面。自熱縮管底部端8 cm 處向電纜外護(hù)套方向半重疊纏繞防水膠帶，搭接外護(hù)套8 cm，上、下各兩層，共繞包4 層；自熱縮管底部上端10 cm 處向電纜外護(hù)套方向上、下各1 次半重疊繞包PVC 兩層。接地塊突出部位對應(yīng)的熱縮護(hù)套管上切出方孔，并將接地塊表面徹底清法器；用螺栓將軟銅線一端固定于尾管接地線耳，另一端固定于接地塊，軟銅線采用1 kV、1×50 mm2的軟芯電纜，根據(jù)實際情況調(diào)整軟銅線長度，兩端壓接通端子，端子孔徑13 mm，再用防水膠帶做好密封。

2.3 加強(qiáng)電纜終端安裝過程中關(guān)鍵技術(shù)的質(zhì)量控制

電纜終端安裝過程中要嚴(yán)格把關(guān)隱蔽環(huán)節(jié)工程的質(zhì)量，尤其是電纜附件的安裝要由操作經(jīng)驗豐富的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行，降低發(fā)生人為差錯的概率。嚴(yán)格校對、審核電纜終端施工作業(yè)指導(dǎo)書、質(zhì)量檢驗控制卡等質(zhì)量管理文件，尤其要委派專業(yè)施工人員對關(guān)鍵工序及尺寸進(jìn)行監(jiān)督及復(fù)核。

拆除尾管的整個過程都要拍照記錄，且拆開尾管后要通知相關(guān)人員，確認(rèn)尾管接地情況后再進(jìn)行修復(fù)；打開電纜終端尾管檢查銅編織帶焊接質(zhì)量，焊接不夠牢固的需徹底清理尾管、鋁護(hù)套后再重新焊接；再檢查鋁護(hù)套是否腐蝕，有腐蝕問題的則將腐蝕段鋁護(hù)套用銅網(wǎng)繞包覆蓋，再用環(huán)氧泥填充焊接非均勻部分，最后用防水帶重新半重疊繞包密封，繞包上、下各2 層、共4 層，再用PVC 帶在防水帶外半重疊繞包2 層，上、下各1 層。如銅編織帶焊接牢固、鋁護(hù)套無腐蝕，可直接用環(huán)氧泥填充焊接非均勻部分，并按上述流程操作即可。注意合理控制焊接時間，尤其是焊接電纜金屬鋁護(hù)套引線時，焊接時間要控制在0.5 min 以內(nèi)，焊接溫度以焊條熔點為準(zhǔn)，焊接后為避免電纜半導(dǎo)體被金屬鋁護(hù)套燙傷，要立即采用降溫措施。

3 電力電纜終端故障防范管理措施

首先，加強(qiáng)電力電纜線路運行過程中的管理維護(hù)，要密切關(guān)注外力因素，防止其他工程施工損傷電纜；對電纜線路的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)電纜金屬護(hù)套中出現(xiàn)電流過大的問題，要及時排查事故，否則可能會導(dǎo)致電纜終端過熱引發(fā)故障；日常管理中要加強(qiáng)電纜施工人員的技術(shù)指導(dǎo)及培訓(xùn)，以保證電纜安裝質(zhì)量；安裝施工過程中也要加強(qiáng)施工質(zhì)量的監(jiān)督，避免為搶工期違規(guī)操作降低工程質(zhì)量的問題。

其次，應(yīng)重點關(guān)注工程驗收環(huán)境。這方面的工作主要兩個內(nèi)容：一是施工完成后要對電纜線路進(jìn)行耐壓試驗，保證施工質(zhì)量與施工標(biāo)準(zhǔn)相符，如果試驗結(jié)果及驗收指標(biāo)與線路工程標(biāo)準(zhǔn)不符，則嚴(yán)禁投入運行；二是加強(qiáng)與建設(shè)單位、相關(guān)部門的信息溝通與交流，提高對其他工程施工單位的監(jiān)管力度，避免隨意開挖損傷電纜的問題。

最后，在電纜線路維護(hù)管理中融入先進(jìn)的新技術(shù)。應(yīng)用光纖測量、接地電流在線監(jiān)測技術(shù)可實時查看電纜線路的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)電纜線路運行中存在的問題，提高其性能。此外，為防止電纜交相，還可以采用電纜終端防交相支架，其包括3 塊相同尺寸的絕緣板及1 條絕緣螺栓，絕緣板中部留有伸縮孔，各個角度都能保證支架自如伸縮，并能夠根據(jù)電纜的型號制作不同的規(guī)格。電纜終端受到安裝條件限制出現(xiàn)交相時，可使用防交相支架撐開交相的電纜，使用時支架前端卡槽卡住每相電纜的熱縮絕緣管，再緊固中部絕緣螺栓，保證電纜保持在當(dāng)前位置。