降低10kV高壓冷縮電纜頭故障率

摘要：近年來，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度是非?？斓?。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)著電力事業(yè)的快速發(fā)展。在新的社會(huì)需求下，現(xiàn)代電力發(fā)展的需求在不斷的提升，電力行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)是耐用性與安全性，在逐漸發(fā)展的過程中對(duì)外觀的要求也越來越高。高壓電纜安裝技術(shù)能夠很大程度上簡化施工工序，安裝起來也更加方便、易操作。

關(guān)鍵詞：高壓冷縮；電纜頭；故障率；電纜安裝；電力工程；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM505 文章編號(hào)：1009-2374（2016）35-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.020

電纜安裝工作是電力工程中的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)電力工程自身的特點(diǎn)，在安裝方法上都是選用隱蔽敷設(shè)的方法。采取這種方法雖然在工序上更加便捷，但是在后期的檢測(cè)和維護(hù)工作上難度非常大。這就要求在電纜安裝的過程中，必須保證每一步施工的準(zhǔn)確性。電纜頭是一個(gè)重要的組成構(gòu)件，但是在制作工藝上卻是比較簡單的，而且在安全性和質(zhì)量上也是有保障的，所以在電力行業(yè)中的應(yīng)用比較廣泛。我們要在降低電纜頭的故障率上做出很多的努力。

1 電纜頭的技術(shù)特點(diǎn)

1.1 熱縮電纜頭

熱縮電纜頭主要有四個(gè)特性：成熟性、接地及收縮工藝、屏蔽層的處理工藝、收縮材料的機(jī)械性能。熱縮電纜頭具有成熟性是由于其起步的時(shí)間比較早，而且制作的成本非常低，在技術(shù)方面也是相對(duì)成熟的，穩(wěn)定的性能讓其能夠保存更長的時(shí)間。接地和收縮工藝方面，使用的材料是耐熱絕緣材質(zhì)，防止溫度過高破壞性能。所以在溫度控制上要非常嚴(yán)格。在電纜的屏蔽層處理工藝上，由于半導(dǎo)體層去除的數(shù)量較多，既導(dǎo)致了在電纜頭三相之間沒有電磁屏蔽，這種情況下就很容易發(fā)生相位放電。最后是關(guān)于收縮材料的機(jī)械性能方面，熱縮材料在這方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，完全包裹住線芯。唯一的缺點(diǎn)是熱縮材料的彈性比較小，很容易破裂。

1.2 冷縮電纜頭

冷縮電纜頭也有四個(gè)特性。與熱縮電纜頭一樣，分別是成熟性、接地及收縮工藝、屏蔽層的處理工藝、收縮材料的機(jī)械性能。關(guān)于成熟性這一方面最近這幾年發(fā)展得比較快，但是在實(shí)際的使用過程中成本相對(duì)較高，而且使用壽命非常短，一般來說只有1～2年。對(duì)于接地及收縮工藝來說，冷縮電纜頭是不需要進(jìn)行焊接這一道工序的，直接使用彈簧鋼卡帶固定。在絕緣層的收縮性是彈性收縮，不必用火焊接，這樣就極大程度地降低了因?yàn)闇囟瓤刂乒ぷ魃系氖д`對(duì)絕緣層產(chǎn)生的影響。在屏蔽層上的處理工藝，冷縮電纜頭去除的絕緣層是比較少的，在電纜頭的三相之間就存在電磁屏蔽，但是對(duì)地的爬距比較小。就單相來說內(nèi)部絕緣層的絕緣距離要比熱縮電纜頭短。收縮材料的彈性比較好，出現(xiàn)褶皺的情況較少，在受到碰撞的時(shí)候不容易產(chǎn)生破裂。

2 電纜的基本結(jié)構(gòu)形式

2.1 導(dǎo)電線芯

電纜在使用的過程中產(chǎn)生一定的損耗是必然的，但是在產(chǎn)生損耗的大小上卻是可以控制的。為了延長電纜的使用壽命，線芯的損耗越少越好。在材料的選取上應(yīng)該選擇高導(dǎo)電率的金屬材料，銅和鋁是使用比較多的材料。選用銅的原因是其容易焊接，機(jī)械強(qiáng)度較高，同時(shí)具有非常好的導(dǎo)電能力。鋁的各方面性能比起銅材質(zhì)來說都要差一點(diǎn)，選用鋁的原因就是使用成本比較低，質(zhì)量輕，容易加工。而且鋁對(duì)油的催化作用很小，所以在油浸電纜中使用鋁材質(zhì)比較多，豐富的鋁資源也為漸漸地取代銅提供了便利。表1是銅和鋁的一些相關(guān)性能對(duì)比：

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)顯示可以看出銅和鋁都是電纜中選用的重要的線芯，是一種主要的材料，使用的范圍比較廣。在具體的使用過程中選用哪種材料還是要根據(jù)電力設(shè)備的具體情況，價(jià)格成本因素只是作為一個(gè)參考，起到的是輔助作用。銅質(zhì)線芯適用的電纜是載流量比較大的，如果對(duì)載流量的要求不大的話，就可以選擇鋁質(zhì)線芯。

2.2 絕緣介質(zhì)層

電纜中的絕緣介質(zhì)層起到的主要作用就是讓線芯與電纜的每一層之間都是處于絕緣狀態(tài)。在絕緣層的材料選擇上主要考慮的是以下方面：所選取的材料必須要有很高的擊穿場強(qiáng)，介質(zhì)損耗角低，絕緣電阻必須要高，絕緣性能穩(wěn)定等。大體上來說絕緣介質(zhì)主要分為兩大類，即均勻介質(zhì)和纖維介質(zhì)。兩種材料相比之下，纖維介質(zhì)的耐熱性能、穩(wěn)定性能是相對(duì)比較好的，唯一的不足之處就是吸水能力較強(qiáng)。

在高壓電纜中的絕緣材料選取的是交聯(lián)聚乙烯，由于使用了交聯(lián)的方式，分子結(jié)構(gòu)由線形變成了網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，通過這樣的方式，絕緣層的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能都能夠很大的提高。如圖1是交聯(lián)聚乙烯的結(jié)構(gòu)圖。雖然與以前的電纜結(jié)構(gòu)有很大的相似之處，唯一的不同是交聯(lián)聚乙烯是有兩層半導(dǎo)體屏蔽層的。這樣的兩層屏蔽結(jié)構(gòu)能夠很好地避免電纜發(fā)生故障。

2.3 電纜屏蔽層

高壓電纜的線芯是由許多導(dǎo)線組成的，這就導(dǎo)致了在線芯表面與絕緣層之間就存在許多的空隙，影響了電纜的性能。因此也要在電纜的絕緣層的內(nèi)側(cè)與外側(cè)都設(shè)置兩個(gè)屏蔽層。使用半導(dǎo)體材料能夠讓電場穩(wěn)定性變得更好。

2.4 電纜護(hù)層

在電纜鋪設(shè)的過程中會(huì)遇到各種各樣的環(huán)境情況，因此需要采取一些措施，添加一個(gè)保護(hù)層對(duì)電纜頭內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，保證在運(yùn)行的過程中不讓電纜受到外界環(huán)境因素的影響，比如大風(fēng)、暴雨等情況，延長電纜的使用壽命。電纜的保護(hù)層在材料的使用上一般有兩種選擇，即金屬材料和非金屬材料。電纜保護(hù)層又分為三種，分別是金屬、橡膠以及組合類型。金屬材質(zhì)的保護(hù)套具有很好的防護(hù)性能，主要功能是防水。橡膠保護(hù)層是比較柔軟的，但是防水性能比較差。組合類型其實(shí)就是一種簡易的金屬保護(hù)層，防水性能要比橡膠好很多。

3 熱縮與冷縮電纜頭的故障分析對(duì)比

3.1 熱縮電纜頭的故障分析

對(duì)于熱縮電纜頭經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的故障，主要有三種：一是容易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕；二是相線對(duì)半導(dǎo)體放電；三是絕緣層容易受到破壞。

產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的主要原因是相間距離太近，所以絕緣外表皮是容易被腐蝕的。因?yàn)闊峥s電纜頭的絕緣層屏蔽層被去除的比較多，所以導(dǎo)致兩相接近的地方?jīng)]有屏蔽層，會(huì)產(chǎn)生漏電的情況。而且在交匯處形成的電場是不均勻電場，場強(qiáng)比較大，導(dǎo)致空氣與水蒸氣也會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象，會(huì)有聲響發(fā)出。

相線對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象的原因是熱縮層被破壞，沒有承受相電壓的能力，所以單相會(huì)對(duì)半導(dǎo)體層的絕緣表面擊穿，造成重大的安全事故。

由于溫度的不斷升高，電纜三指處被擊穿，絕緣層就會(huì)受到巨大的沖擊。電纜三指處的制作工藝要求是非常嚴(yán)格的，不易使用火焰噴槍進(jìn)行焊接。

3.2 冷縮電纜頭的故障分析

冷縮電纜頭的故障主要有兩種：一是安裝操作不規(guī)范導(dǎo)致相線與線芯接觸，最后導(dǎo)致相線擊穿屏蔽層；二是在電纜制作的時(shí)候出現(xiàn)的情況，由于制作工藝不精良對(duì)電纜造成了損傷。所以在使用的過程中，有損傷的地方對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行放電，形成了不均勻的電場，容易出現(xiàn)事故。

3.3 其他問題分析

相對(duì)于熱縮電纜頭來說，冷縮電纜頭在三指處的包裹性不是很好。在突然受到外力的情況下非常容易脫出，密封性遭到了破壞，導(dǎo)致水滲進(jìn)去，使電纜的絕緣層出現(xiàn)受潮的情況。而且在固定電纜的時(shí)候如果把抱箍放在三指處，出現(xiàn)這種情況的概率將會(huì)大大提升。

4 制作冷縮電纜頭的相關(guān)事宜

4.1 注意天氣情況對(duì)制作電纜頭的影響

天氣情況對(duì)冷縮電纜頭的影響是比較大的。首先要選擇在晴朗的天氣，空氣濕度不是很大的情況下進(jìn)行制作。如果是在一個(gè)比較潮濕的空氣狀況下進(jìn)行制作則會(huì)使電纜的絕緣性能大幅度下降，還有可能因?yàn)槭艹倍a(chǎn)生局部放電。在施工場地內(nèi)最大程度地保持場地的整潔、干凈，防止在制作的過程中有灰塵進(jìn)入到電纜中，使電纜產(chǎn)生氣隙，造成擊穿事故。

4.2 采取相關(guān)措施解決屏蔽端電場集中的問題

在電纜的終端屏蔽層處，電場是非常集中的。這種情況是需要進(jìn)行改善的，目前選擇的方式就是繞半導(dǎo)體帶電的措施，改善這一比較薄弱的地方。如果不注重對(duì)這方面的改善，則容易產(chǎn)生電纜絕緣擊穿的情況。

4.3 制作完成之后的存儲(chǔ)措施

電纜在制作完成以后，需要很好地儲(chǔ)存起來。但是對(duì)儲(chǔ)存的條件也是有要求的，必須要選擇干燥的地方，密封儲(chǔ)存。在冷縮管和冷縮指套的端口處纏繞半導(dǎo)體膠帶，能夠起到防水、防潮的作用。纏繞的方法是半重疊式，從接頭的那一端開始纏繞，然后進(jìn)行反向的纏繞，直到起始位置。在纏繞的過程中要控制好力度，適當(dāng)拉伸，不能留下縫隙。

5 結(jié)語

綜上所述，在10kV高壓冷縮電纜頭的故障概率降低的工作上還有很長的路要走。首先是因?yàn)殡娎|頭的問題通過一般的檢驗(yàn)方式很難檢查出來，必須要讓電力系統(tǒng)經(jīng)過較長時(shí)間的運(yùn)行之后才能夠暴露出來問題。但是現(xiàn)在的電纜使用壽命大多都有限，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜使用過程中的安全隱患，將會(huì)出現(xiàn)許多的安全事故，所以高壓電纜在使用之前必須要經(jīng)過多次耐壓試驗(yàn)。通過分析不難發(fā)現(xiàn)許多問題都是在制作的過程中只要稍加注意，提升一下制作工藝就可以避免的，所以我們要不斷改進(jìn)制造工藝，避免事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 譚志堅(jiān).高壓冷縮電纜終端頭制作和交流耐壓試驗(yàn)中有關(guān)問題的探討[J].安裝，2016，（4）.

[2] 王長福.關(guān)于高壓電纜冷縮型電纜頭制作的思考[J].中國電力教育，2012，（z2）.

作者簡介：劉劍（1980-），男，廣東深圳人，供職于深圳市鹽供供電服務(wù)有限公司，研究方向：配電運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）