淺談一起10kV電力電纜中間頭故障的原因分析

劉冠騫+曾偉峰

摘 要：隨著城市化的發(fā)展，越來越多的電纜線路使用于城市電力建設中，電纜線路故障的多發(fā)區(qū)域往往出現(xiàn)在電纜中間接頭位置。如何利用故障分析進行研究，尋找有效預防電纜故障是配電領(lǐng)域中一個值得研究的課題，針對這個問題，本文對廣州市海珠區(qū)10kV電力電纜中間接頭一種故障進行剖析，探究處理該類故障的方法。

關(guān)鍵詞：電纜中間頭 電纜故障 供電可靠性 配電網(wǎng)

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（b）-0020-02

近年來，廣州市海珠區(qū)配電網(wǎng)故障跳閘頻繁，線路故障跳閘率居高不下。在線路故障跳閘的分析與研究工作中，發(fā)現(xiàn)電纜線路故障中，電纜中間接頭故障發(fā)生率較以往頻繁出現(xiàn)。本文以海珠區(qū)電纜中間頭故障為例子，剖析其故障原因，淺談提升接頭制作工藝的方法。

1 故障發(fā)生情況

2015年1月8日，線路開關(guān)跳閘，重合閘失敗再跳；跳閘前負荷60A；保護動作為零序I斷保護動作，故障電流為360A。經(jīng)查證為線路電纜中間頭故障，故障相在主絕緣被擊穿。電纜型號是ZRYJV22-3×240mm，中間頭型號是3M冷縮中間頭，投運日期是2008年9月份。

2 電纜中間頭解剖情況

該電纜中間頭型號是3M冷縮中間頭，投運日期是2008年9月份。事故發(fā)生后，經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)：（1）故障中間頭有明顯的燒蝕痕跡，故障相應力套管邊緣穿透，主絕緣碳化嚴重，且有大量銅粉析出。（2）解開應力套管，發(fā)現(xiàn)主絕緣有較大缺口，銅芯已融化變形，主絕緣上有明顯燒蝕痕跡。（3）測量故障相中間頭主絕緣剝?nèi)〕叽纾l(fā)現(xiàn)主絕緣長度符合安裝說明書規(guī)定。（4）觀察故障相主絕緣與壓接管部分，發(fā)現(xiàn)其主絕緣上僅殘留少量P55紅色絕緣混合劑，反而在壓接管上發(fā)現(xiàn)了大量P55紅色絕緣混合劑。（5）觀察壓接管壓接質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)其共壓7處，且壓花位置不均勻，最右側(cè)壓花已在壓接管最邊緣。（6）對非擊穿相進行解體分析，發(fā)現(xiàn)一側(cè)主絕緣的一面碳化嚴重，且有大量銅粉析出。（7）對另外一非故障相進行解體，發(fā)現(xiàn)同樣情況，一側(cè)主絕緣的一面碳化嚴重，有大量銅粉析出。（8）非故障相壓接管上有大量紅色P55絕緣混合劑，壓接管邊緣燒蝕嚴重。（9）銅粉含量非常多，在應力管內(nèi)的一端也含有大量銅粉。（10）對比發(fā)現(xiàn)，碳化及大量銅粉均集中于其中一側(cè)的主絕緣上。

3 故障原因分析

3.1 故障原因之一：三相壓接管壓接質(zhì)量都未達標，壓接位置不均勻

可推測為第一次壓接時，未于正確位置壓接，導致壓花不均勻，并于線管邊緣補壓。而采用壓接工帽不對應的壓接機容易造成壓接后壓接管起毛刺的現(xiàn)象，而沒有進行打磨的情況下會使得壓接管的毛刺容易對絕緣管的內(nèi)壁造成傷害，本事故制作人員雖對壓接管進行了打磨處理，但由于沒有處理好打磨后的銅粉，對電纜中間頭的絕緣造成了影響。

3.2 故障原因之二：打磨后未清潔，用擦過線管的酒精布擦拭主絕緣

三相主絕緣均存在大量銅粉，推測為打磨線芯時，銅粉飄在主絕緣上未作清理，或者打磨壓接管后，用擦拭壓接管的酒精布直接擦拭主絕緣，使銅粉大量附著于主絕緣上。

該操作步驟一直是很大部分施工人員會犯的錯誤，酒精清潔布一定要在保持干凈的情況下才可以用于清潔電纜主絕緣，像這種會殘留銅粉的清潔布如果對主絕緣進行清潔，只會對主絕緣造成二次污染。

3.3 故障原因之三：打磨銅管時，應力管未完全密封導致銅粉飄入應力管，收縮應力管時銅粉壓在主絕緣上

由于三相主絕緣上僅有一端有大量銅粉，推測為打磨線芯或壓接管時，三相應力套管并未做好封閉處理，導致打磨的銅粉飄入套管一端，在緊縮套管時候，其中的銅粉被壓在主絕緣一側(cè)。

3.4 故障原因判定

由電場強度公式E=ΔU/d得，電位線垂直與電場線，在絕緣表面形成電壓梯度，越趨近于半導層切斷處，電場強度越強。而電場的方向遵從高電位到低電位的原則，在電纜剝離半導電層后，電纜主絕緣在半導電層與導體之間保持安全的絕緣距離。而本案例的電纜，由于主絕緣表面形成導通的銅粉，等于延長了半導電層的距離，縮短了電纜的絕緣距離，從而導致放電擊穿，故障點位置恰好如下圖放電位置。

由于電纜中間接頭制作過程馬虎，導致電纜主絕緣表面上布滿了銅粉，銅粉在故障相形成放電通道，引起了電纜的故障，電纜故障發(fā)生時，由于故障側(cè)溫度過高導致故障側(cè)銅粉被燒熔。表面電痕的產(chǎn)生，是電纜半導電層至主絕緣剝切處發(fā)生爬電的結(jié)果。反映出半導電層截口處可能存在毛刺等缺陷。另外，畸變的電場，熱效應及機械作用下主絕緣發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的形變。

4 提升接頭制作工藝方法

根據(jù)不同的電壓等級電纜附件，廠家對附件考慮側(cè)重點也有不同的對待，高壓附件則更多考慮電氣性能，防水結(jié)構(gòu)及機械強度；中壓附件則在考慮方面較為均衡，但各項水平不高；而低壓附件則更多考慮成本。驗收人員在驗收不同電壓等級設備時應做到差異化考慮驗收。

根據(jù)現(xiàn)狀問題，淺談提高施工安裝質(zhì)量的方法如下。

（1）規(guī)范施工工藝。電纜接頭要嚴格針對工藝說明書進行施工，嚴禁施工人員隨意更動工藝圖紙內(nèi)容施工。（2）控制電纜頭制作環(huán)境。電纜溝應有防止積水，防止電纜泡在水中的措施，制作過程中濕度應不超過規(guī)定值。（3）確保密封性能。密封性是接頭施工質(zhì)量的關(guān)鍵，為把好密封關(guān)，冷縮接頭密封膠帶的使用必須到位，包纏膠帶時應拉伸到規(guī)定要求，確保膠帶包纏后的粘合密封質(zhì)量。（4）保證壓接質(zhì)量。采用質(zhì)量較好的壓接工具，線芯壓接前應充分地打磨，認真去除粘連在導體上的內(nèi)半導電顆粒。壓接后必須除去尖角、毛刺，清除金屬粉末。（5）處理好絕緣表面。剝削護套、絕緣屏蔽層、半導體要細心，刀口不傷及絕緣。絕緣層剝切以后，其表面的半導電層，應用細砂紙充分打磨絕緣層表面，使其光滑。（6）確保安裝尺寸精度。安裝冷縮主體時，按要求進行中心點校驗，防止主體出現(xiàn)應力錐搭接不均的情況。（7）加強電纜從業(yè)人員的技術(shù)培訓。為提高電纜安裝工藝水平，從業(yè)人員必須上崗，并建立完善的電纜附件制作質(zhì)量監(jiān)控機制，及時對從業(yè)人員的不良制作行為進行查處，警告或吊銷其從業(yè)資格。

5 結(jié)語

本文對一起10kV電力電纜中間接頭的故障原因分析進行了演示，并介紹了針對10kV打磨工藝常見的電纜中間接頭驗收問題，同時希望給相關(guān)人員以參考，從原理上掌握預防電力電纜中間頭故障的關(guān)鍵點，避免類似的事故發(fā)生，以提高配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和可靠性。其次要求施工人員嚴格按照施工說明書的步驟進行接頭安裝，嚴禁擅自更改施工工藝，關(guān)鍵步驟需得到施工負責人、技術(shù)驗收人員和監(jiān)理人員三方現(xiàn)場確認，并做好全過程的安裝記錄。

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