35kV冷縮電纜終端頭絕緣擊穿原因分析及對策

陳文偉

摘要：以某電站35kV冷縮電纜故障為例，針對故障出現(xiàn)的因素進(jìn)行簡要分析，闡明電纜終端生產(chǎn)工藝要點(diǎn)，介紹準(zhǔn)備階段終端輸出電纜嚴(yán)格質(zhì)量控制要點(diǎn)新線路，降低實(shí)際運(yùn)營中電纜故障的發(fā)生率，使電纜終端頭的受用壽命得到有效的延長。

關(guān)鍵詞：35kv;電纜終端;絕緣頭擊穿;原因及對策

引言

目前國內(nèi)供電系統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)生電纜斷線的方法有冷縮和熱縮。冷縮電纜端頭以其結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、安全等特點(diǎn)受到眾多能源企業(yè)和城軌供電企業(yè)的歡迎。但是，在目前的生產(chǎn)過程中，由于電纜終端頭的生產(chǎn)工藝不合格導(dǎo)致的電纜缺陷問題時(shí)有發(fā)生，因此，最重要的就是要提高電纜終端頭的質(zhì)量。本文結(jié)合某35kV環(huán)網(wǎng)冷卻電纜，電纜終端頭絕緣故障案例進(jìn)行分析，旨在鼓勵(lì)同仁多思考，形成更好的思路和方法，使電纜終端頭的制作質(zhì)量和使用壽命得到有效的提升。

1故障現(xiàn)象及原因

1.1現(xiàn)象解析

對冷縮電纜終端的故障連接器進(jìn)行解剖后發(fā)現(xiàn)：（1）電纜絕緣層在距離半導(dǎo)體層約10厘米處斷裂，孔洞半徑約2毫米，如圖1;（2）冷卻頭內(nèi)部有放電、碳化的現(xiàn)象。

1.2原因分析及探討

通過對故障電纜進(jìn)行解剖分析，確定終端頭的半導(dǎo)體電壓錐表面被冷卻絕緣管覆蓋，電纜外的半導(dǎo)體層與端子導(dǎo)體應(yīng)力錐無法接觸是電纜故障的直接原因。

由于電纜應(yīng)力錐的故障，集中在電纜屏蔽端口上的荷電量不能分布。當(dāng)過渡中積累過量電荷時(shí)，內(nèi)部電場不均勻，過量電荷不能及時(shí)釋放，絕緣元件老化，最終導(dǎo)致電纜絕緣擊穿。經(jīng)事故調(diào)查會(huì)議討論分析，在生產(chǎn)安裝因工藝尺寸控制不當(dāng)而可能收縮的故障電纜時(shí)，將冷卻的絕緣管移動(dòng)（見圖2），導(dǎo)致收縮的冷絕緣管覆蓋應(yīng)力錐面的半導(dǎo)體條件。

2終端頭結(jié)構(gòu)及制作工藝關(guān)鍵點(diǎn)

2.135kV交流電纜結(jié)構(gòu)介紹

涂表示的偉35kv交流電力電纜的結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)主要由7個(gè)部分構(gòu)成，分別為導(dǎo)體芯、主絕緣層、半導(dǎo)體層、銅保護(hù)層、護(hù)套內(nèi)護(hù)套、鎧裝層和護(hù)套外層。其中，導(dǎo)體芯用于傳輸電力，是電力電纜的主要部分;主絕緣層使鐵芯與地電絕緣，保證電力的傳輸;主絕緣層外側(cè)和銅屏蔽層內(nèi)側(cè)的黑色部分是半導(dǎo)體銅屏蔽層的作用是消除由于銅屏蔽層內(nèi)表面不平整引起的電場不均勻;銅屏蔽層使電纜導(dǎo)體部分的電場沿徑向均勻分布，避免電場沿軸分布，從而增加電纜的使用壽命。并且鎧裝層保護(hù)電源線免受外界污垢和水分的侵入，避免電源線受到外力作用而導(dǎo)致?lián)p壞。

2.2交流電纜終端頭工藝關(guān)鍵點(diǎn)

35kV中壓環(huán)網(wǎng)電纜在每相線芯外側(cè)都有一層保護(hù)銅層，導(dǎo)電線芯與保護(hù)層之間形成徑向均勻分布的電場。在進(jìn)行電纜終端頭制作的過程中，應(yīng)去掉保護(hù)層，并對電纜中原有的電場分布予以優(yōu)化。同時(shí)，也會(huì)給絕緣帶來極其不利的切向電場。因此，電纜終端應(yīng)力的質(zhì)量控制直接決定了電纜終端節(jié)點(diǎn)局部放電的概率。

為降低電纜終端頭的故障率，增加電纜的使用壽命，根據(jù)以往故障的常見原因，在接線盒制造過程中應(yīng)特別注意主要連接處。應(yīng)注意以下重要階段的質(zhì)量控制：

（1）在制作可以冷縮的電纜終端接頭之前，請仔細(xì)檢查電纜和電纜附件之間的對齊情況，確保它們具有足夠的握力，使接口接觸牢固且沒有氣隙。

（2）在冷縮電纜終端接頭的生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格按照安裝要求和使用說明，嚴(yán)格保證冷卻終端的安裝標(biāo)準(zhǔn)，使應(yīng)力錐與接頭的三部分有效接觸銅保護(hù)層、半導(dǎo)體層和主絕緣層，所以確保應(yīng)力錐緩解集中電場的應(yīng)力線，改善絕緣保護(hù)層的電場分布，減少冠層形成的可能性，以及減少絕緣損壞。

（3）切割電纜頭主絕緣后，拋光主絕緣時(shí)，使用最大120目非金屬砂紙去除主絕緣上留下的任何劃痕和半導(dǎo)體顆粒，然后使用240或300目砂布去除主絕緣層。絕緣體光滑打磨，最后主絕緣體背面用砂紙進(jìn)一步打磨，確保主絕緣體表面無可見劃痕和坑洼。應(yīng)使用清潔液清潔絕緣層，不要讓它接觸到外半導(dǎo)體層。

（4）半導(dǎo)體套管與電纜絕緣交界處的切口應(yīng)剪斷，保證過渡平穩(wěn)，無明顯臺(tái)階;切割上絕緣層露出芯線后，應(yīng)在主絕緣層末端制作一個(gè)2×45°的倒角，不要讓峰值放電導(dǎo)致電纜終端故障。

（5）為增加絕緣性能，可在半導(dǎo)體保護(hù)層與主絕緣的交界處涂抹硅脂，將剩余的硅脂涂抹在主絕緣表面，以防止冠部脫落。

（6）進(jìn)行接地線安裝的過程中，應(yīng)保證首根地線在鎧裝上予以固定，在銅屏蔽的根部安裝第二根接地線，保證兩根接地線處于相反的狀態(tài)。

（7）安裝好端子并對稱擰緊后，將端子表面的毛刺打磨拋光，去除棱角和頂部，注意絕緣層表面不要?dú)埩艚饘俜蹓m。

（8）用絕緣膠帶填充端子和絕緣體之間的間隙，并將絕緣膠帶從端子頂部纏繞到端子的大部分。繞制后外徑不小于主電纜絕緣外徑，防止?jié)駳?、氣體、粉塵干擾。

3新線施工電纜頭制作質(zhì)量卡控

電纜終端頭是電纜中最薄弱的環(huán)節(jié)之一。為降低后續(xù)設(shè)備的故障率，應(yīng)對電纜終端的輸出質(zhì)量從以下幾個(gè)方面進(jìn)行全面的控制：

（1）新線路準(zhǔn)備期間，電纜供應(yīng)商、電纜附件供應(yīng)商和專業(yè)變電站設(shè)計(jì)人員應(yīng)做好錨固，合理選擇相關(guān)參數(shù)，確保嚴(yán)格的附件匹配。

（2）在電纜制造過程中，電纜供應(yīng)商嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)的要求，對電纜結(jié)構(gòu)、標(biāo)稱參數(shù)等進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)絕緣偏心、電纜保護(hù)厚度不足、絕緣和故障等問題。這可能會(huì)導(dǎo)致后續(xù)電纜終端頭在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)誤差。

（3）電纜終端頭的生產(chǎn)和安裝是一項(xiàng)專業(yè)的技術(shù)工作。設(shè)計(jì)單位、電纜供應(yīng)商、電纜附件供應(yīng)商必須對施工單位進(jìn)行完整的技術(shù)說明，明確電纜終端的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)工藝。

（4）為保證施工質(zhì)量，在電纜終端頭安裝過程中，生產(chǎn)人員必須嚴(yán)格按照廠家給出的說明進(jìn)行生產(chǎn)，堅(jiān)決杜絕依賴過往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)或主觀巧合的問題。安裝過程中發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)進(jìn)行分析并反饋給有關(guān)單位。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)立即停止生產(chǎn)和安裝，并與廠家技術(shù)人員溝通確定電纜終端生產(chǎn)工藝的確切方法。

（5）在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，施工單位應(yīng)針對電纜終端頭的監(jiān)督和質(zhì)量管理予以強(qiáng)化，避免水或其他雜質(zhì)進(jìn)入電纜內(nèi)，造成局部放電和擊穿問題，對電纜終端頭的使用壽命帶來影響。

（6）運(yùn)營公司的供電專業(yè)人員將參加電纜連接及電纜附件、出廠驗(yàn)收等工作，嚴(yán)格控制電纜終端輸入質(zhì)量，盡量提高電纜的安全系數(shù)和設(shè)備后續(xù)運(yùn)行的可靠性，加強(qiáng)過程控制，從電纜終端的生產(chǎn)和安裝開始，就需要成立專門的跟蹤小組，全面開展以下工作，嚴(yán)格控制電纜終端的生產(chǎn)和安裝質(zhì)量。同時(shí)，還要注重日常運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，廣泛收集改進(jìn)電纜終端頭生產(chǎn)、使用、維護(hù)的思路和建議，營造講求質(zhì)量的企業(yè)氛圍，確保安全，為企業(yè)創(chuàng)造效益。

結(jié)語

本文結(jié)合某配電變電站冷縮式35kV電纜端頭絕緣分離，分析故障原因，總結(jié)電纜終端關(guān)鍵生產(chǎn)工藝流程。同時(shí)介紹了新線路準(zhǔn)備階段電纜終端輸出的關(guān)鍵嚴(yán)格質(zhì)量控制點(diǎn)。使得在日常運(yùn)營的過程中，電纜故障的發(fā)生率得到有效的降低，同時(shí)，電纜終端的使用壽命得到有效的延長，為地鐵線路運(yùn)行鐘供電系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定性和靠可性提供保障。

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