劉軍

【摘要】：隨著電纜原材料及生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，高壓電纜越來越多地運(yùn)用到城鄉(xiāng)電網(wǎng)、工礦企業(yè)等生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，由于高壓電纜頭的制造、施工、設(shè)計(jì)、外力破壞等原因，高壓電纜發(fā)生故障較為頻繁，安全生產(chǎn)和正常生活秩序受到了影響，文章分析了高壓電纜頭故障產(chǎn)生的原因、檢測的方法及防治的措施。

【關(guān)鍵詞】：高壓電纜頭故障原因檢測方法防治措施

一、高壓電纜及附件的基本知識(shí)

1、高壓電纜的電場分布原理

高壓電纜每一相線芯外均有一接地的（銅）屏蔽層，導(dǎo)電線芯與屏蔽層之間形成徑向分布的電場，即正常電纜的電場只有從（銅）導(dǎo)線沿半徑向（銅）屏蔽層的電力線，沒有芯線軸向的電場（電力線），電場分布是均勻的。

圖 圖中紫色箭頭表示電場的電力線

2、高壓電纜頭的性能要求

電纜終端頭是將電纜與其他電氣設(shè)備連接的部件；電纜中間頭是將兩根電纜連接起來的部件；電纜終端頭與中間頭統(tǒng)稱為電纜附件。電纜附件應(yīng)與電纜一樣能長期安全運(yùn)行，并具有與電纜相同的使用壽命。

2.1線芯聯(lián)接好

主要是聯(lián)接電阻小、聯(lián)接穩(wěn)定，能經(jīng)受起故障電流的沖擊；長期運(yùn)行后其接觸電阻應(yīng)不大于電纜線芯本體同長度電阻的1.2倍；具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、耐振動(dòng)、耐腐蝕性能；此外還應(yīng)體積小、成本低、便于現(xiàn)場安裝。

2.2絕緣性能好

電纜附件的絕緣性能應(yīng)不低于電纜本體，所用絕緣材料的介質(zhì)損耗要低，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)對電纜附件中電場的突變能完善處理，有改變電場分布的措施。

2.3電纜附件的重要部件

電纜附件中最重要的部件是應(yīng)力管和應(yīng)力疏散膠，主要用于緩和分散電應(yīng)力的作用，應(yīng)力管和應(yīng)力疏散膠的材質(zhì)構(gòu)成都是由多種高分子材料共混或共聚而成，一般基材是極性高分子，再加入高介電常數(shù)的填料等等。應(yīng)力管和應(yīng)力疏散膠中是否含有半導(dǎo)體成分要看生產(chǎn)廠家的材料配方，有可能有，也可能沒有。

3、高壓電纜頭的分類及特點(diǎn)

3．1熱收縮電纜頭

所用材料一般以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯（EVA）及乙丙橡膠等多種材料組成的共混物。

采用應(yīng)力管處理電應(yīng)力集中問題，即采用參數(shù)控制法緩解電場應(yīng)力集中。主要優(yōu)點(diǎn)是輕便、安裝容易、性能尚好、價(jià)格便宜。

3．2預(yù)制式電纜頭

所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。

主要采用幾何結(jié)構(gòu)法即應(yīng)力錐來處理應(yīng)力集中問題，緩解電場集中分布的方式要優(yōu)于參數(shù)控制法的產(chǎn)品。主要優(yōu)點(diǎn)是材料性能優(yōu)良，安裝 簡便快捷，無需加熱即可安裝，彈性好，使界面性能得到較大改善，是近年來中低壓以及高壓電纜采用的主要形式。

不足之處在于對電纜的絕緣層外徑尺寸要求高，通常的過盈量在2-5mm（即電纜絕緣外徑要大于電纜附件的內(nèi)孔直徑2-5mm），過盈量過小，電纜附件將出現(xiàn)故障；過盈量過大，電纜附件安裝非常困難（工藝要求高）。特別在中間接頭上問題突出，安裝既不方便，又常常成為故障點(diǎn)。此外價(jià)格較貴。

3．3冷縮式電纜頭

所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。

冷縮式附件一般采用幾何結(jié)構(gòu)法與參數(shù)控制法來處理電應(yīng)力集中問題。

最大特點(diǎn)是安裝工藝更方便快捷，只需在正確位置上抽出電纜附件內(nèi)襯芯管即可安裝。所使用的材料從機(jī)械強(qiáng)度上說比預(yù)制式附件更好，對電纜的絕緣層外徑尺寸要求不高，只要電纜附件的內(nèi)徑小于電纜絕緣外徑2mm就完全能夠滿足要求。價(jià)格與預(yù)制式附件相當(dāng)，比熱收縮附件略高，是性價(jià)比最合理的產(chǎn)品。

不足之處是35kV及以下電壓等級(jí)的冷縮式附件一般多采用工廠擴(kuò)張式，有效安裝期在6個(gè)月內(nèi)，最長安裝期限不得超過兩年，否則電纜附件的使用壽命將受到影響。66kV及以上電壓等級(jí)的冷縮式附件則多為現(xiàn)場擴(kuò)張式，安裝期限不受限制，但需采用專用工具進(jìn)行安裝，專用工具一般附件制造廠均能提供。

二、高壓電纜頭故障產(chǎn)生的原因

1、廠家制造原因

高壓電纜頭以前用繞包型、模鑄型、模塑型等類型，需要現(xiàn)場制作的工作量大，由于現(xiàn)場條件的限制和制作工藝原因，絕緣帶層間不可避免地會(huì)有氣隙和雜質(zhì)，容易發(fā)生問題。現(xiàn)在國內(nèi)普遍采用組裝型和預(yù)制型電纜頭。

電纜頭故障一般都出現(xiàn)在電纜電應(yīng)力集中的絕緣屏蔽斷口處，應(yīng)力錐本體制造缺陷、絕緣填充劑問題、密封圈漏油、密封不好進(jìn)水等原因會(huì)導(dǎo)致電纜頭故障。

2、施工質(zhì)量原因

施工質(zhì)量導(dǎo)致高壓電纜頭故障的事例很多，主要原因有五個(gè)方面：一是沒有嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家的工藝規(guī)定制作電纜頭。二是電纜頭制作工藝控制差，在絕緣表面難免會(huì)留下細(xì)小的滑痕，半導(dǎo)電顆粒和砂布上的沙粒有可能嵌入絕緣中；絕緣暴露在空氣中的時(shí)間過長，絕緣材料受潮嚴(yán)重。三是電纜頭未及時(shí)妥善固定，電纜頭受到機(jī)械應(yīng)力走樣變形。四施工現(xiàn)場溫度、濕度、灰塵等環(huán)境條件比較差，電纜頭清潔度達(dá)不到要求。五是竣工驗(yàn)收采用直流耐壓試驗(yàn)造成接頭內(nèi)形成反電場導(dǎo)致絕緣破壞。

3、設(shè)計(jì)原因

電纜通道設(shè)計(jì)太狹窄，電纜彎曲半徑達(dá)不到規(guī)范要求，施工中電纜頭受機(jī)械應(yīng)力過大，導(dǎo)致電纜頭絕緣套破損、脫膠；電纜規(guī)格設(shè)計(jì)不滿足實(shí)際負(fù)荷要求，電纜長期過負(fù)荷運(yùn)行，熱膨脹導(dǎo)致電纜頭在固定支架立面上擠傷導(dǎo)致?lián)舸?/p>

三、高壓電纜頭故障檢測

1、測量絕緣電阻

電纜敷設(shè)前后，一定要測量電纜的絕緣電阻，以排除電纜本身的質(zhì)量問題。一般采用5000V兆歐表測量電纜每一相導(dǎo)體對地或?qū)饘倨帘螌娱g和各導(dǎo)體間的絕緣電阻，非測量相的導(dǎo)體、金屬屏蔽或金屬套和鎧裝層一起接地。

電纜頭制作后測量電纜每一相導(dǎo)體對地和各導(dǎo)體間的絕緣電阻應(yīng)無明顯變化。

2、直流耐壓試驗(yàn)

直流耐壓試驗(yàn)的目的在于檢驗(yàn)電纜的耐壓強(qiáng)度，對發(fā)現(xiàn)絕緣介質(zhì)中的氣泡、機(jī)械損傷等局部缺陷比較有利。因?yàn)樵谥绷麟妷合?，絕緣介質(zhì)中的電位將按電阻分布，所以當(dāng)介質(zhì)有缺陷時(shí)，電壓主要被與缺陷部分串聯(lián)的未損壞介質(zhì)的電阻承受，較有利于發(fā)現(xiàn)介質(zhì)缺陷。

對紙絕緣電纜和交流耐壓試驗(yàn)條件不具備的情況下，允許對Uo≤18kV的橡塑電纜采用直流耐壓試驗(yàn)。紙絕緣電纜是指粘性油浸紙絕緣電纜和不滴流油浸紙絕緣電纜。

紙絕緣電纜直流耐壓試驗(yàn)電壓Ut 可采用下式計(jì)算:

對于統(tǒng)包絕緣（帶絕緣）：

對于分相屏蔽絕緣：

試驗(yàn)電壓見下表 B-1

3、交流耐壓試驗(yàn)

直流耐壓試驗(yàn)不能有效發(fā)現(xiàn)交聯(lián)聚乙烯絕緣中的水樹枝等絕緣缺陷，電纜頭存在某些缺陷在直流耐壓試驗(yàn)時(shí)不會(huì)擊穿，為電纜運(yùn)行留下隱患；由于空間電荷累積效應(yīng)，加速了絕緣老化，縮短電纜使用壽命，高壓電纜直流耐壓試驗(yàn)合格、投運(yùn)不久就發(fā)生擊穿的情況時(shí)常發(fā)生；現(xiàn)場進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生閃絡(luò)或擊穿，可能會(huì)對正常的電纜和接頭的絕緣造成危害。

因此要求采用交流耐壓試驗(yàn)檢查橡塑絕緣電力電纜的質(zhì)量情況。橡塑絕緣電力電纜是指聚氯乙烯絕緣、交聯(lián)聚乙烯絕緣和乙丙橡皮絕緣電力電纜。

作交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，電纜兩端的金屬屏蔽或金屬套應(yīng)同時(shí)接地。單芯電纜的金屬屏蔽或金屬套一端接地、另一端裝有護(hù)層過電壓保護(hù)器時(shí)，須將護(hù)層過電壓保護(hù)器短接，電纜金屬屏蔽或金屬套臨時(shí)接地。