于洪乾 岳建寧 王夫光

（寧波萬(wàn)華聚氨酯有限公司，浙江 寧波 315812）

寧波萬(wàn)華聚氨酯有限公司某新建裝置 4臺(tái)10/0.4kV變壓器自2011年11月1日投運(yùn)以來(lái)，先后在2011年12月26日和2013年2月13日發(fā)生4#變壓器和2#變壓器10kV動(dòng)力電纜冷縮終端擊穿短路事故，兩次事故均造成故障電纜終端著火損壞、變壓器饋電柜零序保護(hù)動(dòng)作跳閘、裝置停車(chē)等嚴(yán)重后果。

本文重點(diǎn)介紹#2變壓器10kV動(dòng)力電纜故障原因分析、電纜終端制作工藝錯(cuò)誤做法以及制作時(shí)相應(yīng)防范措施。通過(guò)這些事故的分析和總結(jié)可以提高我們電纜終端制作工藝及維護(hù)水平，同時(shí)為相關(guān)人員提供參考，避免類(lèi)似事故發(fā)生。

1 10kV電纜終端故障產(chǎn)生原因分析

高壓電纜終端按照故障產(chǎn)生的原因大致分為以下幾類(lèi)：廠(chǎng)家制造原因、高壓電纜終端制作工藝、機(jī)械損傷、系統(tǒng)過(guò)電壓擊穿等四大類(lèi)，下面針對(duì)這幾種情況進(jìn)行分析。

1.1 系統(tǒng)過(guò)電壓

根據(jù)變電所自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控后臺(tái)曲線(xiàn)記錄來(lái)看，自變壓器投運(yùn)后系統(tǒng)未發(fā)生過(guò)過(guò)電壓現(xiàn)象。

1.2 廠(chǎng)家制造原因和機(jī)械損傷

故障電纜終端送到電纜終端制造廠(chǎng)電力技術(shù)部進(jìn)行檢驗(yàn)，可以排除是電纜終端質(zhì)量和外機(jī)械損傷造成電纜故障，建議從高壓電纜終端制作工藝角度進(jìn)行原因分析。

1.3 10kV故障電纜終端解剖分析

4#及2#變壓器10kV電纜終端絕緣擊穿灼傷部位分別如圖1和圖2所示。

圖1 4#變電纜終端接地部位的照片

圖2 2#變電纜終端接地部位的照片

圖3是事故電纜A相（故障相）事故照片，通過(guò)圖3可以看出電纜終端銅屏蔽層斷口與外半導(dǎo)體對(duì)接處絕緣擊穿燒毀。

圖3 2#電纜終端事故電纜故障相照片

圖4是事故電纜B相及C相（正常相）解剖圖，從中可以看出雖然其尚未發(fā)生絕緣擊穿故障，但外半導(dǎo)體與銅屏蔽處絕緣已劣化。通 B、C相解剖發(fā)現(xiàn)電纜終端存在極其錯(cuò)誤的制作工藝問(wèn)題。

圖4 2#電纜終端事故電纜正常相解剖圖

1）從圖3及圖4可看出故障相及非故障相銅屏蔽層斷口處均留有尖角毛刺，容易產(chǎn)生放電。

2）從圖4中可以看到銅屏蔽層末端PVC膠帶（防止銅屏蔽層散落繞包）未及時(shí)拆除，銅屏蔽與外半導(dǎo)體搭接處未用半導(dǎo)電帶做纏繞搭接過(guò)渡處理。纏繞半導(dǎo)電可消除搭接處間隙。更重要的是銅屏蔽與外半導(dǎo)電過(guò)渡處搭接纏繞半導(dǎo)電帶可保證連接處等電位，從而避免在絕緣層與銅屏蔽之間發(fā)生局部放電（絕緣層與外半導(dǎo)體層等電位）。

3）從圖4 中可看出電纜外半導(dǎo)體層不夠圓整、斷口有尖角，未用硅脂填充電纜絕緣半導(dǎo)體層斷口處氣隙以消除電暈。

4）從圖 4中可以看出電纜外半導(dǎo)體層與銅屏蔽層過(guò)度間距達(dá) 200mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)定要求的15～20mm的過(guò)度，銅屏蔽層切斷過(guò)長(zhǎng)。

5）安裝限位線(xiàn)定位錯(cuò)誤，按冷縮終端安裝說(shuō)明要求從電纜外半導(dǎo)體層斷口往下 50mm做為冷縮終端的收縮基準(zhǔn)。圖4實(shí)際測(cè)量從電纜外半導(dǎo)體層端口往下10mm做為施工時(shí)收縮基準(zhǔn)，不符合說(shuō)明要求。

6）圖 4解剖可看出施工人員在剝切電纜半導(dǎo)體層用力不當(dāng)，導(dǎo)致電纜主絕緣層表面留有傷痕，容易存在氣隙，同時(shí)表面未做打磨清洗處理。

7）從圖4中可以看出應(yīng)力管與電纜外半導(dǎo)體層和銅屏蔽層均未形成任何搭接，此制作方法嚴(yán)重違反電纜終端的制作工藝，制作電纜終端要求應(yīng)力管與銅屏蔽連接時(shí)必須有10～20mm的搭接，這是制作電纜終端時(shí)最重要的步驟。要使電纜可靠運(yùn)行，電纜終端制作中應(yīng)力管非常重要，而應(yīng)力管是在不破壞主絕緣層的基礎(chǔ)上，才能達(dá)到分散電應(yīng)力的效果。結(jié)合圖 1、圖 2電纜終端故障位置、故障現(xiàn)象及實(shí)際解剖情況判斷這兩次電纜終端故障都是由于銅屏蔽層切斷過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)力管安裝位置錯(cuò)誤（冷縮應(yīng)力管與銅屏蔽及電纜外半導(dǎo)體層未形成任何搭接)導(dǎo)致應(yīng)力管失效，未起到疏散外半導(dǎo)體層斷口集中應(yīng)力引起絕緣老化放電擊穿。所以說(shuō)圖4沒(méi)有按制作工藝要求制作，若不及時(shí)處理隨著時(shí)間推移非故障相也將發(fā)生電纜外屏蔽層切斷處絕緣擊穿問(wèn)題。圖 4所示應(yīng)力管為早期設(shè)計(jì)。新型冷縮應(yīng)力管設(shè)計(jì)如圖5所示，通過(guò)直接嵌入冷縮終端內(nèi)部來(lái)實(shí)現(xiàn)電應(yīng)力控制。

圖5 10kV冷縮電纜終端解剖圖

以上分析是施工人員 10kV交聯(lián)聚乙烯冷縮電纜終端制作過(guò)程中出現(xiàn)的幾種錯(cuò)誤做法，同時(shí)出現(xiàn)這幾種錯(cuò)誤說(shuō)明施工人員沒(méi)有按照終端安裝說(shuō)明進(jìn)行制作，同時(shí)反映其對(duì)電纜終端制作工藝中的防范對(duì)策及注意事項(xiàng)認(rèn)識(shí)不清，這樣的電纜終端投用后運(yùn)行質(zhì)量沒(méi)有任何保障，遲早要出現(xiàn)問(wèn)題。還有錯(cuò)誤做法是將應(yīng)力管直接搭接至三指套根部或壓接端子處，這也是錯(cuò)誤的做法，這樣使應(yīng)力管的有效電應(yīng)力擴(kuò)散距離變小，使銅屏蔽層斷口處電應(yīng)力相對(duì)較大，也有可能造成絕緣擊穿事故。

3 電纜終端制作防范措施

鑒于前期施工人員在施工過(guò)程中出現(xiàn)若干問(wèn)題，新電纜終端制作期間業(yè)主單位安排專(zhuān)人對(duì)施工人員制作過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)督，主要從以下幾個(gè)防范措施進(jìn)行監(jiān)控。

1）施工前仔細(xì)閱讀安裝工藝說(shuō)明書(shū)，核對(duì)電纜冷縮終端附件清單，施工過(guò)程中嚴(yán)格按照?qǐng)D6標(biāo)尺尺寸要求進(jìn)行。

圖6 10kV冷縮電纜終端推薦做法

2）嚴(yán)格控制電纜剝切尺寸，每剝除一層不可傷及內(nèi)層結(jié)構(gòu)。

3）剝切銅屏蔽層時(shí)，應(yīng)用細(xì)扎絲或扎帶扎好，使斷口處不產(chǎn)生尖角毛刺。電纜絕緣層剝切后，應(yīng)用細(xì)砂紙仔細(xì)打磨主絕緣層表面，使其光滑無(wú)刀痕及半導(dǎo)體殘留顆粒。

4）外半導(dǎo)體層斷面應(yīng)光滑平整，與絕緣層的過(guò)渡應(yīng)光滑，斷口處最好倒角。外半導(dǎo)體層與銅屏蔽帶搭接處需用半導(dǎo)電帶做纏繞搭接處理，避免搭接處產(chǎn)生間隙及電位差而導(dǎo)致局部放電。用硅脂填充電纜絕緣與外半導(dǎo)體層斷口處的氣隙以消除電暈。

5）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)在固定冷縮指套、冷縮管及冷縮終端前建議纏繞一層絕緣自粘帶，防止塑料支撐條抽出時(shí)劃傷銅屏蔽、外半導(dǎo)體層及絕緣層。

6）附件的尺寸與待安裝的電纜尺寸配合要嚴(yán)格符合圖6規(guī)定的要求，特別是應(yīng)力管與絕緣屏蔽及銅屏蔽層接觸長(zhǎng)度不少于 10mm，以防收縮時(shí)應(yīng)力管與屏蔽層脫離，起不到疏散電應(yīng)力作用。

4 電纜終端巡查檢測(cè)

對(duì)全廠(chǎng)電纜終端尤其是該新建裝置 10kV變壓器饋線(xiàn)電纜冷縮終端進(jìn)行全面的巡查。檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn) 1#及 3#電纜終端銅屏蔽層斷口處對(duì)應(yīng)冷縮直管外表面已出現(xiàn)放電痕跡。由于這批電纜終端是由同一位施工人員制作完成，考慮對(duì)其制作的電纜終端進(jìn)行全部更換重新制作，從源頭上消除其可能對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)的安全隱患。

在檢測(cè)全廠(chǎng)其他區(qū)域電纜終端是否合格時(shí)考慮在采用交流試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)之上引入在線(xiàn)局部放電檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)制作過(guò)程中產(chǎn)生的微小氣隙及安裝中存在的微小絕緣擠壓受損缺陷。這些缺陷都會(huì)在日后的運(yùn)行中逐漸發(fā)展而威脅設(shè)備的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)論

本文的總結(jié)及介紹，除提高自身的技能外，同時(shí)希望給電纜終端施工人員及維護(hù)人員以參考，從原理上掌握 10kV冷縮終端的制作工藝及施工過(guò)程中的相關(guān)防范措施，提高電纜附件運(yùn)行的可靠性及使用壽命，避免類(lèi)似事故發(fā)生。

[1] 姜顯軍,孫小春,王立平.10kV電纜終端故障產(chǎn)生的原因分析及制作工藝要求[J].北京電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2012(5).

[2] GB50168-2006.電纜線(xiàn)路施工及驗(yàn)收規(guī)范.

[3] 深圳沃爾核材股份有限公司8.7/15KV硅橡膠冷縮戶(hù)內(nèi)、戶(hù)外終端安裝說(shuō)明.