王永維

【摘 要】當今日益重視供電可靠率，電纜芯里進水，按常規(guī)技術方法做中間接頭，附件在很短時間內(nèi)運行會出現(xiàn)故障。本文分析了電纜導體進水的原因，以及水分對電纜中間接頭損壞的兩種現(xiàn)象。指出工程實際中水的擴散、滲透現(xiàn)象是接頭附件在很短時間內(nèi)損壞的最主要原因，并提出了改進方法。

【關鍵詞】電纜；進水；損壞；措施

1.電纜芯進水原因

針對電纜芯進水問題，有的廠家生產(chǎn)阻水型電纜或不斷研制新型的阻水材料，目的是盡量降低進水對電纜的影響。對電纜來說，由于技術及成本的原因，以及水極強的滲透性，一旦電纜芯進水，除非在進水部位及時切割掉，否則很難阻止水的縱向流動。電纜芯進水的原因較多，主要有下列幾種情況。

（1）在交聯(lián)工序生產(chǎn)過程中，由于電纜阻水接頭未處理好等原因?qū)е陆宦?lián)絕緣線芯進水。

（2）電纜運行時，發(fā)生中間接頭擊穿等故障時，電纜井中的積水便會沿著缺口進入到電纜；在道路、施工開挖中，外力損壞電纜，導致進水。

（3）非整筒電纜在封帽不嚴或沒有封帽情況下，電纜長時間處在日曬雨林中。

（4）敷設時，封帽不嚴或沒有封帽的電纜頭有時浸在水中，使水進入電纜。

（5）拖放電纜時，電纜頭熱縮防水套開裂而引起。

（6）電纜敷設后，未及時進行電纜頭制作，使未經(jīng)密封處理的電纜端口長期暴露在空氣中，甚至浸在水中，使水汽大量進入電纜。

（7）中間接頭制作時，工作人員的大意，使電纜端頭滑入到有積水的電纜井中。

2.理論分析

電纜接頭的電場是一個畸變電場，在電纜接頭線芯和屏蔽層的切斷處，會產(chǎn)生電應力集中現(xiàn)象，電場強度最大，是整個接頭的薄弱環(huán)節(jié)。高壓電纜附件安裝時的環(huán)境條件要求較嚴，不同廠家對于濕度、潔凈度等要求皆近乎苛刻，尤其是對主絕緣與錐接觸的表面處理十分嚴格：使用非金屬顆粒砂制打磨，打磨后用無水乙醇或丙酮清洗干凈，在強光下觀察結果為光滑的情況下才能安裝附件。如果其表面不光滑或混入雜質(zhì)，將使此處的電場發(fā)生畸變，使得電力線集中，當畸變引起電場強度超出3kV/mm的允許值時，將會導致局部發(fā)生放電。

2.1電纜中間接頭結構

中間接頭附件主要有主絕緣體，內(nèi)半導電屏蔽層，外半導電屏蔽層等主要部分。對電力電纜來說，導體線芯與絕緣層、絕緣層與金屬屏蔽層之間的半導電屏蔽層，分別稱為內(nèi)、外半導電屏蔽層。電力電纜生產(chǎn)過程中，由于制造工藝的原因，不可避免地在導體的外表面存在尖端或突起，這些尖端或突起處的電場非常高，將會導致導體尖端或突起處絕緣的交流擊穿場強降低。同時，絕緣的外表面和金屬屏蔽之間不可避免地存在空氣間隙，在電場作用下會引發(fā)間隙放電。半導電屏蔽層主要為了緩和電纜內(nèi)、外部的電場集中，改善絕緣層內(nèi)、外表面電場應力分布，提高電纜的電氣強度。附件安裝時，附件內(nèi)半導電屏蔽層與壓接管及一部分電纜主絕緣接觸，附件外半導電屏蔽層一部分直接與電纜絕緣屏蔽層導通，另一部分與電纜主絕緣接觸。附件主絕緣體把內(nèi)、外半導電屏蔽層絕緣。電纜主絕緣體與連接管間有一個縫隙，一旦電纜導體進水，纜芯內(nèi)的水分會從縫隙口流出到附件內(nèi)半導電屏蔽層，水分含有金屬等雜質(zhì)。這種含有金屬雜質(zhì)的水分使附件絕緣產(chǎn)生水樹現(xiàn)象而擊穿及水的滲透、擴散性現(xiàn)象導致的擊穿。

2.2水樹枝現(xiàn)象的損壞

水樹枝是在電場和水的共同作用下，絕緣材料中發(fā)生的一種老化現(xiàn)象，有蝴蝶結樹與排氣樹兩種類型。排氣樹生長在絕緣表面，蝴蝶結樹生長在絕緣體內(nèi)，對電纜而言，排氣樹比蝴蝶結樹具更大危害性。水樹的產(chǎn)生，將會造成絕緣介質(zhì)損耗增加，降低絕緣電阻及絕緣擊穿電壓，濕度越高，溫度越高，電壓越高，水中所含離子越多，則水樹發(fā)展越快，絕緣老化速度就越快，將導致產(chǎn)品壽命縮短。正因為水樹枝對電纜的損壞作用，有資料介紹，國外在水樹形成機理作了大量的研究，并開發(fā)出一系列抗水樹的電纜絕緣材料。我國對水樹的抑制方法也進行過研究，但仍有很長的路要走。

2.3水的擴散、滲透現(xiàn)象損壞

伴隨水樹的生長，很多時候會在尖端由水樹結構轉(zhuǎn)化為電樹結構。一旦電樹形成，可能造成電纜絕緣在短期內(nèi)被擊穿。根據(jù)資料提供的數(shù)據(jù)，50Hz頻率時，10kV電纜導體芯內(nèi)有水時，在其它正常運行下，因為水樹的發(fā)展導致的擊穿至少要8年，并且擊穿概率不足10%。很多工程實際中，電纜芯內(nèi)有水，中間接頭附件會在不長時間內(nèi)擊穿損壞。針對這種現(xiàn)象，依作者看，纜芯進水后，中間接頭附件擊穿不是水樹老化現(xiàn)象原因引起，水的擴散、滲透現(xiàn)象是最主要的原因。水的滲透性、擴散性極強，接頭附件內(nèi)的水會縱向向外擴散、滲透，主要經(jīng)過導體連接管、附件內(nèi)半導電屏蔽層、附件主絕緣體、附件外半導電屏蔽層。在高電壓作用下，附件內(nèi)帶雜質(zhì)的水很容易使接頭產(chǎn)生沿面放電及閃絡放電現(xiàn)象而擊穿。同時，水在電場作用下，具一定的導電性，電壓越高，水分越多，導電性越強。這樣，中間接頭每個結構部分通過水“導體”介質(zhì)而連接起來，致使運行導體與地接通而放電擊穿的情況出現(xiàn)，各部分結構“導通”。

3.預防措施

由以上分析，電纜芯里有水，導致接頭附件被擊穿，最主要的原因是水的擴散、滲透現(xiàn)象而產(chǎn)生沿面放電、閃絡放電，以及水的導電連接。目前，中間接頭用冷縮附件安裝時，沒有考慮一旦電纜芯內(nèi)有積水，該如何防范。因此，必須使用一種密封防水材料，能有效防止水分流到接頭附件里，保證附件的潔凈度、干燥性。經(jīng)考證、分析，決定采用熱熔膠及熱縮管作為密封防水材料。方法是：中間接頭附件安裝時，在壓接管兩端與電纜主絕緣體接口處用密封熱熔膠緊緊的繞包、密封，套上熱縮管。然后，對熱縮管均勻加熱，熱縮管里面的熱熔膠在熱量作用下，從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，液態(tài)下的熱熔膠會與熱縮管及壓接管和主絕緣體接口完全膠和在一起。冷卻后，液態(tài)的熱熔膠變?yōu)楣虘B(tài)，完全把主絕緣體和壓接管口固封起來，同時，熱縮管緊緊的包裹在外面，即使導體芯內(nèi)有積水，也滲漏不出來，保證了硅橡膠內(nèi)、外半導電屏蔽層之間的絕緣性。密封熱熔膠和熱縮管材料為本措施使用的附加材料，目前所有中間接頭沒有這種材料。使用這些材料后，須保證壓接管與冷縮中間接頭附件內(nèi)的屏蔽層緊密接觸，以不影響其原設計的電場強度分布，即在采取措施堵住纜芯內(nèi)水分的同時，保證附件應力錐連接管的壓力，防止該處電場嚴重畸變，當界面場強大于擊穿場強的情況下就會產(chǎn)生滑閃，電弧在電場作用下隨機發(fā)展，經(jīng)歷一段時間后溫度升高引起主絕緣被熱擊穿。壓接管與冷縮中間接頭附件內(nèi)的屏蔽層緊密接觸，保證不影響其原設計的電場強度分布，這是難點及關鍵所在，必須通過實際使用檢驗這種方法的可行性。

4.結語

當今，社會各方面日益重視供電可靠率，電纜芯里（下轉(zhuǎn)第103頁）（上接第91頁）進水，按常規(guī)技術方法做中間接頭，附件在很短時間內(nèi)運行會出現(xiàn)故障。采取根本措施，免掉了更換電纜的大工作量及節(jié)約了時間，會更科學、更經(jīng)濟，提高了供電可靠率。采取本措施，在原附件基礎上只增加了兩個熱縮套及有限的熱熔膠，對一個冷縮接頭來說，幾乎算不上成本，同時，安裝工藝簡單。 [科]

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