張宏濱 陳偉濤 張明崗 孟博 周磊 王大鵬 張磊 宋斌

摘 要：該文對一起35 kV電纜終端放電事故典型案例進(jìn)行了分析，分析了電纜終端發(fā)生擊穿放電的原因，針對目前電纜終端施工中常見電纜終端錯誤制作方法及電纜終端常見故障提出了防范措施。

關(guān)鍵詞：電纜終端 ?應(yīng)力錐 ?故障處理

中圖分類號：TM711 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0083-02

電纜終端是用以將電纜導(dǎo)體和相關(guān)電氣設(shè)備連接的電纜附件，安裝于電纜末端。電纜終端作為電纜與電氣設(shè)備關(guān)鍵的連接設(shè)備，應(yīng)具有良好的密封性和絕緣性，應(yīng)滿足在長期帶電運(yùn)行下良好的連接特性和電氣絕緣特性，能經(jīng)受在電氣系統(tǒng)中的過電壓等。由于電纜終端制作安裝過程必須在施工現(xiàn)場進(jìn)行，各個施工現(xiàn)場環(huán)境各異，且終端內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電場集中，因此電纜終端制作對施工工藝要求極高，由于各種原因引發(fā)的電纜終端故障也頻繁發(fā)生。電纜終端的運(yùn)行質(zhì)量直接影響到電纜線路的安全運(yùn)行，在電纜及其附件故障統(tǒng)計中顯示，電纜終端的故障約占總故障量的70%左右。

每次電纜終端故障發(fā)生總會造成相應(yīng)電纜停電，隨之帶來的是造成大面積區(qū)域停電，由此造成直接或間接經(jīng)濟(jì)損失不可估量。電纜終端是電力電纜的連接的關(guān)鍵部位，也是電力電纜線路中的最薄弱的一個環(huán)節(jié)，是電力電纜故障的多發(fā)環(huán)節(jié)。為保障電纜線路零故障安全運(yùn)行，提高電纜線路的供電可靠性，總結(jié)電纜終端各類事故發(fā)生的原因是十分有必要的。該文通過對某變電站35 kV電力電纜終端高介電系數(shù)應(yīng)力管施工安裝工藝不到位引起電力電纜接地故障進(jìn)行深度剖析，并就電力電纜終端施工及維護(hù)過程中存在的常見問題進(jìn)行分析，進(jìn)一步規(guī)范和提高電力電纜終端制作工藝，加強(qiáng)施工人員在電纜終端制作過程中的制作水平，避免再次發(fā)生類似事故。

1 電纜終端事故經(jīng)過及原因分析

1.1 故障概況

某站#2主變35 kV高壓電纜終端型號：26/35 kV戶外500～630 mm2，系2011年5月生產(chǎn)，于2012年8月安裝就位;電纜長度100 m，電纜終端為冷縮式戶內(nèi)電纜終端，電纜一側(cè)接主變35 kV出線，另一側(cè)接入室內(nèi)開關(guān)柜。2014年1月18日，調(diào)度值班人員分別發(fā)現(xiàn)該站#2主變組二次保護(hù)告警，顯示設(shè)備運(yùn)行異常，運(yùn)維人員進(jìn)入現(xiàn)場巡視，發(fā)現(xiàn)#2主變35 kV側(cè)電纜終端B相出現(xiàn)對地?fù)舸龤Ч收?，現(xiàn)場電纜終端完全燒毀，周圍可見絕緣材料被燒黑的碳質(zhì)，故障相被燒毀僅剩導(dǎo)體連接部分，其余兩相無異常，運(yùn)維人員無法直接判斷電纜終端產(chǎn)生故障的原因。

1.2 故障原因分析

經(jīng)過對現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)電纜終端的外部尺寸設(shè)計合理，排除因外部尺寸設(shè)計不合理引發(fā)放電擊穿故障的可能;主變壓器和開關(guān)柜都是室內(nèi)設(shè)備，故障現(xiàn)場氣溫干燥，現(xiàn)場無積水，解剖電纜終端未發(fā)現(xiàn)終端有受潮痕跡，排除因受潮而引發(fā)水樹枝最終導(dǎo)致?lián)舸┑目赡?根據(jù)電纜終端發(fā)生故障的位置推測故障可能是由以下幾個方面原因引起：一是電纜主絕緣開剝時主絕緣表面刀痕過深，造成主絕緣絕緣強(qiáng)度不足，最終引發(fā)放電擊穿故障;二是終端屏蔽層處理工藝不好，使屏蔽層間產(chǎn)生感應(yīng)電流，在屏蔽層上形成較高的感應(yīng)電壓，造成絕緣老化并最終造成擊穿故障;三是電纜終端應(yīng)力錐部分尺寸處理不好，造成局部電場強(qiáng)度過高，最終引發(fā)故障。

由于故障相B相已經(jīng)無法判斷故障發(fā)生原因，對非故障相A相進(jìn)行解剖發(fā)現(xiàn)，在非故障相電纜終端有明顯放電碳化通道，在主絕緣表面存在對電纜半導(dǎo)電絕緣屏蔽放電痕跡，對比非故障相進(jìn)行尺寸測量發(fā)現(xiàn)故障相故障區(qū)域與非故障相放電區(qū)域相同，可確定為同一故障。

通過對比電纜終端標(biāo)準(zhǔn)化制作卡對電纜終端尺寸進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)電纜終端的開剝尺寸不符合要求，放電點(diǎn)為電纜終端高介電常數(shù)應(yīng)力管與半導(dǎo)電屏蔽層搭接區(qū)域;由于開剝尺寸不符合要求，造成#2主變B相高介電常數(shù)應(yīng)力管與半導(dǎo)電屏蔽層沒有形成有效搭接，破壞了應(yīng)力管與主絕緣緊密的絕緣配合和電場分布，使應(yīng)力管作用失效，造成電纜半導(dǎo)電屏蔽層處電場畸變，過高的電場強(qiáng)度導(dǎo)致在長期的運(yùn)行過程中造成局部放電，在主絕緣的絕緣薄弱環(huán)節(jié)逐步造成了絕緣擊穿。

1.3 電纜終端處理

從上面的分析可以發(fā)現(xiàn)電纜終端發(fā)生故障的主要原因時電纜終端的制作工藝存在問題，是一起典型的因制作工藝不到位引起的事故，需要進(jìn)行合理有效地整改。高介電常數(shù)應(yīng)力管（應(yīng)力錐）是電纜終端的應(yīng)力控制單元，是電纜終端的核心部位，這部分部件的制作工藝直接影響電纜終端的制作質(zhì)量，因此在制作電纜終端時應(yīng)嚴(yán)格把握電纜的切剝尺寸，保證應(yīng)力管與半導(dǎo)電屏蔽層處可以形成最少20 mm的有效搭接部分，防止因終端收縮時應(yīng)力管與絕緣屏蔽層脫離造成搭接面不足引起故障。由于主變兩端電纜終端為同期安裝產(chǎn)品，對兩側(cè)電纜終端全部進(jìn)行了重新制作更換，在制作過程中嚴(yán)格按照電纜終端的制作工藝對電纜終端進(jìn)行制作，并經(jīng)過試驗(yàn)合格后投入運(yùn)行。

2 電纜終端常見故障及防范處理

電纜終端種類、形式、規(guī)格較多，質(zhì)量參差不齊，在施工過程中施工人員施工技術(shù)平也各不相同，電纜終端運(yùn)行方式和條件各異，致使電纜終端發(fā)生故障的原因也各不相同，該文對電力電纜終端主要常見的故障進(jìn)行總結(jié)分析。

2.1 機(jī)械損傷

由于電纜安裝環(huán)境周圍的硬物損傷，或施工遺留缺陷，造成對電纜終端保護(hù)不足，引起的機(jī)械損傷在電纜終端故障中占有一定比例。常見的電纜終端機(jī)械損傷通常分為以下幾類：（1）安裝時碰傷;（2）運(yùn)行時外力破壞;（3）環(huán)境惡劣老化等。在電纜終端的制作安裝過程中，應(yīng)配備電纜終端安裝專用工具，嚴(yán)格控制電纜終端防止受到機(jī)械損傷，杜絕盲目施工。

2.2 電纜施工工藝問題

由于電纜終端施工工藝問題造成電纜終端事故，占電纜終端事故中的很大一部分比例。通常常見的工藝錯誤有以下幾種：銅屏蔽斷口處理不好、接地線處理結(jié)合不緊密、半導(dǎo)電層環(huán)切工藝不好、主絕緣表面處理不好等。對于電纜終端，電場最集中的位置是金屬屏蔽層的斷開處，在金屬屏蔽層斷開處造成電場畸變;產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是，在電纜金屬屏蔽層的斷開處形成了高電場應(yīng)力效應(yīng)，在電纜絕緣層的表面形成電壓梯度，在越接近半導(dǎo)體屏蔽層的斷面處，電場強(qiáng)度越大，形成在電纜運(yùn)行中電纜終端的薄弱點(diǎn)，容易造成局部放電，并最終引發(fā)擊穿事故。目前針對電纜終端金屬屏蔽層斷開處電場畸變采用的手段是在屏蔽層斷開處加裝應(yīng)力錐，應(yīng)力錐的作用是改善金屬護(hù)套末端電場分布，降低金屬護(hù)套邊緣處電場強(qiáng)度，在10～35 kV冷縮式交聯(lián)聚乙烯電纜終端，經(jīng)常采用高介電常數(shù)材料制成的應(yīng)力管代替應(yīng)力錐，簡化了現(xiàn)場安裝工藝，縮小了終端外形尺寸。

（1）銅屏蔽金屬帶斷口處理不好，斷口處存在尖角扎入主絕緣內(nèi)，造成尖端放電并最終造成接地故障;在處理銅屏蔽層斷口時應(yīng)用PVC膠帶或小恒力彈簧將銅屏蔽層定位并固定，沿PVC膠帶或小恒力彈簧定位位置使用刀具壓出印痕，但不得將銅帶切斷，以免損傷內(nèi)部結(jié)構(gòu)。然后沿印痕將銅帶均勻撕斷，撕斷銅帶過程中不得傷及外半導(dǎo)電屏蔽層和絕緣層;銅屏蔽斷口處要保證平滑整齊，外形應(yīng)為均勻的圓周，不得存在缺口及尖角，不允許銅帶尖角刺入外半導(dǎo)電層。

（2）接地線與銅屏蔽接觸不充分，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生短路故障時過熱燒毀;在處理三相終端分叉線接地線時，應(yīng)用恒力彈簧將接地線進(jìn)行固定，鋼帶鎧裝應(yīng)與銅屏蔽分開接地，不得一點(diǎn)接地，兩條接地線應(yīng)錯開一個角度。鋼帶鎧裝接地后，在恒力彈簧與鋼帶鎧裝外繞包#23絕緣膠帶，使銅屏蔽與鋼帶鎧裝接地部分保持絕緣。此外，接地線應(yīng)被防水密封條緊密包裹，防止水分沿接地線滲入內(nèi)部。

（3）剝除電纜外半導(dǎo)電層時環(huán)切刀痕或縱切刀痕過深損傷電纜主絕緣，導(dǎo)致電纜線芯與外半導(dǎo)電層絕緣距離不足造成緩慢放電并最終導(dǎo)致?lián)舸?由于開剝半導(dǎo)電屏蔽層主要采用刀具環(huán)切及縱切后將半導(dǎo)電屏蔽層撕開的工藝，這種工藝可以保證主絕緣表面殘存半導(dǎo)電顆粒較少，可以有效防止因半導(dǎo)電顆粒存在懸浮電位造成放電故障。剝除電纜外半導(dǎo)電層是電纜預(yù)處理過程中要求最高的一個步驟過程，因此需要謹(jǐn)慎操作。采用這種處理工藝時，要求用刀剝除外半導(dǎo)電層時，下刀2/3深，不能傷及電纜主絕緣層;半導(dǎo)電層的切口處要整齊。不能存在尖角，切口處不能有刀痕。去除半導(dǎo)電層時，應(yīng)沿圓周方向撕去，半導(dǎo)電層去除完成后，應(yīng)完全打磨去除電纜絕緣表面上的刀痕。

（4）開剝后主絕緣表面處理不好，導(dǎo)致半導(dǎo)電顆粒嵌入主絕緣表面形成懸浮電位造成放電;在主絕緣表面處理過程中，如果存在主絕緣層被劃傷，或是主絕緣表面殘留黑色半導(dǎo)電顆粒，必須用絕緣砂布打磨干凈;處理過程應(yīng)先用120#粗砂布打磨主絕緣，再用240#細(xì)砂布打磨主絕緣，最后用砂布背面拋光主絕緣表面;在處理過程中絕對不可以用打磨過半導(dǎo)電層或金屬的砂布來打磨主絕緣，以避免導(dǎo)電顆粒污染主絕緣表面。

以上分析了電纜終端制作及安裝使用過程中經(jīng)常遇到的問題，此外在電纜終端制作的過程中還應(yīng)特別注意保持工作現(xiàn)場的清潔，同時應(yīng)該盡可能將電纜終端制作時間縮短，電纜開剝后一次完成，因?yàn)殡娎|開剝后在空氣中時間暴露的越長，空氣中的水分、灰塵等雜質(zhì)侵入電纜的可能性越大，影響電纜終端的質(zhì)量。

3 結(jié)語

這是一起典型由于在電纜終端制作過程中工藝缺陷引發(fā)的終端故障而引起的主變停電事故，其代價是巨大的，得到的教訓(xùn)也是極其深刻的，通過對事故原因的深層次進(jìn)行剖析，對電纜終端的制作、現(xiàn)場管理、運(yùn)行維護(hù)都有一定的借鑒意義。由于電纜終端生產(chǎn)廠家比較多，電纜終端的制作工藝及安裝方法也不盡相同，因此現(xiàn)場安裝制作電纜終端必須嚴(yán)格按照廠家提供施工圖紙及安裝手冊進(jìn)行電纜終端制作。安裝人員必須嚴(yán)格按照安裝手冊提供工藝進(jìn)行安裝，現(xiàn)場監(jiān)督人員應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場制作管理，并做好現(xiàn)場制作質(zhì)量記錄，現(xiàn)場出現(xiàn)與施工工藝不符的情況應(yīng)立即制止并糾正。本文通過對本案例故障進(jìn)行剖析，并對在電纜終端制作過程中容易遇到的問題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的對策，給相關(guān)單位電纜終端制作施工提供了一定的參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉劍星.高壓電力電纜故障探測技術(shù)研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（2）：130.

[2] 姜顯軍，孫小春，王立平.10 kV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?？茖W(xué)校學(xué)報：自然科學(xué)版，2012（29）：9-10.

[3] 深圳沃爾核材股份有限公司8.7/15KV硅橡膠冷縮戶內(nèi)、戶外終端安裝說明[Z].