摘要：電纜是電力電氣安裝工程中的重要組成部分，電纜制作的工藝及質(zhì)量是關(guān)系到后期的正常運(yùn)行。本文主要對(duì)電纜中間頭所產(chǎn)生的故障進(jìn)行分析，并提出對(duì)策。

關(guān)鍵詞：電力工程；電纜故障；故障；對(duì)策

引言

電纜冷縮中間頭絕緣性能較好，并適應(yīng)多種線徑，在制作時(shí)只要抽出內(nèi)芯尼龍支撐條且不需要加熱等，從而杜絕了熱縮材料因熱脹冷縮產(chǎn)生的間隙。目前在各個(gè)電力電氣安裝企業(yè)應(yīng)用較多，由于此種電纜制作工藝方面的問(wèn)題，在投運(yùn)后冷縮電纜中間頭多次被擊穿。在此，我們舉一反三，仔細(xì)查找了原因，采取確實(shí)可行的措施，不斷提高安裝質(zhì)量，確保電纜線路的正常運(yùn)行。

一、故障情況

某電力安裝工程電纜長(zhǎng)度1700米，由兩段電纜對(duì)接而成。投運(yùn)試驗(yàn)時(shí)正常，在運(yùn)行3個(gè)月后出現(xiàn)故障，經(jīng)電氣工程人員對(duì)電纜三相線路進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試，發(fā)現(xiàn)相對(duì)地絕緣電阻值為1200千歐，而后通過(guò)中間頭開(kāi)挖后進(jìn)行電纜故障測(cè)試，確定中間頭故障。

二、電纜中間頭原因分析

高壓電纜每一相線芯與屏蔽層有一層徑向分布的電場(chǎng)，正常的電纜電場(chǎng)是從導(dǎo)線沿半徑向屏蔽層的電力線，沒(méi)有芯線軸向的電場(chǎng)，而且電場(chǎng)分布是均勻的。如圖1：

電纜頭制作時(shí)，對(duì)絕緣層及線芯剝切。線芯和屏蔽層的切斷處都會(huì)產(chǎn)生電應(yīng)力集中現(xiàn)象，改變?cè)械碾妶?chǎng)分布，對(duì)沿導(dǎo)線軸向的電力線的絕緣極產(chǎn)生不利的電場(chǎng)。屏蔽層斷口處作為易擊穿部位，再加上現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)會(huì)灰塵、氣體、水分等雜質(zhì)，又會(huì)造成固體絕緣介質(zhì)沿面放電的原因之一。

圖2 剝切的電纜電場(chǎng)分布（一相）

根據(jù)剖開(kāi)的故障電纜發(fā)現(xiàn)：靠近YJLV22-10-3X50側(cè)端電纜的絕緣層表面有明顯放電碳化通道，該通道從線芯一直到電纜絕緣半導(dǎo)體屏蔽層剝切口。由此可見(jiàn)，該電纜擊穿是接頭處絕緣表面放電造成的，說(shuō)明YJLV22-10-3X50側(cè)冷縮套管與電纜絕緣表面結(jié)合處存在氣隙、雜質(zhì)，形成了絕緣薄弱環(huán)節(jié)，可能導(dǎo)致其擊穿的原因有：

圖3 電纜故障 圖4 剖開(kāi)故障電纜C相

（1）施工環(huán)境：

冷縮電纜終端頭制作時(shí)的天氣及施工場(chǎng)地較差，制作過(guò)程中電纜頭絕緣中進(jìn)入了塵埃、雜質(zhì)等形成氣隙，并在強(qiáng)電場(chǎng)下發(fā)生局部放電，繼而發(fā)展為絕緣擊穿。另外，在潮濕的環(huán)境中制作，則電纜容易受潮而使得整體絕緣水平下降，也容易進(jìn)入潮氣形成氣隙而出現(xiàn)局部放電。

（2）施工工藝：

①剝除半導(dǎo)電屏蔽層并清除干凈半導(dǎo)電屏蔽層是電纜的一個(gè)非常重要的組成部分。電纜導(dǎo)體由多根導(dǎo)線絞合而成，它與絕緣層之間易形成氣隙，導(dǎo)體表面不光滑，會(huì)造成電場(chǎng)集中。在導(dǎo)體表面加一層半導(dǎo)電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的導(dǎo)體等電位并與絕緣層良好接觸，從而避免在導(dǎo)體與絕緣層之間發(fā)生局部放電，這一層屏蔽為內(nèi)屏蔽層，同樣在絕緣表面和護(hù)套接觸處也可能存在間隙，是引起局部放電的因素，故在絕緣層表面加一層半導(dǎo)電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的絕緣層有良好接觸，與金屬護(hù)套等電位，從而避免在絕緣層與護(hù)套之間發(fā)生局部放電，這一層屏蔽為外屏蔽層。半導(dǎo)電屏蔽層在電纜中主要起均勻電場(chǎng)和消除氣隙，降低或消除局部放電電量的作用。剝切電纜半導(dǎo)體屏蔽層時(shí)，刀痕過(guò)深，會(huì)使主絕緣層表面有傷痕，容易存在氣隙。另外，電纜半導(dǎo)體屏蔽層剝切后，沒(méi)有清除干凈，其半導(dǎo)體殘留在主絕緣層上，一方面由于爬電距離不夠容易在接線端子處發(fā)生沿面閃絡(luò)，另一方面也容易產(chǎn)生氣隙而引發(fā)局部放電。

②電纜接頭的銅屏蔽斷口處，由于電場(chǎng)集中，未采取繞半導(dǎo)電帶等改善電場(chǎng)集中的措施，使得運(yùn)行電纜在屏蔽層斷口處電場(chǎng)集中，成為薄弱環(huán)節(jié)，容易引發(fā)電纜絕緣擊穿故障。

③電纜線芯壓接后，連接管壓坑變形有尖端、棱角，造成電場(chǎng)畸變，局部場(chǎng)強(qiáng)集中，產(chǎn)生尖端放電。

④冷縮硅橡膠套管是預(yù)制成型附件，必須與電纜截面相配套，并且此處為異徑電纜的接頭，做接頭前如沒(méi)有認(rèn)真檢查是否配套，事必造成收縮不緊密而不能保證界面壓強(qiáng)，導(dǎo)致雜質(zhì)侵入氣隙或受潮。

⑤冷縮電纜頭制作完成后，應(yīng)分別在收縮后各相冷縮管和冷縮指套的端口處包繞半導(dǎo)體自粘帶。這樣，既能使冷縮管外半導(dǎo)體層與電纜外半導(dǎo)體屏蔽層良好接觸，又能起到軸向防水防潮的作用。包繞自粘帶，是冷縮接頭防潮密封的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要以半重疊法從接頭一端起向另一端包繞，然后再反向包繞至起始端。每層包繞后，應(yīng)用雙手依次緊握，使之更好地粘合。包繞時(shí)應(yīng)拉力適當(dāng)，做到包繞緊密無(wú)縫隙。如果不采取這些堵漏、防潮和密封措施，則電纜頭在運(yùn)行過(guò)程中，容易逐步滲入進(jìn)潮氣、雜質(zhì)等，引發(fā)電纜頭絕緣擊穿故障。

⑥制作冷縮接頭時(shí)，因三相冷縮絕緣套管同在中心位置，由于不平整，包繞防水帶中會(huì)有皺折，造成包纏不緊密，這也是導(dǎo)致接頭進(jìn)水受潮的重要原因之一。

三、對(duì)策

電纜頭是電纜絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，電纜故障絕大多數(shù)為電纜頭或電纜中間接頭故障。從這次事故也可以發(fā)現(xiàn)，事故的原因是電纜中間接頭制作質(zhì)量不良，壓接頭不緊、接觸電阻過(guò)大，長(zhǎng)期運(yùn)行造成的電纜頭過(guò)熱，燒穿絕緣。由于電纜故障查找比較困難，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法修復(fù)，從而造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此鋪設(shè)電纜時(shí)，要嚴(yán)格控制電纜頭的施工質(zhì)量，特別是絕緣水平。此外要求電纜溝要有良好的排水設(shè)施，保持內(nèi)部干燥，防止腐蝕性氣體或可燃性氣體進(jìn)入電纜溝。具體注意事項(xiàng)如下：

（1）冷縮電纜終端頭的制作必須在天氣晴朗、空氣干燥的情況下進(jìn)行，施工場(chǎng)地應(yīng)清潔無(wú)飛揚(yáng)的灰塵或紙屑。電纜終端頭從開(kāi)始剝切到制作完成必須連續(xù)進(jìn)行，一次完成，防止受潮。剝切電纜時(shí)不得傷及線心絕緣。密封電纜時(shí)注意清潔，防止污穢與潮氣侵入絕緣層。

（2）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，無(wú)半導(dǎo)體殘留點(diǎn)。清洗絕緣層必須用清洗溶劑從線芯向半導(dǎo)體屏蔽層方向，千萬(wàn)不能用接觸過(guò)半導(dǎo)體屏蔽層的清洗紙清洗主絕緣層表面。

（3）線芯壓接以后，應(yīng)用銼刀、砂紙仔細(xì)地打磨以消除棱角和尖端，并注意金屬粉屑不得殘留在絕緣層表面上。

（4）在制作電纜接頭過(guò)程中應(yīng)特別注意保持清潔，同時(shí)應(yīng)盡量縮短制作時(shí)間，電纜剝切后，在空氣中暴露的時(shí)間越長(zhǎng)，侵入雜質(zhì)、水分、氣體、灰塵等的可能性就越大，從而影響接頭質(zhì)量。

（5）制作冷縮接頭前要認(rèn)真檢查電纜附件與電纜是否配套，這樣才能嚴(yán)格控制冷縮硅橡膠絕緣套管的過(guò)盈量，保證其有足夠的接觸壓力，使界面接觸緊密，沒(méi)有氣隙。

（6）分別在收縮后各相硅橡膠復(fù)合絕緣套管的兩端口處包繞半導(dǎo)體自粘帶。這樣，既能使硅橡膠套管外半導(dǎo)體層與電纜外半導(dǎo)體屏蔽層良好接觸，又能起到軸向防水防潮的作用。

（7）包繞自粘性防水帶，是冷縮接頭的防潮密封關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要以半重疊法從接頭一端起向另一端包繞，然后再?gòu)倪@一端反方向包繞到起始端，繞包兩層。每層包纏后，要用雙手依次緊握一遍，使之更好地粘合。包繞時(shí)一定要拉力適當(dāng)，做到包纏緊密無(wú)縫隙。

（8）交聯(lián)電纜的絕緣是由添加交聯(lián)劑的熱塑性塑料擠包、交聯(lián)制成的。在直流電場(chǎng)的空間電荷作用下，其絕緣性能會(huì)加速劣化，使用壽命會(huì)縮短，因此應(yīng)杜絕直流耐壓試驗(yàn)。

（9）新投運(yùn)或重做電纜頭后的交聯(lián)電纜應(yīng)采用交流試驗(yàn)方法。采用這種方法試驗(yàn)時(shí)，輸出的正弦電壓波形接近電纜的運(yùn)行工況，試驗(yàn)電壓值低于直流耐壓試驗(yàn)值，且在測(cè)試中不會(huì)使有害的空間電荷注入絕緣材料。同時(shí)，可以無(wú)損傷地探測(cè)到電纜、電纜接頭及施工工藝的缺陷，對(duì)絕緣介質(zhì)中的電樹(shù)枝、水樹(shù)枝放電狀況有所改善，保證電纜的正常使用壽命。

四、結(jié)束語(yǔ)

電纜頭故障引起的跳閘比重較大，在電纜頭制作環(huán)節(jié)的監(jiān)管與維護(hù)需要改進(jìn)：（1）加強(qiáng)對(duì)電纜頭制作人員的監(jiān)督與培訓(xùn)，且必須持證上崗，有相關(guān)從業(yè)資格才可以進(jìn)行電纜頭的制作。（2）對(duì)于新敷設(shè)電纜線路，應(yīng)按“電氣設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)”的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)建立健全線路設(shè)備及工程的檔案資料，要求在驗(yàn)收時(shí)必須資料齊全才能通過(guò)。

作者簡(jiǎn)介：

葉燦華（1983-），男，廣東佛山人，2007年6月畢業(yè)于廣東海洋大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)主要從事電力設(shè)計(jì)工作。