陳亞寧

（國網(wǎng)寧夏電力公司檢修公司，寧夏 銀川 750011）

0 前言

交聯(lián)聚乙烯電纜具有良好的電器性能和耐熱性能、以及傳輸容量大，結構輕便，易于彎曲，附件接頭簡單，安裝敷設方便，不受高度落差的限制，沒有漏油和引起火災的危險的優(yōu)點，近年來10kV及35kV終端多為冷縮工藝制作，它以制作工藝簡單，現(xiàn)場施工方便逐步取代了其他形式的電纜終端。電纜終端頭的質量及制作工藝直接影響了電纜絕緣性能，本文針對三起較典型冷縮電纜終端事故理論分析事故原因，并提出制作工藝的工藝要點及注意事項。

1 電纜結構及冷縮電纜終端附件介紹

電力電纜的基本結構由線芯（導體）、絕緣層、屏蔽層和保護層四部分組成，如圖1所示。

（1）線芯：線芯是電力電纜的導電部分，用來輸送電能，是電力電纜的主要部分。

（2）絕緣層：絕緣層是將線芯與大地以及不同相的線芯間在電氣上彼此隔離，保證電能輸送，是電力電纜結構中不可缺少的組成部分。

（3）屏蔽層：電力電纜一般有導體屏蔽層和絕緣屏蔽層。其中導體屏蔽層又稱內屏蔽，包裹在線芯上，由半導體材料構成，它可以克服電暈及游離放電，使線芯與絕緣層之間有良好的過度，外部為主絕緣，主絕緣外部有半導體絕緣屏蔽層包裹，同時擠包一層0.1mm厚的軟銅帶，他們保護電纜，使之不能發(fā)生接地故障。

（4）保護層：保護層的作用是保護電力電纜免受外界雜質和水分的侵入，以及防止外力直接損壞電力電纜。

冷縮電纜終端附件包括恒力彈簧、接地銅帶、冷縮護套管、接線鼻子以及填充防水材料等，其作用如下：

（1）恒力彈簧：恒力彈簧將接地銅帶可靠的壓在電纜的軟銅帶屏蔽層、作為電纜正常運行時電容電流的通路。

（2）冷縮護套管：冷縮護套管利用彈性體材料在工廠內預制成型，再經(jīng)擴徑、襯以塑料螺旋支撐物構成各種電纜附件的部件。其外表面為傘群結構、護套的下部做成錐形結構內部附有半導體絕緣層，電纜終端制作時、將電纜的軟銅帶銅屏蔽按照一定要求剝離，并作打磨防水等處理，最后將冷縮護套管安裝在處理好的電纜上、其具有一定的防水及絕緣作用、并改善電纜終端的電場分布。

（3）填充、防水材料：填充材料填充電纜制作時造成的空隙。防水材料主要防止水進入電纜終端。

2 幾起冷縮電纜終端頭事故分析

2.1 冷縮電纜終端附件安裝位置不當造成事故分析

某故障電纜在冷縮終端傘群下部軟銅帶恒力彈簧上部發(fā)生擊穿，主絕緣燒毀如圖2。

從電纜制作工藝上看，此處為電纜半導體及軟銅帶剝去位置。電纜終端制作時，將電纜外護套、軟銅帶以及外半導體屏蔽層剝去一定長度，長度依次向內遞減，軟銅帶剝去長度最長，此處電場分布與電纜絕緣層內電場分布狀況有很大差異，突出表現(xiàn)在靠近金屬護套邊緣電場強度明顯增強，具有較大的軸向分量，如圖3。

在電纜附件制作時，此處應用預制作的錐形套管覆蓋，又稱應力錐，應力錐內部有半導體層，這層半導體層通過冷縮工藝與電纜本身外半導體層連接起來，在錐面上絕緣厚度逐漸增加，絕緣表面的電場強度逐漸遞減，疏散了電力線分布，提高了過度界面的游離電壓，即應力錐改善電場分布作用，如圖4。

從圖中可以看出，無應力錐時軟銅帶屏蔽未覆蓋區(qū)電場強度密集容易形成樹狀放電或者滑閃放電，絕緣相對薄弱，加入應力錐后此處絕緣加強，電場在應力錐的錐形結構作用下得到了改善，加強了此處絕緣，大大降低此處發(fā)生擊穿的可能性。從故障電纜的解剖發(fā)現(xiàn)，應力錐的錐形結構位置不當，未覆蓋軟銅帶末端，起不到改善此處電場的作用，此處為電纜工藝主要加工區(qū)，它是軟銅帶屏蔽、半導體屏蔽與主絕緣的交接區(qū)，且軟銅帶屏蔽以及半導體屏蔽存在切面以及打磨痕跡，這些地方在密集的電場作用下，局部放電量增大，嚴重破壞絕緣，且由于局部放電的高頻特性產生的強烈介質損耗發(fā)熱，而固體的擊穿電壓隨溫度升高而降低，綜合作用下，最終導致絕緣擊穿。

2.2 主絕緣受傷造成事故分析

某電纜擊穿后，進行解剖，發(fā)現(xiàn)電纜冷縮套管覆蓋的主絕緣有縱向的放電痕跡，從電纜線芯末端至屏蔽層延主絕緣表面形成放電通路。此放電通路是由于電纜在剝去半導體層是過深的刀痕造成，當主絕緣上存在過深的刀痕后，制作過程中打磨不到位，或者硅脂涂抹不均勻，導致在刀痕的縫隙中存在空氣，水分，雜質等，由于氣泡的介電常數(shù)接近于1，交變電場下氣隙的場強比鄰近固體介質中場強大的多，而起始游離電壓比絕緣層小，所以在氣隙中發(fā)生電離及局部放電，造成局部電場畸變、帶電質點撞擊氣泡避造成絕緣物分解、局部溫度升高以及氣泡中由于電離產生的O3造成氧化腐蝕等，都降低了此處的絕緣性能。長期運行整個通道內絕緣降低電位升高，當與地電位之間的絕緣強度低于擊穿電壓時，發(fā)展為電纜接地故障。

2.3 屏蔽層受傷造成事故分析

某電纜的擊穿部位發(fā)生在電纜終端的下部，對其進行解剖如圖5。

在擊穿處發(fā)現(xiàn)軟銅帶屏蔽及半導體層有深的橫向刀傷痕跡，此刀傷痕跡在安裝時與金屬架接觸，擊穿就發(fā)生在刀傷痕跡與金屬架之間。在刀傷處半導體屏蔽層與軟銅帶屏蔽層受到破壞，而半導體屏蔽層及軟銅帶的作用是將電場限制在電纜內部，此時刀傷處失去屏蔽電場的作用，電場在此處向外部發(fā)散，形成密集的電場，水分及雜質在刀痕中形成電解質溶液，在刀痕中畸變電場強度達到一定值時，電解質溶液中的離子在交變電場作用下反復沖擊絕緣物質，使其發(fā)生疲勞損壞及化學分解，電解液隨之滲透、擴散到絕緣層深處、，形成樹枝或樹葉狀泄痕，又稱水樹枝，水樹枝累計發(fā)展結合密集電場下局部放電對絕緣的損傷作用最終導致絕緣在此處擊穿。

3 總結及改善措施

通過對上述幾起電纜終端炸裂事故的分析，總結如下：

（1）在制作電纜終端時，應選擇合適的環(huán)境，濕度過大或者灰塵等雜質過多時不宜進行。

（2）電纜終端制作剝去外護套、軟銅帶屏蔽及半導體屏蔽層時，應按照電纜終端附件及說明書的要求剝去合適的長度，保證三者之間有一定的梯度。

（3）軟銅帶的剪切面應整齊，并做打磨處理，避免終端附件冷縮時摻雜空氣。半導體屏蔽層由于與主絕緣粘合較緊密，在剝去時注意刀痕，防止過多的損傷主絕緣，屏蔽層的切斷處是應力比較集中的地方，這些地方場強比較強，因此此處的處理應使半導體屏蔽層切面整齊無毛刺。

（4）在主絕緣層未制作套管附件時，主絕緣上殘留的半導體應充分打磨，絕緣層表面的刀痕也應做同樣處理，保證主絕緣表面光滑無刀痕，沖洗后均勻涂抹硅脂，防止冷縮附件時帶入空氣等雜質。電纜終端的填充及防水措施應做好，使電纜終端無進水可能。

（5）填充電纜用的填充膠及防水膠應保證一定的厚度，且纏繞時保持一定的梯度，使附件冷縮時與填充膠緊密結合，保證電纜終端的密封性能。

（6）電纜冷縮套管在安裝時，注意安裝位置，應將冷縮套管的半導體層與電纜半導體層緊密連接，冷縮套管的應力錐部位按說明書安裝，不可隨意安裝。

（7）電纜終端制作完成進行安裝固定時，不可折彎電纜終端，避免由于外力使冷縮附件移位。電纜固定的卡子應位于電纜工藝的下部，不可與電纜冷縮附件有接觸。

4 結語

通過對三起典型冷縮電纜終端事故的解剖分析，理論闡述電纜終端發(fā)生這三種事故的原因，結合冷縮電纜終端工藝制作的要求，提出在冷縮電纜終端工藝要點及注意事項，以求提高電纜終端制作工藝，提高電纜運行可靠性。

[1]陳化鋼.電力設備異常運行及事故處理手冊[M].中國水利水電出版社,2009,5.

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[3]史傳卿.供用電工人技能手冊-電力電纜[M].中國電力出版社,2004,8.

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