/深圳供電局有限公司南山供電局 雷文東 毛駿/

10kV交聯(lián)聚乙烯電纜本體預處理異常導致事故分析

/深圳供電局有限公司南山供電局 雷文東 毛駿/

隨著電力建設的發(fā)展，絕緣電纜已逐漸取代傳統(tǒng)的架空線路，但是電纜應用的過程中也面臨著較大的技術挑戰(zhàn)。例如電纜中間頭故障是電纜故障的主要原因，電纜中間頭故障與電纜本體預處理工藝有著直接的關系。本文以10kV絕緣電纜為例，重點研究了電纜本體異常的原因，提出了有效策略，以期提高電纜的安裝質量。

絕緣電纜；剝離層；事故分析；對策探究

0　引言

隨著經濟建設的發(fā)展，生活用電量日益增加，對電網的安全運行提出了更高的要求。在電網建設過程中，電力電纜發(fā)揮著電力傳輸、分配的重要作用，現(xiàn)已逐漸取代傳統(tǒng)架空線路，電力電纜也直接關系著供電質量和社會發(fā)展。10kV電纜故障受電纜本體預處理影響比較嚴重，為了提高電纜的安裝質量和應用效益，必須在分析電纜預處理異常原因的基礎上選用科學的對策。

1　10kV電纜本體預處理異常原因分析

1.1電纜絕緣問題

電纜絕緣介質內部氣隙在電場作用下產生游離使絕緣性能下降。當絕緣介質電離時，氣隙中產生臭氧、硝鼓等化學生成物，腐蝕絕緣層，絕緣層中的水分使絕緣纖維產生水解，造成絕緣程度下降。

過熱會引起絕緣層老化變質，使電纜絕緣層內部氣隙產生電游離，造成局部過熱，導致絕緣層碳化，電纜過負荷是引起電纜過熱的重要因素。安裝在電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風不良處的電纜，安裝在干燥管少的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會使電纜絕緣本身因過熱而加速損壞。電纜絕緣長期在電和熱的作用下運行，其物理性能會發(fā)生變化，從而導致其絕緣強度降低或介質損耗增大而最終引起絕緣崩潰，稱為絕緣老化。

1.2電纜接頭預處理異常問題

電纜接頭引起的故障率高達70%以上， 電纜接頭故障又分為電纜中間接頭故障和電纜終端接頭故障，這些故障主要表現(xiàn)在材料的缺陷和安裝工藝的缺陷導致電纜本體預處理異常。

1）使用的電纜接頭原材料不符合國家檢測標準要求，導致電纜故障。如材料的性能達不到要求，會導致電纜頭在制作之后的運行中，無法承受長時間的負荷，而過早地使絕緣老化最終發(fā)生故障。

2）外護套的預處理異常問題。外護套的剝切長度沒有按照10kV電纜中間接頭的剝切長度標準要求（電纜重疊200～300mm并確定重疊部分中心后，從中心分別量取長端700mm和短端500mm）進行剝切，外護套剝切過長或不夠都會影響后面的工序，導致電纜附件在安裝后不能正常運行。外護套的剝離采用專用剝切工具，雖然施工人員使用刀具時施力不易把握，容易在對電纜進行橫向環(huán)繞剝切或縱向剝切時，在慣性作用下劃傷內部的鋼帶鎧裝［1］，但是這對電纜接頭制作工藝的影響可忽略不計。

3）鋼帶鎧裝的預處理異常問題。鋼帶鎧裝的剝切沒有按照10kV電纜頭制作標準要求的長度（鋼鎧的預留長度為30±5mm）進行剝切；剝離鋼帶鎧裝時使用普通的剝切工具如鋼鋸等，該普通工具在剝離鋼帶鎧裝時需要對其加較大的力，很容易導致人為誤操作因素的出現(xiàn)，一旦新員工使用該剝切工具，且施加較大的力時，會在慣性的作用下鋸穿內護套層，甚至鋸穿絕緣層。這種施工方式會給電纜頭的制作帶來故障隱患，導致做好的電纜中間頭在運行期間發(fā)生絕緣擊穿故障，甚至會給社會帶來大的損失。

4）內護套預處理異常問題。內護套的剝離長度沒有按照10kV電纜中間頭制作標準要求（內護套預留50±5mm的長度）進行剝切；內護套的剝切沒有專用的工具，在使用普通的刀具進行剝切，無法控制下刀的深度，一旦新員工使用普通剝切工具進行剝切內護套，在慣性的作用下就會傷及內部的銅屏蔽層甚至割傷絕緣層，使絕緣層傷痕處變薄成為電纜擊穿的起弧點，從而引發(fā)新的故障點。

5）銅屏蔽層預處理異常問題。銅屏蔽層的剝切沒有按照10kV電纜中間接頭標準要求的長度（25～50mm2電纜剝切205±5mm；70～120mm2電纜剝切215±5mm；150～240mm2電纜剝切225±5mm；300～400mm2電纜剝切250±5mm）進行剝切；如果需要剝切的銅屏蔽層是順時針纏繞，只需要從電纜頭的末端拆開，待到銅屏蔽層剝離到指定距離（在銅屏蔽的剝切距離處用PVC膠帶纏繞做標記）時，只需輕輕撕開即可；如果銅屏蔽層處于逆時針纏繞狀態(tài)，就需要用到專用剝切刀，但是現(xiàn)有的剝切工具受人為因素的影響較大，且銅屏蔽層是金屬，有一定的硬度，使用該剝切工具時需要對剝切刀施加較大的力，那么新員工進行操作時就會由于慣性把銅屏蔽層割穿，進而損傷內部的外半導電層，甚至會割傷絕緣層，產生新的故障點。

6）外半導電層預處理異常問題

第一，外半導電層的剝離沒有按照10kV電纜中間頭制作標準要求的剝切長度（外半導電層剝切時要預留40～50 mm的長度）進行剝切。

第二，目前使用普通剝切刀剝離外半導電層。該剝切刀在剝切外半導電層時無論是橫向切割還是縱向切割都很難控制下刀深度，人工操作稍有偏差就會割傷內部的絕緣層，使絕緣層傷痕處變薄成為電纜擊穿的起弧點，并且該剝切刀在橫向切割外半導電層時會導致外半導電層在剝離掉后，出現(xiàn)斷層面不平整現(xiàn)象，如果忽略對斷層面的打磨，就會使斷口處電場畸變嚴重造成新的故障點。

7）絕緣層預處理異常問題。

第一，絕緣層的剝切長度沒有按照10kV電纜接頭制作標準要求的長度（從線芯端部量取1/2連接管長+5mm）進行剝切。

第二，絕緣層剝切時仍有很多施工人員在使用傳統(tǒng)剝切工具，受人為因素影響較大，會影響絕緣層的剝切質量，因為絕緣層具有一定的厚度和硬度，在使用現(xiàn)有剝切工具剝切時避免不了要對工具施加較大的力，一旦用力過猛就會由于慣性將絕緣層割穿，損傷內部的導體，使導體表面出現(xiàn)不光滑，甚至出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，以至于導體表面割傷處電場分布不均勻，易發(fā)生絕緣擊穿現(xiàn)象；絕緣層剝切后沒有在其端口處做倒角處理。

8）壓接管的壓接及內半導電層恢復工藝存在問題?，F(xiàn)有液壓鉗的壓接工藝會使壓接管在被壓接后出現(xiàn)邊角突起，甚至出現(xiàn)毛刺或者壓接不均勻現(xiàn)象，那么在電纜負荷運行時會使該處電場不均勻從而出現(xiàn)擊穿故障。電纜中間頭在壓接后并沒有在壓接管外面在纏繞一層半導電材料，作為導體內半導電層的恢復。壓接管與絕緣層之間仍留有很大的空隙沒有做填充，壓接管與導體之間的空隙如若不做填充的話，會使應力管收縮后在此處產生撕裂或者被拉伸變薄從而引發(fā)故障。兩端導體插入壓接管的深度不一樣，會導致壓接管的某端與絕緣層之間的空隙較大。壓接壓接管時沒有對導體進行固定，壓接時導體易從壓接管中抽出，導致壓接不到位。

9）應力管安裝工藝問題。應力管安裝之前沒有對絕緣層表面做清潔工作，絕緣層表面留有外半導電材料等雜質，雜質的存在會引起場強不均勻，使不均勻處承受更多的電壓，甚至超過許用場強而造成局部放電，并且會導致應力管在冷縮后內部存有氣隙成為新的隱患點［2］。應力管收縮在絕緣層時其首端位置沒有采用專用的固定裝置固定，導致應力管在安裝過程中，抽出內部的支撐彈簧條時（由于施工人員往往會一手握應力管一手抽支撐彈簧條）很容易使應力管的位置偏移與外半導電層的搭接距離不夠，從而導致應力管無法起到法拉第籠效應使電場過度集中，這是電纜擊穿的主要原因之一。應力管兩端沒有繞包防水密封膠，導致越靠近兩端的部位水份和雜質越多，導電性能越好，絕緣老化速度越快，擊穿速度越快。

2　電纜故障的防范措施建議

2.1統(tǒng)一電纜接頭剝切長度

目前10kV 電纜接頭的制作過程中的剝切長度會因為其規(guī)格型號不同而有所差異，就拿10kV 電纜中間接頭的制作來說其剝切長度為電纜重疊200～300mm并確定重疊部分中心后，從中心分別量取長端700mm和短端500mm，那么以上給出的這組數(shù)據，都不是確切的值，這就導致了電纜附件，比如應力管等的長度也是不同的，為了提高電纜接頭制作質量和工作效率。對10kV電纜的剝切長度做一個統(tǒng)一的處理，如下圖所示，包括外護套、鋼帶鎧裝、內護套、銅屏蔽層、外半導電層、絕緣層等的剝切長度都按最大值進行操作。

圖 中間接頭剝切長度標準

電纜接頭剝切長度統(tǒng)一之后，可研發(fā)設計一個制作電纜接頭的專用安裝支架，該專用安裝支架可將電纜牢牢地固定，并且配備了電纜接頭制作過程中外護套、鋼帶鎧裝、內護套、銅屏蔽層、外半導電層、絕緣層等剝切長度的對應刻度尺以及相應配套的剝切工具，并且該工具還配備應力管和三芯指套管安裝時的固定裝置。電纜接頭的制作過程，施工人員要嚴格按照10kV電纜接頭標準要求和該專用安裝支架上對應的刻度進行剝切，同時該制作電纜接頭的專用安裝架的設計可以適合不同的安裝環(huán)境。

2.2電纜接頭制作過程中剝切深度控制

電纜接頭制作過程中剝切每一層結構時，在人為因素的影響下，剝切工具的下刀深度會存在偏差，稍有不慎就會傷及內部的結構從而造成人為故障點的產生。那么針對剝切深度的解決方案將從電纜接頭制作過程中每一層結構的剝切深度提出合理的解決方案。

外護套剝切時，使用的工具會受人為因素影響而劃傷其內部的鋼帶鎧裝，但是這對電纜接頭制作好后運行的影響是可以忽略不計的，一般只需要保證其剝切長度準確就可以。

鋼帶鎧裝剝切時使用鋼鋸，在使用過程中受人為因素影響較大，稍有不慎或者新員工用力過猛將會傷及內護套甚至絕緣層，針對該問題可以使用專用的鋼帶鎧裝剝切鉗進行剝切［3］。使用該專用鋼帶鎧裝剝切鉗剝離鋼帶鎧裝后只需用銼刀將其端口處出現(xiàn)不平整的地方打磨即可（用銼刀打磨鋼帶鎧裝斷口處的不平整地方時，需要用PVC膠帶纏繞內護套層，將內護套層保護起來，以免在打磨鋼帶鎧裝時銼刀損傷內護套）。

2.3內護套剝切深度控制

內護套的剝離往往采用傳統(tǒng)剝切工具，使用時沒辦法控制下刀深度，易損傷內部結構。針對這一問題可以采用新的剝切工具，該工具適合熟練的施工人員和新上崗的施工人員使用，且該剝切刀的下刀深度可以調節(jié)，使用時只需要將該套工具的下刀深度調節(jié)到內護套厚度的90%～95%，即可保證使用該套工具對內護套進行橫向環(huán)繞切割和縱向切割時不傷及內部結構，使用該工具切割后只需用手撕開內護套，這樣就避免了內護套的剝切過程中損傷內部結構。

2.4銅屏蔽層和外半導電層剝切深度控制

10kV電纜的銅屏蔽層和外半導電層的厚度是一樣的，傳統(tǒng)剝切工具易傷及內部結構，將設計一個新的銅屏蔽層和外半導電層專用剝切工具，該工具的下刀深度可以調節(jié)到兩者厚度的90%～95%進行剝切，此工具可保證在剝離外層結構時不會傷及內部其他重要結構。

3　質量管理方案

電纜故障的發(fā)生是不可避免的，既有電纜本身運行壽命的制約，也有外來因素的影響，但是故障發(fā)生的總量是可控的，它可以通過設備的全生命周期科學合理地從管、檢、巡、維四個運維措施進行管控，從而避免電纜故障的發(fā)生［4］。

第一，加強管理。從根本上來說，電纜故障的源頭是電纜敷設與電纜頭制作安裝時出現(xiàn)了缺陷，因此管理好電纜投運前的施工質量非常有必要。所有的電纜敷設施工應要求有監(jiān)理到場監(jiān)督，一是保證規(guī)范施工，二是發(fā)現(xiàn)問題立即糾正，避免隱蔽工程施工失控；所有的電纜頭制作人員必須具有電纜頭制作資格，制作過程應有監(jiān)理或者是專業(yè)班組管理人員旁站，相應制作記錄應做到一頭一單一數(shù)據，如有條件還應做到制作過程關鍵步驟拍照錄像，保證制作工藝處于可控。

第二，加強檢測。為有效控制電纜帶“病”入網投運，必須對新投產的電纜進行交接試驗和振蕩波局放試驗，對試驗不合格者一票否決，堅決不許進入電網投運。對已在網運行的電纜，每5年應按計劃逐一開展預防性試驗和振蕩波局放試驗，對排查出存在潛在缺陷的電纜及時進行修理，避免缺陷發(fā)展成為故障。

第三，定期巡檢。加強日常的防外力破壞巡視，建立轄區(qū)范圍內施工黑點檔案，定期巡視，對工地負責人和施工工人進行提醒，及時制止威脅電力設施安全的野蠻施工行為，并配合施工方做好紅線范圍內的地下電纜路徑勘察及標示工作。

第四，落實檢修維護策略。為保證電纜線路的可持續(xù)運行，電纜線路的修理和維護必然不可缺少，一是電纜走廊的標示樁、警示牌的設置，二是電纜溝電纜井淤泥、積水的清理，三是電纜井蓋板的補充和防盜，四是電纜線路的標簽掛牌和路徑走向，五是對存在缺陷的電纜和電纜頭進行更換。

4　結束語

電纜剝離工藝是電纜安裝過程的重點，也是電纜質量問題的集中環(huán)節(jié)，本文結合常見的電纜剝離故障，總結故障原因，提出了針對性策略和質量管理方法。在新時代電力建設過程中，需要充分認識到電纜安裝質量在整體工程建設中的作用，結合實際應用科學的剝切器具，提高工藝質量的同時，促進電網建設的進一步發(fā)展。

［1］付世財．高壓礦用橡膠絕緣電纜用可剝離絕緣屏蔽料的研究［J］．安徽工業(yè)大學學報，2013，39（2）：43．

［2］謝錦，趙川，高磊等．高壓電纜主絕緣剝離工具的研究［J］．現(xiàn)代電力，2014，26（9）：140．

［3］劉春林．電力電纜用可交聯(lián)半導電屏蔽料［J］．現(xiàn)代電纜應用，2015，13（1）：8．

［4］楚文成．10kV電纜常見故障原因分析及處理［J］．城市建設理論研究（電子版），2014，45（6）：125．