周長(zhǎng)城，趙海軍，任 萍

(沈陽(yáng)古河電纜有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110115)

隨著我國(guó)電力需求的快速發(fā)展，高壓XLPE電纜系統(tǒng)在城市輸電工程中的應(yīng)用越來(lái)越多[1-2]，隨之電纜系統(tǒng)的故障也相應(yīng)增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電纜系統(tǒng)故障中由于施工安裝造成的占比35.5%，而電纜附件故障中由于施工安裝造成的占比約49.3%，由此可見(jiàn)，電纜本體和附件的安裝質(zhì)量缺陷是導(dǎo)致高壓電纜系統(tǒng)故障的主要原因。

電纜附件的安裝質(zhì)量缺陷主要有附件安裝尺寸與設(shè)計(jì)圖紙不一致、電纜絕緣處理有缺陷、安裝中有雜質(zhì)混入或界面壓力不均衡、尾管電氣連接處理(鉛封或銅編織帶)不良等。近幾年，對(duì)于高壓電纜尾管電氣連接處理(鉛封或銅編織帶)不良的問(wèn)題越來(lái)越多，文獻(xiàn)[3]報(bào)道220 kV電纜終端因鉛封工藝存在缺陷，引起電纜終端尾管與電纜金屬護(hù)套分離，最終導(dǎo)致電纜終端尾管與主絕緣擊穿，對(duì)未擊穿的另外兩相檢查發(fā)現(xiàn)鉛封厚度不足，工藝較差。文獻(xiàn)[4]報(bào)道110 kV電纜終端尾管與鋁護(hù)套之間銅編織線存在假焊，鋁護(hù)套接地失效，最終導(dǎo)致?lián)舸?。文獻(xiàn)[5]報(bào)道110 kV戶外終端通過(guò)鉛封來(lái)封堵終端內(nèi)硅油，由于安裝人員技術(shù)不熟練或未嚴(yán)格按照工藝制作如揉鉛不充分、鉛封前未打磨尾管表面等造成鉛封不合格導(dǎo)致漏油。

鉛封導(dǎo)致的擊穿故障和運(yùn)行線路檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的鉛封異?，F(xiàn)象基本都是由鉛封工藝不足或安裝人員鉛封技術(shù)不熟練造成，本文對(duì)現(xiàn)行鉛封工藝進(jìn)行改進(jìn)、完善，并應(yīng)用完善后的工藝對(duì)電纜附件安裝人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核，從根本上杜絕鉛封施工不良，保證高壓電纜線路的運(yùn)行。

1 鉛封部位的不良現(xiàn)象和檢測(cè)方法

1.1 鉛封不良現(xiàn)象

由于鉛封工藝不完善和安裝人員鉛封技術(shù)不熟練，易造成以下不良現(xiàn)象。

1.1.1 鉛封厚度不足

電纜終端鉛封部位厚度未達(dá)到工藝要求，運(yùn)行一段時(shí)間導(dǎo)致鉛封與電纜鋁護(hù)套斷開(kāi)，如圖1所示。

圖1 封鉛厚度不足導(dǎo)致開(kāi)裂

1.1.2 鉛封與鋁護(hù)套假焊

鉛封時(shí)未對(duì)鋁護(hù)套進(jìn)行去氧化層處理，導(dǎo)致鉛封與鋁護(hù)套之間粘接不良存在假焊現(xiàn)象，如圖2所示。

圖2 封鉛粘接不良

1.1.3 鉛封處開(kāi)裂

鉛封在操作完成后未完全冷卻，移動(dòng)電纜、撤掉固定電纜的繩索或使電纜附件受外力，這樣易導(dǎo)致鉛封開(kāi)裂，如圖3所示。

圖3 移動(dòng)電纜使鉛封開(kāi)裂

1.1.4 鉛封時(shí)過(guò)熱

鉛封時(shí)需要使用煤氣噴槍，火焰溫度高達(dá)1600 ℃，若控制不好或鉛封時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易對(duì)電纜本體造成傷害，如圖4所示，嚴(yán)重影響電纜絕緣的使用壽命。

圖4 鉛封過(guò)熱導(dǎo)致阻水帶破壞

在線路運(yùn)行過(guò)程中，可以根據(jù)現(xiàn)行檢測(cè)方法發(fā)現(xiàn)以上異常時(shí)及時(shí)進(jìn)行消缺處理，避免發(fā)生擊穿故障。

1.2 檢測(cè)方法

對(duì)于以上鉛封不良現(xiàn)象，可以根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GWD 11316—2014《電力電纜線路試驗(yàn)規(guī)程》對(duì)運(yùn)行線路定期進(jìn)行紅外測(cè)溫和接地電流檢測(cè)。

紅外測(cè)溫[6]如發(fā)現(xiàn)外部金屬連接的同部位相間溫度差超過(guò)6 ℃應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；超過(guò)10 ℃，應(yīng)停電檢查。

接地電流檢測(cè)應(yīng)同時(shí)滿足以下3個(gè)條件：接地電流絕對(duì)值小于100 A；接地電流與負(fù)荷電流比值小于20%，與歷史數(shù)據(jù)比較無(wú)明顯變化；單相接地電流最大值與最小值的比值小于3。

通過(guò)對(duì)紅外測(cè)溫和接地電流檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析和對(duì)比，識(shí)別鉛封部位是否存在異常。存在異常時(shí)，可以應(yīng)用渦流探傷法有效檢測(cè)鉛封部位異常原因，如裂紋、孔洞、開(kāi)裂等[7]。

應(yīng)用以上檢測(cè)方法定期對(duì)運(yùn)行線路檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)鉛封異常，但最根本的解決方法是完善鉛封工藝和加強(qiáng)安裝人員對(duì)鉛封工藝的理解和操作。

2 鉛封工藝改進(jìn)

鉛封作為高壓電纜附件現(xiàn)場(chǎng)安裝的關(guān)鍵技術(shù)之一，其質(zhì)量直接影響到高壓電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)上面幾種鉛封的不良現(xiàn)象，對(duì)鉛封工藝進(jìn)行改進(jìn)、完善。

2.1 預(yù)封鉛

2.1.1 預(yù)封鉛的目的

a.由于電纜鋁護(hù)套為波紋型，存在波峰和波谷，且鋁表面容易氧化形成Al2O3薄膜，而Al2O3與鉛合金的粘合性不是很好。若直接在尾管和鋁護(hù)套上進(jìn)行鉛封處理，由于操作空間和時(shí)間的限制，不能很好的將鉛合金與鋁護(hù)套粘接在一起，易形成假焊。

b.煤氣噴槍火焰剛接觸鋁護(hù)套瞬間最高溫度可達(dá)180 ℃，如圖5所示，是整個(gè)鉛封處理中溫度最高的，應(yīng)盡可能縮短煤氣噴槍火焰直接與鋁護(hù)套的接觸時(shí)間。

c.預(yù)封鉛時(shí)間短，不易損傷電纜主絕緣，由于預(yù)封鉛有一定厚度，后續(xù)鉛封過(guò)程中延緩溫度的傳導(dǎo)，保護(hù)電纜主絕緣。

因此建議在鋁護(hù)套切割前先在鋁護(hù)套上進(jìn)行預(yù)封鉛處理。

圖5 鉛封最高溫度

2.1.2 預(yù)封鉛

去除電纜外護(hù)套并擦去鋁護(hù)套表面的瀝青后，首先進(jìn)行打底焊操作。用鋼刷打磨鋁護(hù)套徹底去除預(yù)封鉛區(qū)域表面的氧化層，用煤氣噴槍火焰均勻加熱預(yù)封鉛區(qū)域的表面和鋁焊條端部，將熔化狀態(tài)的鋁焊條沿圓周方向往復(fù)涂敷在預(yù)鉛封表面，應(yīng)做到“二涂三刷”。

打底焊之后可以采用觸鉛法或澆鉛法[8]進(jìn)行預(yù)封鉛，用煤氣噴槍將電纜鋁護(hù)套加熱，同時(shí)熔化鉛焊料使其粘接在鋁護(hù)套上，用揩布進(jìn)行修形。預(yù)封鉛厚度高于鋁護(hù)套波峰3～5 mm。如圖6所示。

預(yù)封鉛過(guò)程中溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)不能高于150 ℃，預(yù)封鉛時(shí)間易控制在15 min內(nèi)。

圖6 預(yù)封鉛

2.2 鉛封

電纜附件主件安裝后，進(jìn)行電纜鋁護(hù)套與電纜附件尾管之間鉛封操作。鉛封前在尾管與預(yù)封鉛間隙中放置鉛墊保證電纜居中，這樣可以使橡膠絕緣體在銅殼的正中或使帶彈簧壓緊裝置的應(yīng)力錐界面壓力均衡，如圖7所示。

圖7 放入鉛墊

鉛封過(guò)程分2層完成，如圖8所示。第1層厚度控制在5 mm左右，該層起密封作用。將鉛焊料熔化在揩布上，將尾管和預(yù)封鉛部位加熱使其溫度與熔化鉛焊料溫度接近，將熔化的鉛焊料揉貼于封鉛部位，用該方法密封一圈。該層鉛封應(yīng)粘接良好，不應(yīng)混入雜質(zhì)和殘留氣隙。

圖8 鉛封尺寸示意圖

第2層厚度控制在8 mm左右，該層起機(jī)械加強(qiáng)作用。用煤氣噴槍將尾管，第1層封鉛和預(yù)封鉛加熱，將融化的鉛焊料揉貼于封鉛部位并完成整圈封鉛，并手工修形。

整體鉛封厚度不小于12 mm，外觀抹鉛條理清晰，外形呈蘋(píng)果狀，應(yīng)保證四周厚度相同，如圖9所示。鉛封與尾管和預(yù)封鉛之間粘接良好，不存在假焊、雜質(zhì)和氣隙[9]。整個(gè)鉛封過(guò)程溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)不能高于150 ℃，鉛封時(shí)間易控制在30 min內(nèi)(監(jiān)測(cè)點(diǎn)改到80 mm)。

圖9 鉛封

2.3 鉛封部位的保護(hù)

根據(jù)國(guó)網(wǎng)十八項(xiàng)反措要求，在鉛封外部焊接不小于地線截面的銅編織線連接尾管與金屬護(hù)套，如圖10所示。

圖10 鉛封處焊接編制線示意圖

為了加強(qiáng)鉛封部位的強(qiáng)度在鉛封部位外部纏繞4層環(huán)氧樹(shù)脂玻璃布帶。

2.4 冷卻和移動(dòng)

鉛封結(jié)束后應(yīng)用硬脂酸均勻涂抹鉛封表面使之冷卻或自然冷卻，待鉛封區(qū)域溫度達(dá)到周?chē)h(huán)境溫度時(shí)方可移動(dòng)電纜(冷卻、靜放時(shí)間不小于1 h)。

3 鉛封工藝的培訓(xùn)和考核

根據(jù)完善后的鉛封工藝對(duì)14名從事電纜附件的安裝人員進(jìn)行理論和實(shí)際培訓(xùn)、并進(jìn)行初步考核。考核過(guò)程中全程用控溫表進(jìn)行測(cè)溫，并記錄預(yù)封鉛和鉛封時(shí)間，待鉛封完全冷卻后將鉛封部位沿軸向和徑向切開(kāi)，檢查鉛封斷面是否存在氣隙，如圖11、圖12所示?？己私Y(jié)果如表1所示。

圖11 鉛封斷面密實(shí)

圖12 預(yù)封鉛與鋁護(hù)套存在氣隙

表1 鉛封工藝考核結(jié)果

從鉛封的培訓(xùn)和考核結(jié)果來(lái)看，鉛封時(shí)間合格率在78.5%以上，鉛封斷面處密實(shí)的合格率達(dá)到85.7%，隨著安裝人員不斷對(duì)工藝的理解和大量實(shí)際操作后，能從根本上杜絕鉛封厚度不足、假焊、鉛封過(guò)熱等不良現(xiàn)象。

4 結(jié)論

針對(duì)由鉛封導(dǎo)致的擊穿故障和運(yùn)行線路檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的鉛封異常，對(duì)現(xiàn)行鉛封工藝進(jìn)行改進(jìn)、完善，并對(duì)安裝人員進(jìn)行考核。

a.通過(guò)預(yù)封鉛和鉛封2個(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)電纜附件尾管與電纜鋁護(hù)套的電氣連接。

b.預(yù)封鉛和鉛封過(guò)程溫度不超過(guò)150 ℃，時(shí)間分別控制在15 min和30 min以內(nèi)。

c.鉛封后至少冷卻1 h，才能移動(dòng)電纜。

d.用完善后的鉛封工藝對(duì)安裝人員進(jìn)行培訓(xùn)和初步考核，鉛封時(shí)間合格率在78.5%以上，鉛封斷面處密實(shí)的合格率達(dá)到85.7%。