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(duì)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(duì)目前電纜終端施工中常見(jiàn)電纜終端錯(cuò)誤制作方法及電纜終端常見(jiàn)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(lèi)號(hào)：TM711 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(mǎn)足在長(zhǎng)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(guò)電壓等。由于電纜終端制作安裝過(guò)程必須在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，各個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境各異，且終端內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電場(chǎng)集中，因此電纜終端制作對(duì)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(xiàn)路的安全運(yùn)行，在電纜及其附件故障統(tǒng)計(jì)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(huì)造成相應(yīng)電纜停電，隨之帶來(lái)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(xiàn)路中的最薄弱的一個(gè)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(xiàn)路零故障安全運(yùn)行，提高電纜線(xiàn)路的供電可靠性，總結(jié)電纜終端各類(lèi)事故發(fā)生的原因是十分有必要的。該文通過(guò)對(duì)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(guò)程中存在的常見(jiàn)問(wèn)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(guò)程中的制作水平，避免再次發(fā)生類(lèi)似事故。

1 電纜終端事故經(jīng)過(guò)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(hào)：26/35 kV戶(hù)外500～630 mm2，系2011年5月生產(chǎn)，于2012年8月安裝就位;電纜長(zhǎng)度100 m，電纜終端為冷縮式戶(hù)內(nèi)電纜終端，電纜一側(cè)接主變35 kV出線(xiàn)，另一側(cè)接入室內(nèi)開(kāi)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(chǎng)巡視，發(fā)現(xiàn)#2主變35 kV側(cè)電纜終端B相出現(xiàn)對(duì)地?fù)舸龤Ч收?，現(xiàn)場(chǎng)電纜終端完全燒毀，周?chē)梢?jiàn)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(wú)異常，運(yùn)維人員無(wú)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(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)電纜終端的外部尺寸設(shè)計(jì)合理，排除因外部尺寸設(shè)計(jì)不合理引發(fā)放電擊穿故障的可能;主變壓器和開(kāi)關(guān)柜都是室內(nèi)設(shè)備，故障現(xiàn)場(chǎng)氣溫干燥，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)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(shù)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(cè)故障可能是由以下幾個(gè)方面原因引起：一是電纜主絕緣開(kāi)剝時(shí)主絕緣表面刀痕過(guò)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(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高，最終引發(fā)故障。

由于故障相B相已經(jīng)無(wú)法判斷故障發(fā)生原因，對(duì)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(duì)電纜半導(dǎo)電絕緣屏蔽放電痕跡，對(duì)比非故障相進(jìn)行尺寸測(cè)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(guò)對(duì)比電纜終端標(biāo)準(zhǔn)化制作卡對(duì)電纜終端尺寸進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)電纜終端的開(kāi)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(kāi)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(méi)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(chǎng)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(chǎng)畸變，過(guò)高的電場(chǎng)強(qiáng)度導(dǎo)致在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)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(shí)電纜終端的制作工藝存在問(wèn)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(shí)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(shí)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(duì)兩側(cè)電纜終端全部進(jìn)行了重新制作更換，在制作過(guò)程中嚴(yán)格按照電纜終端的制作工藝對(duì)電纜終端進(jìn)行制作，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)合格后投入運(yùn)行。

2 電纜終端常見(jiàn)故障及防范處理

電纜終端種類(lèi)、形式、規(guī)格較多，質(zhì)量參差不齊，在施工過(guò)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(duì)電力電纜終端主要常見(jiàn)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?chē)挠参飺p傷，或施工遺留缺陷，造成對(duì)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(jiàn)的電纜終端機(jī)械損傷通常分為以下幾類(lèi)：（1）安裝時(shí)碰傷;（2）運(yùn)行時(shí)外力破壞;（3）環(huán)境惡劣老化等。在電纜終端的制作安裝過(guò)程中，應(yīng)配備電纜終端安裝專(zhuān)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(wèn)題

由于電纜終端施工工藝問(wèn)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(jiàn)的工藝錯(cuò)誤有以下幾種：銅屏蔽斷口處理不好、接地線(xiàn)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(duì)于電纜終端，電場(chǎng)最集中的位置是金屬屏蔽層的斷開(kāi)處，在金屬屏蔽層斷開(kāi)處造成電場(chǎng)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(kāi)處形成了高電場(chǎng)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(chǎng)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(duì)電纜終端金屬屏蔽層斷開(kāi)處電場(chǎng)畸變采用的手段是在屏蔽層斷開(kāi)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(chǎng)分布，降低金屬護(hù)套邊緣處電場(chǎng)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(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(guò)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(xiàn)與銅屏蔽接觸不充分，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)過(guò)熱燒毀;在處理三相終端分叉線(xiàn)接地線(xiàn)時(shí)，應(yīng)用恒力彈簧將接地線(xiàn)進(jìn)行固定，鋼帶鎧裝應(yīng)與銅屏蔽分開(kāi)接地，不得一點(diǎn)接地，兩條接地線(xiàn)應(yīng)錯(cuò)開(kāi)一個(gè)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(xiàn)應(yīng)被防水密封條緊密包裹，防止水分沿接地線(xiàn)滲入內(nèi)部。

（3）剝除電纜外半導(dǎo)電層時(shí)環(huán)切刀痕或縱切刀痕過(guò)深損傷電纜主絕緣，導(dǎo)致電纜線(xiàn)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(kāi)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(kāi)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(guò)程中要求最高的一個(gè)步驟過(guò)程，因此需要謹(jǐn)慎操作。采用這種處理工藝時(shí)，要求用刀剝除外半導(dǎo)電層時(shí)，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(shí)，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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)程中絕對(duì)不可以用打磨過(guò)半導(dǎo)電層或金屬的砂布來(lái)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(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，此外在電纜終端制作的過(guò)程中還應(yīng)特別注意保持工作現(xiàn)場(chǎng)的清潔，同時(shí)應(yīng)該盡可能將電纜終端制作時(shí)間縮短，電纜開(kāi)剝后一次完成，因?yàn)殡娎|開(kāi)剝后在空氣中時(shí)間暴露的越長(zhǎng)，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(yǔ)

這是一起典型由于在電纜終端制作過(guò)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(jià)是巨大的，得到的教訓(xùn)也是極其深刻的，通過(guò)對(duì)事故原因的深層次進(jìn)行剖析，對(duì)電纜終端的制作、現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)安裝制作電纜終端必須嚴(yán)格按照廠(chǎng)家提供施工圖紙及安裝手冊(cè)進(jìn)行電纜終端制作。安裝人員必須嚴(yán)格按照安裝手冊(cè)提供工藝進(jìn)行安裝，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督人員應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)制作管理，并做好現(xiàn)場(chǎng)制作質(zhì)量記錄，現(xiàn)場(chǎng)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(guò)對(duì)本案例故障進(jìn)行剖析，并對(duì)在電纜終端制作過(guò)程中容易遇到的問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的對(duì)策，給相關(guān)單位電纜終端制作施工提供了一定的參考。

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