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摘要：对一起近期发生的220kV交联聚乙烯高压电缆中间接头故障及抢修情况进行了简要描述。通过对故障接头进行详细解体分析，认为安装人员在施工时对中间接头铜壳内灌筑的防水胶（A/B液体的混合液）搅拌不均，短时间内未能达到固化状态，导致接头受潮可能是造成接头故障的主要原因。根据城市高压电缆发展现状，为有效减少因安装质量造成的电力电缆意外停电事故的发生，本文从施工质量管控、竣工验收及检修管理等方面入手进行研究，并提出了相应的电缆及通道运行管理策略和电缆状态检修策略。
关键词：高压电缆；接头故障；安装工艺；运检策略
0 引言
2013 年12 月31 日11时46分，某220kV电缆线路两侧两套主保护动作，开关跳闸，重合闸停用。故障相A相，测距A变电站8.5km。12时30分运检部门报告全线线路故障特巡未发现异常。13时29分，该条线路由热备用转检修状态，运检部门开始实施故障测寻及故障处理工作，经查寻故障点位于32#中间接头，接头为国产某品牌附件（以下简称G品牌），于2014 年1月2日凌晨修复。该220kV电缆线路从B变电站出线至21#铁塔，再以架空线至A变电站。其中电缆全长共20.721公里。其中一段电缆型号为YJLW-127/220-1*1200，国内某电缆厂生产，中间接头共12组，为日本某品牌附件（以下简称Z品牌），2005年投运，2006年7月该线路2#工井曾发生B相接头击穿故障。另一段电缆型号为YJLW-127/220-1*2500，国内某电缆厂生产，中间接头共31组，其中日本某品牌附件（以下简称T品牌）20组，G品牌附件11组，2011年投运。事后，对故障接头进行解体。
1、故障及解体情况
为查清本次事故原因，2014年1月13日下午，相关部门和部分厂家召开会议，对电缆进行故障解体分析。
1.1故障点外观
故障发生接头工井位于市区某主干道路旁绿化带内，抢修前电缆盖板无松动等外力破坏痕迹；接头故障点周围也无划痕、压痕等外伤，故障点呈现为规则的圆形孔洞。从外观初步分析，放电通道从内往外发展，短路电流经铜壳接地后击穿电缆。
1.2 安装尺寸核对
经过现场核对，各种尺寸均满足安装图纸上的要求。
1.3 铜壳封铅核对
故障点侧的铅封由于受接地电流击穿时的冲击力影响，有开裂现象，但两端铅封均无大的移位，也排除了电缆两端受拉力引起的电缆故障。
1.4 故障点附近受潮情况
断掉接地电缆，拆除绝缘护层对IJ侧铅封部位进行确认，无进水现象，铅封质量完好，故障点附近金属护套无腐蚀痕迹，不存在受潮情况。为方便拆卸，将电缆从铜壳出切断，在断面对电缆及铜壳，防水胶进行了确认，无异常现象。
1.5 故障点解剖情况
将电缆连同绝缘部件从铜壳中取出，剥去接头表层所覆盖的带材，测量击穿点位置及绝缘体部件的长度：击穿点位置距IJ侧绝缘体端部230mm；绝缘体长度705mm。由于击穿能量释放，绝缘体解剖时发现最终位置与初始安装位置有40mm的位移。
图5 绝缘因能量释放产生40mm位移
击穿侧绝缘体端部严重变形，绝缘体由于移位已经窜至包带以上位置。将绝缘部件沿及穿孔侧向轴向剖开，可看到绝缘体相对电缆的位置发生了偏移，尺寸约为35mm，由此可判断绝缘体在初始安装位置是正确的。
解剖发现半导电带有裂口。将半导电C带割开，对应击穿孔位置的连接管已有2cm的灼烧点；另一裂口处对应连接管的位置无异常。由此判定，另一处C带裂口为击穿时造成。
两侧电缆半导电断口尺寸为675mm，标准要求为674±5mm，电缆绝缘外径IJ侧113mm；NJ侧111mm，标准要求为112mm，故障接头尺寸符合图纸要求。
两侧电缆的绝缘上有爬电痕迹，但并未形成通路，判定击穿时由于能量瞬间释放，使绝缘体与电缆绝缘表面脱离造成爬电；
而通过对绝缘体外部绕包带材观察，发现击穿点位置周围有未固化的防水胶存在，将绝缘体外表面的绕包带材割下后，发现击穿点周围防水胶已经透过带材到达绝缘体表面。
2 故障原因分析及整改建议
通过对故障电缆接头的解剖，相关部门技术专家对本次电缆故障做了如下分析：
抢修前32#接头工井电缆盖板无松动等外力破坏痕迹，接头故障点周围也无划痕、压痕等外伤，故障点呈现为规则的圆形孔洞，排除外力破坏引起的电缆故障；通过解剖对铜壳封铅位置测量观察，发现两端铅封均无大的移位，排除了电缆两端受拉力引起的电缆故障；通过解剖后的各关键尺寸数据核对，排除了安装尺寸偏差导致的电缆故障。
而导体连接管上对应击穿点的位置仅有2cm大小的痕迹，绝缘体表面有大面积的灼伤现象，与常规的电缆附件击穿有很大的差异。判断是从外至内诱发的击穿事件。
根据击穿点周围存在未固化防水胶且防水胶已经透过带材达到绝缘体表面判断，安装人员在施工时存在对中间接头铜壳内灌筑的防水胶（A/B液体的混合液）搅拌不均，出现防水胶短时间内未能达到固化状态的情况，再加上绝缘件端口的包带搭接不严密，导致未固化的液态通过空隙渗入到了绝缘件表面，长时间接触后防水胶腐蚀绝缘件的半导电层，破坏了均衡的电场分布，形成放电通道导致击穿。
由此判断，中间接头附件安装人员安全意识不强，技能水平不高是引起本次故障的主要原因。而电缆中间接头受潮则是造成本次电缆故障的直接原因。中间接头受潮后，金属护套、金属护套内部的绕包铜丝布以及绝缘表面半导电屏蔽层陆续发生腐蚀情况，在绝缘表面半导电屏蔽层（其主要作用为均匀电场）受损部位出现电场畸变，主绝缘出现电腐蚀情况，最终导致击穿故障的发生。
针对本次故障，会议提出了如下整改建议：
1、各附件厂家在安装工艺中明确规定防水胶的配比及搅拌时间，附件现场安装人员搅拌防水胶的时候，同组安装人员对材料数量及A，B料的配比进行确认，并对搅拌时间进行控制。达到混合要求后，再将防水胶注入铜壳。施工单位应加强对现场操作人员的监督。
2、G厂家针对此次电缆故障，应从源头入手，借鉴其他附件厂家的经验，对接头绝缘体端部采用的F-Co No.2号带进行更新换代，解决2号带材在变径部位不易拉伸，从而造成绕包时容易出现缝隙的现象。
3 提升电缆附件运行质量策略研究
据不完全统计，高压电力电缆本体故障超过80%发生在接头或终端位置，而其中近一半是由于施工工艺控制不严格导致，因此提高电力电缆运行质量关键是要提高电缆附件的安装及运行质量，主要有以下几项措施：
（1）严格施工质量现场管控。抓好电缆附件安装质量的过程管理，严格实行过程记录制度，实现电缆设备安装过程可追溯。同时严格开展安装过程监管与质量管控，对电缆各层开剥尺寸、接管押解处理、附件套装等关键工艺除做好数据记录，并以现场照片形式进行记录，作为必要的工程竣工资料移交运维单位。
（2）规范工程竣工验收流程。根据电力电缆竣工验收规程，按要求严格实施交流耐压试验，并同时对被试线路进行局部放电测试，以排查附件安装过程中是否存在杂质、划痕或毛刺等击穿隐患，严格审核竣工试验记录，确保按标准执行。
（3）加强线路检修消缺管理。结合带电局放检测、接地环流、红外测温等带电检测手段对电缆运行状况进行监控，根据测试数据判断电缆健康状况并制定差异化的状态检修策略，确保电缆缺陷及时发现，及时控制，及时消除。
4 电缆运行维护和检修建议
全力提高电缆及通道的运行质量，是保证城市电网安全可靠运行的基础，提高城市电力电缆安全运行水平应主要做好防外力破坏、电缆通道管理、技术创新等方面工作。
（1）加强对输电线路防外力破坏危险点的全过程监督管控，明确管控主体，落实管控措施，形成分层负责、逐级监督、互相联动的工作新格局。
（2）积极落实各项特殊区域管理措施。全面排查通道易塌方区、电缆终端塔、T接平台树竹生长区以及强化外力破坏易发区的安全隐患并制定相应预控措施。
（3）深入开展电缆专业技术创新管理工作，结合电力电缆在线局部放电测试、在线环流检测、线路线芯测温等多种在线检测手段，实时监控电缆运行状况并合理评价电缆绝缘健康水平。
（4）加强电缆安装管控，抓好电缆附件安装质量的过程管理，严格实行过程记录制度，实现电缆设备安装过程可追溯。同时严格开展安装过程监管与质量管控。
5 结语
随着社会经济的发展和城市建设步伐的加快，工农业生产及人民生活的用电量日益增加，对电力的需求量日益增加，要求电网的安全运行水平也越来越高。电力电缆终端、中间接头等附件作为电缆线路的重要组成部分，其安装质量直接影响着电力电缆运行水平，因此，研究如何提升电缆附件安装工艺质量，并制定的电缆线路及通道的精细化运维检修策略，对提升电力电缆安全稳定运行水平有着重要意义。
参考文献：
[1]吴明祥，包建强，黄宏新，王建明.一起220kV电缆预制式中间接头击穿故障及其原因分析[J].高压电器，2010，46（5）：95~97
作者简介：
洪晓东，1986—，男，硕士，技师，杭州供电公司，主要从事电力电缆检修管理相关工作。
赵明，1979—，男，本科，技师，杭州供电公司，主要从事电缆运维检修管理相关工作。
袁丽铭，1987—，女，硕士，技师，杭州供电公司，主要从事电缆安全质量管理相关工作。
论文作者:洪晓东1,赵明1,袁丽铭2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/25
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