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摘要：我国电力行业发展至今已经取得了非常不错的成就。随着城市建设的推进，高压架空线路逐渐被电缆线路所替代，但供电网的电缆绝缘故障率，尤其是220kV电缆终端故障率仍然偏高。
关键词：220kV电缆线路；终端故障
引言
随着我国整体经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，对于电力的需求与日俱增。由于电力电缆采用封闭式紧凑型结构，且绝大多数为固体挤塑材料绝缘材料，一旦发生故障往往存在定位难、修复周期长、停电损失大的问题。电缆线路由电缆本体及附件组成，而电缆附件是电缆线路的薄弱环节。
1220kV电缆终端故障原因
制作220kV电缆终端时，需要按要求剥去外护套、铠装层、绝缘层、屏蔽层、半导电层等，如果这些工作不符合规范，即使按要求制作电缆终端，端部的电场分布也会发生改变，进而引发电缆终端故障。具体不符合规范的工作包括:剥电缆外护套时，铜屏蔽受损，造成放电;剥半导电层时使用工具不当，划伤绝缘层，或半导电层残留在绝缘体表面，造成电场分布不均;铜屏蔽层断开处和半导电层断开处断面不光滑，引发放电;半导电层剥除后，清洁不干净，引发闪络放电。此外，安装附件时应力管半导电层与电缆半导电层搭接不紧密或未搭接上，出现气隙放电也是220kV电缆终端绝缘故障的一大原因。存在以上情况时，电缆运行受到运行电压，尤其是过电压的作用，电缆绝缘会下降，进而导致温度升高、介质损耗增加、有功电流增大，最终使电缆终端在绝缘薄弱处因丧失绝缘性能而击穿。
2220kV高压电缆终端概述
目前，220千伏电缆线路户外终端有瓷套式终端、复合套管式户外终端和预制干式户外终端，瓷套式电缆终端由于故障时对附近设备及人员易造成较大危险，其用量越来越少，目前应用较多的为复合套管式复合终端和全预制干式户外终端，其特点和区别如下。（一）复合套管式户外终端优点：a）具有瓷套式终端的全部优点，但其外绝缘由瓷套改为复合套管；b）复合套管由一个环氧玻璃纤维管外部覆盖耐气候的绝缘硅橡胶雨裙，具有优良的机械特性，可避免发生爆炸时对周围设备的损坏，具有优良的防爆性能；c）硅橡胶伞裙具有优良的耐污性、抗紫外线及良好的抗老化性能。另外由于硅橡胶具有良好的憎水性，即使表面污染相当严重，也很难发生污闪。缺点：重量偏重，安装繁琐。（二）全预制干式户外终端优点：a）干式户外终端选用优质的进口硅橡胶材料，在工厂整体成型，改善了电缆屏蔽切断处的电场分布，与复合套管式户外终端相比，结构得以大大简化，产品重量只有套管式终端的30%；b）安装极为方便，且安装位置灵活；c）终端为全柔性干式结构，不需添加任何绝缘剂，杜绝了漏油现象，且具有良好的防爆性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆缺点：柔性干式户外终端自持力不足，运行后易发生弯曲，需进行支撑。
3故障终端检测
（一）解体检查，对故障电缆终端进行解体检查，发现故障现象主要呈现以下特征:(1)终端接头封铅脱离，尾管炸裂;(2)三元乙丙橡胶预制件部分遗失，部分铜网剥离缺失;(3)在应力锥内部半导电零位线上2cm绝缘处发生击穿;(4)在应力锥内部击穿点上部出现裂痕，电缆绝缘表面碳化严重，并且出现烧痕;(5)击穿点部位绝缘外半导电层外翻，并且在击穿点背侧应力锥底部位置距离外半导电层末端55mm;(6)应力锥半导电层末端往下20mm和50mm处半导电层过渡段倾斜。（二）X射线检测，对解体后的电缆终端应力锥部位及电缆主绝缘进行X射线检测，结果所示:(1)电缆绝缘击穿通道，沿下部轴向方向倾斜，沟壑碳化区域未发现与线芯贯穿通道;(2)电缆撕裂面内部贯穿到铜芯，撕裂处与击穿点沿铜芯贯通。结合以往电缆故障分析经验，可能导致本次故障的原因主要包括如下几个方面:(1)电缆附件安装过程存在施工缺陷;(2)电缆本体存在质量问题;(3)电缆附件应力锥设计存在问题;(4)电缆附件应力锥材料存在问题。对现场电力电缆附件绝缘材料和应力锥材料进行性能分析，其均满足相应的电缆标准。电缆外半导层存在打磨不平现象，过渡不平滑。此外，根据电缆附件厂家提供的终端安装记录，电缆外半导电层外径测量值114．9mm，应力锥内径测量值为106mm，过盈量8．9mm，高于安装工艺要求11．2%(安装工艺为4～8mm)。
4故障原因分析
综合检测试验结果，外半导电层过渡处打磨不平、电缆附件应力锥过盈量超过技术文件要求。当电缆半导电过渡处打磨不平时，会导致电缆绝缘与应力锥绝缘交界面存在微小气隙，在220kV线路运行电压作用下会引起局部放电从而引起绝缘劣化，从而导致绝缘材料内部电树枝老化或者击穿现象发生;当电缆附件应力锥过盈量超标时，会导致应力锥在预扩张过程中形成机械损伤而导致电气性能下降。仿真发现，在应力锥、电缆表面贴合良好时，运行电压下应力锥、电缆主绝缘最大电场强度分别为4．6kV/mm、6．6kV/mm，均远小于对应绝缘材料的击穿场强，而应力锥、电缆表面贴合不良交界面存在微小气隙时，运行电压下气隙内部电场强度为9kV/mm，大于空气3kV/mm的空气击穿场强，表明运行电压下气隙内部存在放电现象。在上述因素的综合作用下，电缆主绝缘与电缆附件应力锥交界面局部放电现象增加、电缆附件硅橡胶预制件绝缘性能下降从而引发该处绝缘击穿导致电缆终端故障。
5220kV电缆线路终端故障防范措施
（1）新建电缆线路终端采用安装平台安装。针对目前220kV终端安装位置较高的情况，新建220千伏电缆线路，采用户外终端时建议采用安装平台，平台高度距离地面9-11米，并使电缆终端可靠固定。电缆线路交接试验在电缆终端吊装完成后进行，具备条件时，电缆终端的安装制作在平台上进行。（2）在运电缆线路，根据柔性电缆终端外形特点，制作专用模具用于提升柔性终端，通过检查电缆绝缘屏蔽层断口与集流环之间的距离，间接判断正常情况下应力锥与绝缘屏蔽层是否有效搭接，防止此类故障的再次发生。
结语
电缆终端应力锥、电缆表面贴合不良、交界面存在微小气隙时，在运行电压下，气隙内部长期放电引起主绝缘破坏是造成电缆故障的原因。建议加强电缆终端制作单位工艺技术水平，切实提高电缆附件现场制作质量;加强电缆终端制作现场技术监督工作，仔细核查应力锥尺寸过盈量、电缆外半导电层过渡平整性等关键技术参数;针对同批次在运电缆终端进行排查，重点筛查应力锥过盈量等技术参数;对发现的应力锥过盈量严重超标的电缆终端，采用电缆局放重症监护等装备进行局部放电情况实时监测，发现局放量有增大趋势时，应及时进行更换。
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论文作者:李亮
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/1
标签：终端论文; 电缆论文; 应力论文; 故障论文; 户外论文; 电缆附件论文; 电场论文; 《防护工程》2018年第35期论文;