摘要：通过对发生故障的220kV电缆中间接头进行解剖，推断整体预制绝缘件在绝缘中存在气泡或杂质等微小缺陷，在交流耐压试验中发生局部放电，最终发展形成贯穿性导电通道导至绝缘击穿发生故障，并提出加强现场安装管控等应对措施。
关键词：电缆中间接头；故障分析
引言
深圳供电局某220kV电缆线路对原有家族性缺陷接头更换新接头后，在进行交流耐压试验时发生接头击穿，经故障定位确定为该线路A相#5号中间接头发生接地故障击穿，故对此故障展开原因分析。
1工程概况
该220kV电缆线路于2012年7月投运，线路长度7.441km，为纯电缆线路；线路两侧终端均为户内GIS，电缆截面为1600mm2，原电缆中间接头存在家族性缺陷，故对全线接头进行更换，更换后故障电缆中间接头型号为YJJJI2-127/220-1×1600 mm2。
2故障原因分析
2.1 电缆解剖
1）接头所处电缆沟位于人行道上，沟内环境无积水等不良情况，该接头放生击穿后，抢修人员确定了故障相接头位置并将其切除。
图1未解部前中间接头
2）对切除故障相中间接头，检查电缆玻璃钢保护壳及内部AB胶情况，均无破损情况。
图2拆除玻璃钢保护壳
3）拆除玻璃钢保护壳，内部铜壳完好，尾部封铅及内部胶体没有发现击穿后焦化现象。
图3 拆除铜保护壳
4）拆除铜保护壳外部防水胶后，可见整体预制绝缘件上有一明显击穿孔，该孔位呈长条型不规则形状，长度约70mm，宽度为30mm的击穿通道，孔位处绕包的半导电带及铜屏蔽网已破损，预制件两端及其他部位无发现破损情况。
图5 击穿孔定位
5）从侧边对整体预制绝缘件进行解剖，从而保证不损坏击穿孔现状，解剖开后，检查发现两端应力锥位置完好，接头内表面无其它爬电痕迹，击穿通道由高压屏蔽管端部向整体预制件贯穿至接头外屏蔽层，在预制件内部形成了长度约为140mm的击穿孔。
图6 解剖整体预制绝缘件
6）将击穿孔处的预制件进一步解剖，通道内部的三元乙丙橡胶已出现碳化，对碳化部分清理干净后，可以清晰的见到内部的击穿通道，通道中间处可以见到一纵向的击穿裂纹，由内半导通过绝缘贯穿到外半导表面。
图7整体预制绝缘件断面
7）检查电缆主体部分，电缆半导电过渡位置及附近绝缘表面未见明显放电痕迹，高压铜屏蔽管及内部压接管连接正常，预制接头主体与两端电缆半导电层搭接尺寸于正常范围内，符合安装尺寸要求。
图8 电缆主体情况
8）对应接头预制绝缘件击穿点位置，电缆本体的绝缘端部有纵向的烧痕，像电缆半导电方向延伸，但未形成通道。
图9 电缆绝缘情况
2.2 试验检测
为对击穿情况原因进行更准确的分析，故进行故障接头材料性能的检测，对故障接头击穿点附近的预制绝缘件取样及切片、压膜等工序，开展了三元乙丙绝缘件机械性能、电气性能和电子放大镜观察等试验检测。
1）粘接强度检测：为检测该预制绝缘件高压屏蔽管端部位置处绝缘料与半导电料的粘接性能，在接头预制绝缘件高压屏蔽管端部处取样制作了数十片哑铃试片，采用拉力试验机分组进行了粘接强度检测，从检测结果可见，该处的粘接强度范围为6.66～7.78Mpa，满足国家标准GB/Z 18890.3 中对三元乙丙橡胶绝缘材料的抗张强度要求≥6 Mpa 的要求。
图10 粘接强度检测
2）电气性能检测：为检测该预制绝缘件高压屏蔽管端部位置绝缘料的电气性能，在接头预制绝缘件高压屏蔽管端部绝缘料处取样制作了椭圆形试片，并进行了绝缘料的体积电阻率和击穿强度的性能检测。从检测结果可见，切片位置绝缘料试片的体积电阻率平均值为9.79×1015Ω•cm，击穿强度平均值为32.2kV/mm，满足国家标准GB/Z 18890.3 中对三元乙丙橡胶绝缘材料的体积电阻率要求≥1×1015Ω•cm、击穿强度要求≥22kV/mm 的要求。
图11 电气性能检测
3）电子放大镜检测：为检查该预制绝缘件高压屏蔽管端部位置处绝缘料及绝缘料与半导电料结合处的质量，在接头预制绝缘件高压屏蔽管附近切片并进行了电子放大镜检测。从检查结果可见，切片位置高压屏蔽管处绝缘料与半导电料的结合质量完好无异常，绝缘料切片表面无任何杂质、颗粒等异常现象。
图12电子放大镜检测
2.3 原因分析
引起电缆接头故障原因主要有：产品结构不合理、原材料质量问题、现场安装问题及电缆接头偶然缺陷等原因。
1）向该附件厂家了解到，该种结构形式的接头至今投放市场运行已近十年，具有较长的安全可靠运行经验，其产品结构设计的合理性以及安全性、稳定性已得到充分的验证，因此，此次产品故障与产品结构无关，排除产品结构不合理的原因。
2）公司通过派员对该附件厂家电缆接头原材料进场检测报告进行检查，原材料满足标准规定，排除原材料质量问题原因。
3）检查电缆接头安装管控记录，均符合安装工艺要求，故障接头解剖过程中未发现电缆绝缘表面有爬电痕迹，预制绝缘件的内半导电屏蔽及应力锥部位分别与电缆线芯及半导电断口位置紧密准确搭接，线芯的压接均满足安装工艺要求，排除安装质量问题。
4）本次故障可能是由于产品绝缘内部有极微小的气孔或杂质等某种缺陷。在耐压试验过程中，因缺陷在试验电压下发生局部放电，至使缺陷不断扩大，直至超出该位置绝缘材料击穿强度后，导致电缆接头绝缘击穿。
3结论
综上分析，本次故障电缆接头预制绝缘件中因存在某些比较细微的缺陷，在出厂试验过程中该缺陷并未达到击穿或引起可检测到局部放电的程度，但在电缆接头安装后，线路交流耐压试验中，该处缺陷最终形成贯穿性通道造成绝缘击穿。此次电缆接头故障属偶发性击穿故障。
4应对措施
通过以上检测分析，此次故障为偶发性产品缺陷引起的电缆接头击穿，为确保已投运线路的安全运行，及电缆接头的生产质量水平的提高，建议采取以下几方面应对措施：
1）针对该公司已投入运行的电缆接头，建议开展一次在线局放检测，确保线路如有同样细小缺陷及时发现处理，后期对此次故障线路所有中间接头加装局放、环流在线监测系统，实时监测线路的运行情况，排查隐患，确保线路安全运行。
2）要求该公司加强产品的生产、检验、试验及安装等环节的质量管控，不断完善和优化相关生产工艺和检验流程；对出厂试验中不合格产品进行统计和原因分析，并进行相关研究工作，有针对性的提高产品检测手段和产品质量。
3）加强对现场安装过程的质量管控，施工现场须有甲方或监理人员对厂家和现场施工人员进行电缆接头制作全程管控，由于附件安装具有很强的专业性这一特点，所以对监管人员的技能水平也需有一定的要求，监管人员的技能水平可通过公司培训及考核制度进行提升；对于接头制作人员，除取得相应资质外，还需通过公司输电所的考核合格后方可参加施工；完善现场监管方式，使用网络的管控，对于所有工程项目，建立相应的微信群，将三方人员及相应领导邀请至群中，实现联合管控，将电缆附件安装的关键步骤及开线尺寸信息，在制作过程中，发送图文信息到微信群，由运行部门设专人监督；对于厂家及附件安装人员，应不断改进和完善施工方式，提高施工安装工艺水平，确保产品的安装质量符合要求。
参考文献：
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论文作者:黄有义1,禇学来2,何旭彬2,颜子桓3,王晨阳3,
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/1/15
标签：电缆论文; 故障论文; 屏蔽论文; 缺陷论文; 高压论文; 强度论文; 原因论文; 《基层建设》2018年第36期论文;