江波 陈松 黄凯 沙启伟 胡洋
（国网蚌埠供电公司 安徽省蚌埠市 233000）
摘要：电缆是连接输电线路和用电设备必不可少的组成部分，电缆的稳定性和可靠性是保证供电安全必要条件。电缆头是电缆的起点和终端，是电缆最脆弱的部分。为保证电缆可靠运行，必须进行耐压试验。分析在电气交接试验中交联电缆的耐压试验电缆头击穿故障原因，并在此基础上提出整改措施，以及一些合理化建议。
关键词：电缆；耐压试验；击穿分析
一、电缆头故障原因分析
1击穿故障原因假设分析
情况假设一：耐压试验不符合规范。
首先考虑到试验的耐受电压是否符合国家标准。此次被试电缆型号为26/35交联聚氯乙烯电缆，国家标准（GB 50150-2006）要求的试验电压为52kV，我们的串联谐振交流耐压装置完全按照国标进行参数设定；另外，为防止是试验设备原因导致试验超出试验标准要求，我们对试验装置的输出电压进行了测量，经验证符合试验要求。
情况假设二：冷缩头或电缆质量不符合规定。
电缆头击穿后不可修复，必须截断击穿部位更换新的冷缩头，现场未预备有备用冷缩头，考虑在现有冷缩头可能存在的问题，我们对电缆头的供货商进行了更换。冷缩头的安装完全按照已有的安装工艺进行，在冷缩头更换以后，我们重新进行了耐压试验，重新更换冷缩头的电缆耐压试验通过率为100%。由于新进冷缩头的安装工艺与前一批的工艺完全相同，所以我们判断安装工艺没有问题，再则在更换不同厂家的冷缩头后，电缆已经达到了试验标准，经判定，电缆本身的质量也符合要求，最后问题集中在了冷缩头上。
2冷缩头故障分析
所有电缆头均采用的是应力锥式的冷缩头，有关分析如下：
现场所用的电缆在每一相都带有一接地的铜屏蔽层，在电缆通电以后，在电缆线芯与铜屏蔽层之间会形成径向分布的电场。在电缆屏蔽层没有被剥开的前提下，电场只有从导体沿半径向铜屏蔽层的电力线，而没有沿导体线芯分布的电力线。
我们知道电缆头的制作必须先剥掉铜屏蔽层，在屏蔽层剥掉以后，会改变原来电缆的电力线分布，产生切向的电场，该电场在剥开的屏蔽层的断口最为集中，从而使断口处成为最容易击穿的部位。
电缆断口处的电力线过于集中，产生的电应力将很容易击穿电缆主绝缘。为了解决电场线分布问题，目前主要有两种方法：应力管和应力锥。
应力管是采用介电常数为20～30，体积电阻率为108～1012Ω·cm材料制作而成，安装电缆附件时，将应力管套在外半导电断口处，从而在断口处形成一个不同介电常数的界面，使电力线在这个界面上产生折射，从而达到疏散电场应力的作用；而应力锥是一种具有喇叭口几何形状的结构，是采用导电硅胶套，在工厂通过模具制作而成，它的作用和应力管类似。
我们工程现场采用的冷缩头是应力锥式，应力锥主要有三个方面，包括应力锥H长度、L长度和应力锥半径R对电场分布产生影响。
（1）应力锥的长度H对电场分布的影响。应力锥的长度H会对电场梯度的分布产生影响，电场梯度将随着H的增加而增加，H如果过大，将使得电场梯度过大，此时容易造成电缆损坏，因为缩短H有利于减小电场梯度，同时也有利于缩小冷缩头的尺寸。
（2）应力锥曲线长度L对电场分布的影响。延长应力锥的曲线有关电场的均匀分布。当曲线较短时，在沿圆锥曲线曲率半径最小的位置b会出现电场尖峰，这里便形成了电缆最容易击穿点；当圆锥曲线较长时，应力锥在b处曲率半径较大，电场能够平滑度过。
（3）应力锥的半径R对电场的影响。R过大或过小都会在b点出现电场集中。R过大，使得b点的曲率半径过小，造成b点电场集中；R过大，尾部靠近硅胶外套，使得外套表面电场加大，容易发生闪络现象，破坏绝缘。
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二、解决方案
事故发生时，试验单位严格按照《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-2006）规定进行试验。采用20～300Hz交流耐压试验，试验电压为2Uo、时间为60min，不存在超过试验电压和时问标准等情况，与试验过程无关。
鉴于以上分析及电缆头的制作经验，在施工中对35kV单芯电缆头进行了更换，并采取了以下措施进行改进：
（一）严格控制电缆头制作工艺
为提高高压单芯电缆终端头施工质量，应严格把关，电缆头的制作应由经过专门培训的人员制作。
1.将电缆校直、擦净，剥去外护套，铜屏蔽端头用PVC胶带缠绕固定。
2.将外护套断口处的铜屏蔽用砂带打磨干净，在距外护套断口10mm处用恒力弹簧固定接地线于铜屏蔽层上。
3.将外护套端口（末端50mm内）用砂带打毛并缠绕一层密封胶，将地线贴着电缆拉直后，用密封胶在地线外面再缠绕一层，做防水保护用，用填充胶填充钢铠及恒力弹簧问的缝隙，最后用PVC胶带将整个填充胶及密封胶包缚。
4.在护套断口往下50mm处收缩冷缩管，在冷缩管下端用扎线将地线扎紧；保留铜屏蔽20mm，外半导电层15mm，其余剥除，按端子的深度切除各相主绝缘层，用刀具将外半导电层倒角，使其与绝缘层平滑过渡，绝缘层末端倒45。斜角，从外半导电层断口往下75mm处用PVC胶带缠绕安装限位线。
5.在铜屏蔽上缠绕半导电带，搭接冷缩管和半导电层各5mm并和冷缩管缠平，用砂纸打磨掉主绝缘表面刀痕，并用清洁纸清洁，清洁时，从线芯端头起，撸到外半导电层，切不可来回擦，然后将硅脂膏均匀涂在绝缘层表面，外半导电层断口处多涂一些。
6.将终端穿进电缆线芯，并使终端端口和安装限位线对齐，逆时针方向轻轻拉动衬管条，使冷缩终端收缩。
7.插入端子并压接，将填充胶将端子的压痕缠平，且要使主绝缘断口处缠成斜坡，从端子端口到终端端口第二根加强筋处都绕一层密封胶，在密封胶上缠绕一层PVC胶带，最后，以终端第一个伞裙为起点收缩密封管。
注意事项：施工前应熟悉安装工艺资料，做好检查：附件规格应与电缆一致，零部件应齐全无损伤，绝缘材料不得受潮，密封材料不得失效，附件的结构尺寸符合产品技术要求；施工用机具应齐全，便于操作，状况良好。施工中严格按照安装指导书的工艺要求执行。剥除电缆绝缘层后，应打磨主绝缘层表面，要使其平滑过渡，并且没有半导体留下。因为电缆头施工中清洁与否是影响接头施工质量一个重要因素，所以施工过程中要特别保持清洁。另外在从剥电缆开始应连续操作直至完成，缩短暴露时问，减少空气中杂质、尘土、水分等对电缆头的影响。
（二）针对接地方式
因为在单芯电缆较长，通过的电流较大时，电缆不接地的一端产生的感应电压很高，容易危及人身及设备安全，所以只在电缆一端接地的接线方式适用的电缆不能太长。为了解决电缆金属屏蔽和铠装层两端同时接地所产生的环流，和一端直接接地，在另一端会出现过电压的矛盾，电缆金属屏蔽和铠装层应针对电缆长短和通过的电流大小采取不同的接地方式。根据洪湖站电缆线路不长，并且最大负荷时通过的电流也不太大的特点，我们在电缆线路一端采取直接接地，另一端经过电压保护器接地的方式。
三、防范措施
1.严格控制电缆终端头制作工艺，附件尺寸与待安装的电缆尺寸配合要符合规定的要求，屏蔽层切断处做到光滑、平缓，采用硅脂润滑界面，以便于安装，填充界面的气隙，达到合理分布电缆终端头的电场。
2.电缆及电缆附件在材质、结构及安装工艺方面必须选用技术先进、工艺成熟、质量可靠、能适应使用环境和条件的电缆及电缆附件。对劣质产品要坚决抵制，对用新技术、新工艺、新产品应重点试验，不断总结提高，避免类似事故的发生。
参考文献：
[1]熊信银，朱永利.发电厂电气部分[M].北京：中国电力出版社，2009.
[2]余健明，同向前，苏文成.供电技术[M].北京：机械工业出版社，2008.
[3]刘笙.电气工程基础[M].北京：科学出版社，2008.
论文作者:江波,陈松,黄凯,沙启伟,胡洋
论文发表刊物:《河南电力》2018年10期
论文发表时间:2018/11/16
标签：电缆论文; 电场论文; 应力论文; 缩头论文; 断口论文; 屏蔽论文; 耐压论文; 《河南电力》2018年10期论文;