梁家瑞
广东电网有限责任公司肇庆供电局 526060
摘要：近年来，肇庆电网发生的事故及故障统计结果表明，产品质量问题和安装质量问题仍是当前电缆故障的主要原因，本文针对110kV电缆中间接头主体击穿故障进行分析并提出改进措施。
关键词：110kv电缆；中间接头；故障分析
随着城市的发展，电力电缆由于其占地面积少，不影响景观等优势，逐渐取代架空线路，新投产电缆线路日趋增多[1]。但由于电缆及附件制作过程复杂，施工要求高，随着电力电缆投产数量的增加，电缆附件故障也有增长趋势。其中在2013年，我区就发生多起在竣工耐压试验时绝缘击穿的接头故障。因此，针对发生的故障进行深入分析，找到故障原因，采取有效措施降低故障率，对维护电力电缆工作的良好运营非常有必要。
1 线路概况
2013年，肇庆供电局新建110kV电缆线路进行竣工耐压试验时，试验前测量绝缘电阻为30000MΩ，谐振频率设置为36.74Hz，然后手动增加电压，当增至90kV（1.4UO）时试验设备装置突然跳闸并显示放电保护动作，B相接地故障；对全线进行故障点查找，发现#2工井中间绝缘接头发生放电击穿。
该电缆线路由一段于2012年8月投产的电缆和新建一个交叉互联段组成，全长2000多米。故障接头位于新建交叉互联单元，故障接头型号为YJJJI2-64/110-1×800，整体预制绝缘件材料为EPDM（三元乙丙橡胶）；全线采用管、沟敷设，中间接头为进口产品。
2 故障分析
2.1 整体预制绝缘件结构及生产过程
整体预制绝缘件由两侧应力锥、中间内嵌导体屏蔽和上述两者间的绝缘部分以及外屏蔽构成。
EPDM整体预制绝缘件的生产过程主要由以下两个步骤完成：
⑴分别生产半导体屏蔽罩部分及两侧应力锥；
⑵将半导体屏蔽罩部分及两侧应力锥安装于总装模具，高压注射绝缘胶，并进行硫化，形成整体预制绝缘件。
2.2 解剖过程
⑴故障前后，中间接头的玻璃钢保护壳完好无损，打开玻璃钢保护壳并去除防水胶，中间接头铜套保护壳完好；
⑵将铜保护套去除，清除铜屏蔽网和绝缘胶带并做清洁，可见整体预制绝缘件的绝缘端部有一开裂长孔，长径方向40mm，短径方向10mm。
⑶将整体预制绝缘件解剖开，可见自导体铜屏蔽罩往电缆外半导电端口的电缆绝缘表面有一浅凹痕，但未到达电缆外半导电屏蔽端口，导体铜屏蔽罩端部有一长径约3mm的凹坑；
⑷去除导体铜屏蔽罩，复核安装尺寸，结果显示符合安装要求。
⑸将整体预制绝缘件解剖开，可见在导体屏蔽端面内侧约17mm处起开裂至应力锥端面，整个开裂面没有严重的烧损痕迹，整体预制绝缘件的绝缘端部有一开裂长孔。
⑹将整体预制绝缘件解剖开，在非故障侧的应力锥，可以看到明显的三处缺陷两种类别。缺陷1为严重缺陷，绝缘胶侵入应力锥内部，将应力锥锥面曲线截断，形成两个非常尖锐的断口；缺陷2从外部侵入应力锥内部形成一个小凹坑，未穿越应力锥曲面，不影响应力锥锥面曲线。
⑺沿预制绝缘件开裂处进行剖切，可见应力锥弧线中部起，往半导体屏蔽管方向有一明显的击穿通道。同时，在距半导体屏蔽管部约2mm处，有一个长径约2.3mm的黑色焦物，该黑色焦物的周边绝缘未有被损痕迹，因此可确认黑色焦物为产品生产过程中剩留在绝缘中的杂质。
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2.3 原因分析
首先，从解剖情况看，整体预制绝缘件内表面在应力锥起角线与半导体屏蔽管端部未存在严重的烧蚀，而整个表面开裂，应力锥部分开裂穿透；应力锥往半导电屏蔽管部分开裂深度也几近穿透程度；同时电缆的表面也仅表现为轻微的浅凹痕，该浅凹痕自半导体屏蔽管端部起往应力锥方向未达应力锥起角线，无完整电缆绝缘表面或整体预制绝缘件的内表面放电通路；击穿通道位于整体预制件的绝缘内部，为内绝缘击穿。
其次，从非故障侧应力锥存在严重缺陷现象可以判断，在高压注射绝缘胶的生产过程中，故障侧应力锥也可能存在如以上所述的缺陷2类型缺陷，绝缘胶侵入应力锥改变应力锥曲线，该处存在尖角。加压后该缺陷处电场发生严重畸变，在试验电压下即发生击穿。在击穿通路附近有杂质，也可能存在杂质附着于应力锥表面，加压后该杂质处电场很强，杂质首先被击穿，从而导致在试验电压下整体预制件的绝缘内部击穿。事故发生后，该类缺陷随故障烧蚀而消失，变成故障通路。
综上分析，此次故障是由于整体预制绝缘件存在严重质量缺陷，杂质或绝缘胶侵入应力锥，使应力锥曲面受损，形成尖锐端部，竣工试验时在高电压作用下缺陷处的电场发生严重畸变，并引起电场集中造成局部放电，继而发展形成贯穿性导电通道造成绝缘击穿。
3、故障对策
⑴选用质优、先进、可靠的电缆附件
为了减少电缆接头出现故障的机率，必须采用技术先进、质量合格、工艺成熟的电缆附件。要坚决的抵制假冒伪劣和质量差的电缆附件，避免为了节省资金而采用不合格、便宜的材料。另外还要对新工艺、新产品进行试验，从而防止电缆接头出现故障。
另外，还要选择可靠而稳定的连接金具。比如选择接线端子的时候，尽量要选择堵油型，因为这种端子的截面非常大，不但能够减少发热的机率，还能够有效的防止受潮。而连接管则应该采用紫铜棒，规格和尺寸必须符合交联电缆线芯的直径相符。
⑵对工作人员进行有针对性的培训
因为施工人员的技术和水平参差不齐，再加上接头的接触力和实际接触面积会随着接头的运行而发生变化，所以电缆发生故障的原因也会有很多，这就需要工作人员具有丰富的经验和高超的技巧。因此，必须对工作人员进行有针对性的培训，使工作人员的技术和水平达到工作需要，并且能够认真、负责、仔细的对待电缆施工、维护工作。另外还要制定一系列的操作规范，让工作人员根据规范来进行操作，同时加强对质量的控制，从而保证电缆能够安全的运行[2]。
⑶处理好接头
为了保证接头的安全性、稳定性和可靠性，必须正确的进行密封和机械保护。为了防止接头的内部渗入水分和潮气，必须要在接头的位置搭砌接头保护槽，另外还需要安装水泥保护盒。这样才能处理好接头，使接头的使用寿命更加的长。
⑷金属屏蔽和接地处理
金属屏蔽在电缆和接头中的作用非常重要，它可以传导电缆故障短路电流，同时屏蔽电磁场对附近通讯设备的电磁干扰。在运行的时候，金属屏蔽在良好的接地状态下会处于零电位。等到电缆在发生故障以后，它只能在极短的时间内传导短路电流。应该将接地线进行科学的焊接，两端盒电缆本体上的金属屏蔽以及铠装带也要科学的焊接，最后要保证终端头的焊接牢固可靠[3]。
⑸外半导体屏蔽处理
外半导体的屏蔽很重要，它能够在电缆和接头绝缘外部起均匀电场的作用。它和内半导体的屏蔽作用是相同的，在电缆和接头中起着非常重要的作用。外半导体端口必须除了要整洁均匀以外，还要和绝缘平滑过渡，并且在接头增绕半导体带，使其和电缆本体外半导体屏蔽搭接相连通。
⑹合理的连接导线
导线的连接必须保证足够的机械强度，而且连接的地方不能出现尖角，中低压电缆导体的连接常常用的是压接。在进行压接的时候，必须注重这几点，第一，要选择合适的导电率，以及机械强度能够满足要求的导体连接管。第二，压接管径和被连接线芯外径的配合间隙一般在1至1.2毫米之间。第三，在压接以前，要在导体外表面和连接管内涂一层导电胶，而且还要采用钢丝刷来将氧化膜破坏掉。第四，用锉刀或者砂纸对连接管和芯线导体上的尖角和毛边进行打磨，直到打磨光滑为止[4]。
4 结束语
电缆中间的接头，是输变电电缆线路中非常重要的一个部分，为减少由于产品质量造成的电缆故障，必须使用良好的电缆接头，首先，附件生产厂家应加强生产过程中半成品质量的中间检测管控，并对产品进行耐压试验及局放试验，有效地发现存在缺陷的产品，杜绝存在缺陷的产品出厂。其次，供电企业应加强竣工验收工作，严格把关，杜绝带缺陷设备投入运行。从而保证供电系统安全、经济、可靠的运行，避免出现停电、断电事故，同时也为供电企业带来经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]江日洪.交联聚乙烯电力电缆线路[M].北京，中国电力出版社，2008.
[2]谭肇斌.交联电缆接头故障原因分析及处理措施[J].科技资讯，2011，（10）：147-147.
[3]张东斐，唐庆华，朱利军.110kV国桥线电缆接头故障分析及处理[J].高电压技术，2007，33（12）：208-210.
[4]张建文.电气设备故障诊断技术[M].北京，中国水利水电出版社，2006.
论文作者:梁家瑞
论文发表刊物:《基层建设》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/9/30
标签：应力论文; 电缆论文; 屏蔽论文; 故障论文; 半导体论文; 缺陷论文; 导体论文; 《基层建设》2015年5期供稿论文;