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摘要：110kV电缆是供电系统中的重要组成部分，关系到供电系统的正常输电和供电。本文对一发生故障110kV电缆中间接头进行了解剖分析，分析了该电缆中间接头出现故障的原因，经分析，得出该电缆中间接头是由于进水，且安装尺寸不符而被击穿的。
关键词：电缆中间接头；故障；原因
0 引言
随着我国城市建设的不断发展，城市供电系统也取得了极大的进步，高压电缆在输电线路中的应用也越来越广泛。在供电系统中，高压电缆是重要的组成部分，若施工不当，则会有很大的可能造成电缆故障的发生，严重影响到供电系统的供电质量及供电安全。当前，110kV电缆中间接头故障时有发生，严重危害到供电系统的正常供电。对此，笔者对其出现故障的原因进行了分析。
1 故障经过
2015年2月12日00点36分，某110kV线路开关跳闸，接地距离2段、零序2段动作。A相接地故障，故障电流4.4kA，测距7.88km。该110kV线路为架空线－电缆混合线路，其中电缆有
A，B，C三段。由于A段是三段电缆的交点，因此选择在该处检测三段电缆的主绝缘电阻。首先选择最长的C段，检测时发现绝缘电阻表电压升不上去，判断其绝缘电阻存在问题，而其他两相均正常；为验证是否还有其他故障点，检测其他两段电缆的绝缘电阻，结果均正常，因此可以判断故障点存在于C 段。确定故障区域后，得知该段电缆的1#接头沟距离A段正好约300m左右，因此现场打开1#接头沟，果然发现A相绝缘接头长端铜壳和短端铜壳连接处已炸裂，如图2所示。
图1 A相故障接头.png)
2 故障中间接头的解剖分析
故障接头故障处如图2所示，预制件表面有一处已炸裂，掀开发现该位置处主绝缘表面有一个直径约为25mm的径向击穿孔洞，由此可初步推断整个故障过程为：由于某种原因，使得该处主绝缘被击穿，导致A相对地短路，强大的短路电流将外部铜壳最薄弱的点即铜壳绝缘隔断处炸裂。为研究绝缘击穿的原因，将接头逐步解体。
图2 故障接头击穿点.png)
（1）除去外部热缩管，发现铜壳绕包带材表面带有水分，如图3所示。
图3 短端铜壳.png)
（2）将铜壳切开并取下，发现铜胆内的填充胶没有完全填满，发生故障的那侧上方有空缺，如图4所示。
图4 解下铜壳
（3）切开预制件并取下，仔细检查发现该处主绝缘完全被击穿，铜心烧熔，该烧熔点应为故障的短路位置，如图5所示。
图5 量取击穿点与屏蔽口距离
（4）观察压接管，量取各部分尺寸并与安装图样对比，发现压接管一端距离主绝缘部分的长度比另一端多约18mm，导致两端屏蔽口之间的距离比安装图样多18mm，如图6所示。
图6 量取线芯压接尺寸
3 故障原因分析
中间接头发生故障的原因一般有中间接头产品质量问题、安装工艺不良以及外力破坏等。故障发生后经检查电缆通道全线保护完好，故障中间绝缘接头位于工井内，工井盖板及防盗设施无外力破坏现象，且近期天气晴朗，并无雷电过电压现象；查阅该中间接头的出厂试验记录，发现质量合格，将故障电缆送到厂家检验，没有发现有质量问题，因此可排除外力破坏及产品质量问题两种因素。在解剖过程中，发现铜壳外部带材有水分且安装尺寸与安装图样不符，现在对这两个因素进行详细分析。
（1）由于进水而击穿。如果水分进入预制件并侵入主绝缘内部，那么长时间在电场作用下，会形成树枝状的细微放电通道，然而剖开预制绝缘件，如图7所示，只有炸开的裂纹，并没有树枝状的放电通道；如果水分仅在铜壳表面，那么会引起接地端子锈蚀，接触电阻增大，长期发热导致故障，但是接地端子并无锈蚀，且接地方式为直接接地，故障之前检测环流较小，因此，排除进水的原因，铜壳外部带材有水分的原因可能是故障铜壳炸裂后进的水。
（2）安装尺寸不符。解剖过程中发现，由于压接管两端尺寸相差较大，导致两端屏蔽口距离增大，引起预制件与左端的屏蔽口搭接面过短，如图8所示。
图7 炸裂的预制件内部
图8 中间接头安装示意图
一方面，搭接面过短会导致该处的局部场强应力过大，某文献中半导电层与预制件搭接过短12mm，应力锥处最大电场强度为4.95MV/mm，本故障中过小16mm，最大场强强度会更大，而正常情况下电缆接头处的最大电场强度仅为0.6MV/mm，由图9可知该点击穿的位置正好对应于应力锥的位置；因此应力锥未起到均匀电场的作用，长期运行会引起该处绝缘老化；另一方面，中间接头的简单等效电路如图9所示，r表示面电阻，R表示体积电阻，C表示电容，搭接面过短使得会引起该处表面电阻r的增大，从而使得该表面处的电压会增大，电压的增大也会使得绝缘老化加速。
图9 电缆结构等效电路图
未按照图样施工，两端屏蔽口处距离过长使得预制件应力锥与一端屏蔽口搭接过短，引起该处的电场强度及表面电压增大，长期运行，绝缘老化击穿，从而导致此次故障。
4 结语
综上所述，该起电缆中间接头故障是由于电缆中间接头铜壳外部带材有水分且安装尺寸与安装图样不符引起的，这严重影响到了供电系统的供电质量。因此，在电缆安装施工过程中，施工单位要严格按照设计要求以及相关规范标准进行施工，同时还要加强对施工质量的监督管理，确保电缆施工的质量满足工程设计的要求，保障供电系统的正常供电质量。
参考文献：
[1]张文国.冷缩高压电力电缆中间接头故障分析及处理建议[J].电世界.2015（01）
[2]戴伟力.10kV电缆中间接头故障综述及对策分析[J].建材与装饰.2015（52）
论文作者:谭健财
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/18
标签：故障论文; 电缆论文; 预制件论文; 供电系统论文; 如图论文; 所示论文; 电阻论文; 《基层建设》2016年13期论文;