摘要：随着城市化建设的不断推进及厂区改造空间的越来越狭窄，原有高压架空线路逐渐被电缆线路所替代。但是，电缆绝缘问题导致的电缆终端故障率无法降低，一旦电缆终端绝缘故障，就会直接威胁到线路的正常运行。为了更好地分析电缆终端绝缘击穿问题，本文通过具体案例分析其击穿的原因和改善对策，希望对克服绝缘快速老化击穿有所帮助。
关键词：电缆终端；绝缘；击穿
引言
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，尤其是电缆终端故障率仍然偏高。某供电单位1a就发生了电缆绝缘故障23起，都是电缆终端绝缘故障，给线路运行造成了严重影响。电缆终端是电缆绝缘较薄弱的环节，降低电缆终端绝缘故障率，是保证电力电缆线路安全可靠运行的关键。
1、概述
电缆作为输电的重要手段之一，越来越多的应用于现代化的工厂企业中，而电缆终端头事故屡屡发生，严重危害到企业的用电可靠性。尤其是对于化工和煤炭企业甚至威胁到了职工生命安全。在做足本职试验工作的同时，克服人员不足的困难，毅然担负起所管辖变电站进出线电缆终端头的制作工作，2010年四季度共完成10kV电缆终端及中间接头5支，35kV电缆终端头12支，其中局属电缆抢修制头2次。
2、实例分析
某日，某动力厂35kV出线电缆A相（室外）终端头接地铜辫处绝缘老化击穿；某日，某自备电厂35kV出线电缆B相（室内）终端头接地铜辫处绝缘老化击穿。在发生故障后，35kV线路被迫停运进行检修，导致电力输送能力降低。针对该类故障，一般的处理办法是切除电缆终端头约1m的故障部分，然后重新制作电缆头。但是，重复数次后，电缆长度逐渐减小。为保证电缆余量，此时需制作中间接头，将其接长，或直接购买新的电缆。
3、故障原因分析
3、1屏蔽层断口电场分布发生改变
35kV单芯高压电缆每相线芯外均有一接地铜屏蔽层，输送负荷的芯线与接地屏蔽层之间形成径向分布的均匀电场，无轴向电场分布。在制作电缆终端头时，接线端子至接地铜辫焊接处之间的铜屏蔽层被切除，形成一个屏蔽断口，电场分布发生变，产生了轴向电场分量（沿导线轴向的电力线），电场向屏蔽层断口集中，此部位电力线分布也最密集，电场强度高，电力线分布如图1所示。
图1屏蔽层断口处电力线分布图
屏蔽层端部接地处线芯绝缘长期处在高电场强度环境下工作，此电场强度比电缆芯线其他绝缘材料所处工作环境电场强度要高，加速了屏蔽层断口线芯绝缘的老化，使其更易被击穿。另外，35kV为中性点不接地系统，当发生单相接地时，其相电压升至线电压，屏蔽层断口处电场强度将大幅提升，加速了断口处绝缘老化击穿进程。
3.2感应电流发热
表1线芯负荷电流与屏蔽层感应电流的关系
35kV高压单芯电缆通电运行时，在屏蔽层会形成感应电压，且随电缆长度和负荷的增加而增加。在线路发生短路故障、遭受操作过电压和雷电侵入波时，屏蔽层内会产生更高的感应电压，甚至击穿绝缘护层，造成人身和设备安全事故。如果屏蔽层两端直接接地，在屏蔽层与地之间形成回路，就产生感应电流，其大小可达线路负荷电流的40%以上，使整个电缆金属屏蔽层发热，产生电能损耗，加速电缆绝缘热老化速度。（集团）厂现在运5回35kV电缆（大约100m长）均采用两端直接接地，经试验检测发现，屏蔽层感应电流随复合电流的增大而增大，如表1所示。由于焊接原因，接地铜辫与屏蔽断口处的接触电阻较大，当感应电流经过焊接处时，将产生焦耳效应致其发热，加速接地处线芯绝缘的热老化速度。
以上两种原因，相互作用，加速电缆屏蔽层断口处线芯绝缘老化，形成绝缘薄弱点，当遇到某一过电压冲击时，此处绝缘易击穿，导致接地故障
4、对策探讨
4.1加装均压罩，改变电场分布
在电缆屏蔽断口处加装金属材质的均压罩（见图2）或均压环，用于分散屏蔽层断口绝缘处集中的电力线。均压罩成喇叭形状，底部内卷部分与电缆屏蔽层紧密连接在一起，改变屏蔽层断口（铜辫接地处）的电场分布，增大径向电场分量，降低轴向电场分量，降低屏蔽层断口处线芯绝缘所处位置的电场强度，减缓屏蔽层电老化速度，达到延长电缆使用寿命的目的。考虑到安装固定均压罩之后，妨碍应力管、绝缘管（加热收缩）安装工作的开展，可以改装均压环（针对35kV单芯YJV30－120型电缆，图7）3。在制作电缆终端过程中，将事先加工好的连接片（2片，用金属材料制作）头部与接地铜辫一起均匀地搭接在一起，并固定焊接，之后加装应力管热缩，加装绝缘管热缩，从电缆接线端子处套入圆环（金属材料制作）和绝缘支架，经电气试验合格后，将电缆上架固定，铜辫接地，将连接片尾部沿虚线处折叠与电缆轴向成45°角，并与圆环连接，再将圆环和绝缘支架连接，均压环安装工作完成，整体成喇叭形状。
图2均压罩构想图 图3均压环及绝缘支架构想图
4.2加装保护器，降低或切断流经接地铜辫的工频感应电流
如图4所示，将电缆一端接地线直接接地，另一端经保护器接地。保护器为一压敏电阻，护器上的感应电压较低时，保护器呈高电阻状态，阻断接地回路，限制流经接地铜辫的工频感应电流；当感应电压较高时，保护器呈低电阻状态，接地回路导通，避免电缆遭受短路电流及内、外过电压冲击时，在金属屏蔽层产生的感应冲击过电压，使电缆金属屏蔽层所产生的工频感应电流和过电压均得到限制，降低电缆正常运行时铜辫焊接处的发热，减缓电缆绝缘热老化速度，有效延长电缆的绝缘寿命。
图4电缆屏蔽层一端经保护器接地
5、注意事项
根据电缆终端绝缘故障诱因可看出，在电缆制作与测试环节，需严格按照规范来开展工作。（1）电缆制作从业人员应做好专业的培训，确保良好的职业素养，严格执行制作标准，避免隐患的存在。（2）强化电缆终端的维护保养及巡视；确保电缆终端接线端子密封，避免雨水侵入；增大电缆终端的弯曲弧度，避免过大的弯曲力损伤绝缘；在检修时，一旦发现问题，就及时解决，确保绝缘强度。（3）定期对绝缘开展检测，针对交联电缆，应做好交流耐压试验，防范直流耐压试验损坏电缆。（4）注重检测结果的比较分析，一旦发现异常，就需要加强监视，及时消除缺陷。
结束语
如果未及时发现偷跳，认为是出口接线端子未紧固造成异常现象，那么在允许装置投运后，若主35kv变侧失电，则会引起长线路带低压无功补偿装置运行，导致特高压系统电压升高，造成严重后果。为此，针对调试过程信号繁多情况，现场试验人员应对重要信号做好记录分析。
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论文作者:付伟峰,许军,梁马超,王静杰,吴晴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
标签：电缆论文; 屏蔽论文; 终端论文; 电场论文; 断口论文; 过电压论文; 感应电流论文; 《电力设备》2018年第29期论文;