高壓電纜中間接頭故障原因及防范對策

【摘要】在城市和大中型企業的供電系統中，越來越多地采用電力電纜輸配電。當供電距離較長時通常在線路上要出現電纜接頭，多年的運行經驗顯示90%以上的電纜運行故障是由接頭故障引發的。本文以兩起事故為例，通過對故障的深入解剖分析，確定原因均是施工工藝不良所造成。

【關鍵詞】電纜故障;電纜接頭

【中圖分類號】TM247【文獻標識碼】B【文章編號】1005-1074(2008)07-0255-01

電廠高壓設備分布在全廠各個不同部位，都采用電纜供電方式，因電纜長度不等，高壓電纜的中間接頭就隨之出現。而電纜絕大部份敷設在地溝中，加之施工人員不嚴格執行施工規程，造成電纜溝積水、積泥，電纜排放無序、堆放零亂、維護困難。運行時間一長，中間接頭故障就容易發生。

1案例概況

220 kV東南線電纜型號為YJQ03-1*1600mm2，線路長0·85 km，線路中段位置有一組中間接頭。1997年10月產自法國阿爾卡特公司，附件由法國阿爾卡特公司配套提供，終端頭、中間接頭均產自比利時。電纜線路敷設安裝工程于1999年6月開始，由阿爾卡特電纜公司采用交鑰匙方式負責施工，國內某電業局派技工配合協助。1999年8月4日23點北南線帶電試運行，于99年8月5日凌晨1點18分故障跳閘(電纜帶電2.3 h)。經檢測，A相芯線對鉛護套絕緣電阻為130 kΩ，鉛護套對地為5 GΩ，其余兩相絕緣正常。聲測法發現A相中間接頭有明顯的放電聲。確定該中間接頭單相接地故障。

1.1電纜接頭結構

電纜接頭結構（圖略）。

1.2解剖故障接頭，過程現象描述①中間接頭外觀完好，無外力損傷。②剝除外部絕緣桶和由液態樹脂固化后形成的填充樹脂層。③劃開熱縮密封層，露出鋁合金套外殼，可見鋁合金套外殼有一條縱向凹槽，長400 mm、寬40 mm、深20 mm。安裝接頭時無此變形。④鋸開鋁合金套外殼，流出內部填充的石英砂，可看到石英砂呈灰白色。而在安裝時石英砂是沒有一點雜質的純白色。流出的石英砂是干燥的，表明接頭沒有因密封不良而受潮。⑤切開鋁合金套外殼，發現三元乙丙橡膠預制件外的銅網帶及鉛帶屏蔽層已被燒化。⑥預制件端部(接頭短側)有一8 mm擊穿孔。剝除已被燒焦的銅絲網帶。⑦用刀破開預制件，清潔其外殼。⑧切開預制件后，發現擊穿孔的內表層有一個長100 mm、寬10 mm的擊穿溝槽。⑨沿電纜本體絕緣表面有多個樹枝狀放電通道，表面呈黑色，且有多點熔化的鋁膜。距導體連接中心靠南門變側200 mm處主絕緣上有一擊穿孔，孔徑2 mm，孔深20 mm。故障的中間接頭電纜鉛護套端部已嚴重燒化。⑩導體連接處屏蔽罩表面燒熔面積達1/4~1/5，深約1 mm，另有一2 mm×20 mm穿透孔洞。屏蔽罩縫隙內充滿半導電填料。

1.3故障放電通道分析從以上現象可看出，故障放電通道是從接頭導體連接處開始，沿著接頭短側XLPE絕緣外表面，到預制件的應力控制喇叭口絕緣逐漸薄弱處某一點(實測，該點距應力控制喇叭口根部100 mm)，擊穿喇叭口絕緣。大電流引起三元乙丙橡膠預制件內部部分炭化，進而從擊穿點到應力控制喇叭口根部形成內部沿面放電通道，故表面留下一個長100 mm、寬10 mm的擊穿溝槽（略圖）。

1.4故障放電形成原因分析回顧施工過程，監理人員曾發現電纜接頭導體連接處，鋁合金屏蔽罩內填充的液態膠狀半導電樹脂太滿，壓緊屏蔽罩時，半導體樹脂從邊側細縫擠出。廠家安裝人員雖有擦抹，但是否擦凈，我方表示疑慮;廠家安裝人員回答“沒問題”。分析認為：①導體連接處鋁合金屏蔽罩內，液態膠狀半導體填料因填充太滿而溢出;②在半導體填料未固化時，移動三元乙丙橡膠預制件，將半導電填料帶至電纜主絕緣表面，引起沿面放電。這是施工時廠家安裝人員工藝存在的明顯缺陷，引發的故障。

2案例概況

某核電廠近年來發生了多起電纜故障。該廠4，5，6號循環水泵電機電纜有效長度分別為700，800，800m，均敷設在露天的電纜溝中，其中有一段約400m長的電纜溝嚴重積水，運行電流在120A左右。由于水泵出力不夠，在1997年底，5，6號循環水泵大修時，對泵增容，更換了葉輪，這時電機運行電流增至168A左右，在間斷運行約2個月時發生了故障，而故障點就在積水電纜溝內的中間接頭處。

2.1故障點現象①凡擊穿造成單相接地的故障點，燒焦程度不夠明顯，只有爬、放電痕跡。因中間接頭固定外殼套模被燒穿而造成相間短路的，均損壞嚴重，大塊面燒焦，絕緣填料有裂紋或炸開。②中間接頭的外殼模型接合面不嚴實，有裂縫現象，造成環氧樹脂外泄、敲擊時發出“咚、咚”響聲，好象空心。③剖開外殼套模型，環氧樹脂填料易碎，振動或敲打則使整個電纜頭出現裂紋，填料出現塊狀或顆粒狀的松動。④故障電纜中間接頭中均滲水。

2.2故障原因分析從上述電纜發生故障的特征和它的故障點現象，不難發現，5起故障，4起發生在電纜中間接頭，一起在終端接頭，投人運行時間最長的也在5年內，每次發生故障時用電設備都經過一段特殊的運行方式和較惡劣的運行環境。通過認真地綜合分析，確認故障原因如下：

2.2.1制作工藝欠佳①環氧樹脂與石英填料攪拌不勻，填料與樹脂有明顯的分層點。②澆制時所取環氧樹脂、石英填料、苯二胺固化劑的比例不恰當，注模速度過快(這使模型中間的空氣未能完全排除)或溫度掌握不當，造成環氧樹脂混合物絕緣體中間夾有氣孔。③密封性能差，模型接合面可泄人水、氣，造成整個電纜頭運行溫度變化大，使絕緣強度下降。④直通鋁壓接管與導線壓接不實，檢查發現壓接鉗的壓齒深度不夠(經驗數據:導線150mm2，選直通鋁壓接管外經240mm，壓齒最少4排，壓人深度12mm才適宜)，接觸不良，導致運行中過熱，加快了電纜中間接頭的老化。

2.2.2運行環境差，維護力度不夠①由各種原因所致，電纜溝內常積水、積泥，加之維護不及時，有少量電纜常浸泡在水中或埋在泥中。②施工欠妥，留下后遺癥，電纜層架過短(0.5m)，堆積動力電纜10余根，又都是發熱源，溝窄不易散熱。

總之，電纜中間接頭的故障絕大多數是因為制作工藝欠佳造成。所以我們要在提高制作工藝水平的基礎上嚴把質量關，避免故障的重復發生。

3參考文獻

1王錕明，楊黎明，饒文彬.110KV交聯聚乙烯電纜模壓接頭故障分析[J].高電壓技術，1993，(01)

2張德銘，梁明，王生明，等.新型電力電纜接頭故障監測系統的設計[J].電氣應用，2005，(01)

3王萍萍，孫鳳杰，崔維新.電力電纜接頭溫度監控系統研究[J].電力系統通信，2006，(02)