高壓電纜中間頭絕緣故障分析

劉洪文，馬文芝

新疆中泰化學股份有限公司西山事業部檢修車間，新疆烏魯木齊 830009

通過直流耐壓試驗測量泄漏電流的大小，一直是我們檢測高壓電纜好壞的主要手段之一。下面將我們在制作好電纜中間接頭檢測高壓電纜絕緣性能中，運用直流耐壓試驗發現絕緣缺陷的經驗介紹給大家。

2010年6月份，我們系統中一段母線出現接地現象，此電纜線徑為300mm2，電纜長度170m，額定電壓為26/35kV 電壓等級的單芯電纜，經查是系統外線部分電纜中間接頭燒壞接地，確定故障原因后對電纜中間接頭進行了重新制作（電纜附件為3m 冷縮中間接頭）；我們都知道電力電纜附件就是改變或者改善電纜由于切割而引起的電場畸變，最大程度的回復電纜本體的結構及其絕緣水平，暢通電路，盡可能的將氣泡排除在電場之外，以使電纜附件的存在不至于在電纜線路中造成危害性的電場突變。在制作3m 電纜頭過程中因為該電纜運行時間較長，半導層出現不同程度的老化現象，與主絕緣層粘死及難剝離，采用玻璃一點一點刮除，造成了電纜主絕緣表面出現嚴重的不平整現象，采用砂紙打磨后，主絕緣上還留有許多不平整面，在進行冷縮套管固定時，沒有在主絕緣表面涂抹硅脂膏進行填充，冷縮套管固定完成后按程序完成了剩余工序，電纜頭制作完成。次日，對新制作的電纜頭進行了直流耐壓試驗，由于該電纜頭處于野外，前一天晚上剛剛下了一場小雨，空氣的相對濕度較大，當時環境溫度28℃，濕度在80%左右；在對A 相電纜進行實驗時，隨著電壓的升高，泄露電流值上升較快且不回落，當試驗電壓升到71kV時；聽到一聲清脆的放電聲，直流高壓發生器停止工作，隨即對儀器及高壓引線進行全面檢查，未發現異常。于是重新進行測試，當電壓升至25kV左右時，泄露電流高達450μA，且有上升趨勢，經停機再次檢查，未發現異常，使用2 500V 兆歐表測量絕緣接近于0 兆歐，因為做電纜中間接頭之前，沒有對中間接頭兩端的電纜進行直流高壓泄流試驗和絕緣電阻測量，所以無法判斷準確的故障點，經過與工程技術人員商討，決定使用電纜故障探測儀進行探測，使用聲納對整條電纜進行了仔細反復的探測（電纜敷設附近有鐵路，電纜埋深1m 左右）。最后確定故障點在新作的電纜中間接頭上，協同電纜頭制作人員將3m 冷縮電纜中間接頭鎧甲割開，未發現明顯的燒痕，將電纜全部割開發現了明顯的導體與接地之間的放電痕跡。我們與電纜制作人員共同分析，存在以下3個原因造成這次電纜故障。

1 原因

1）在制作電纜頭中間接頭過程中，因為半導層是使用剝離刮除的，主絕緣表面存在許多不平整面，冷縮電纜頭時有沒有涂抹硅脂膏填充空隙，致使冷縮套管與主絕緣之間存在許多氣泡，氣泡分布在導體與接地體之間；加壓后產生電場，而這些氣泡的存在使電場發生嚴重畸變，根據放電理論可知：此時的氣泡內的電子在電場的作用下加速運動，使氣體激發游離，當電壓達到一定值時，氣泡之間互相擊穿放電，在導體與接地之間產生放電通道，電纜頭擊穿。

2）制作該電纜中間接頭時下了一場小雨，電纜頭制作在臨時搭建的棚子內進行的，工作現場相對濕度較大，環境溫度為25℃左右，空氣中水分含量較大。當固體表面上形成了薄薄的肉眼難以看到的潮氣吸附層時，就會出現表面電導。而落到介質表面的灰塵顆粒就會有一部分溶解到這一吸附層中，灰塵的分子在溶解時會產生離子，所以潮氣吸附層通常具有相當大的電導。大多數固體介質都能很好的地吸附潮氣，它們的表面電導率隨空氣相對濕度的增大而顯著上升的，由于高壓電纜中間頭在制作過程中空氣濕度相對較大，半導體屏蔽層在剝落過程中不夠均勻，冷縮套管在套到電纜上時有內部有水珠進入，在冷縮過程中水珠滴落在主絕緣上，在導體與接地之間形成了導體。

3）在電纜半導層剝削過程中，刀口太深，在主絕緣上形成一個割槽，施工人員的雙手握住電纜工作時，污穢物進入主絕緣層的刀口中，再加上當時空氣濕度大，灰塵在刀口中溶解，形成導電體，雖然在電纜制作過程中，冷縮套管時要對電纜進行清潔，但只能清潔電纜絕緣層表面的污垢，卻無法將刀口內的灰塵清除，灰塵形成的導體在清潔劑的作用下還會進一步擴散增大面積。

通過對以上3個原因認真論證，得出電纜擊穿是由原因一和原因二綜合形成的，污垢點在外界電壓的作用下成為導體與接地體之間的以水為介質的小電容。我們由流注理論知道，在外界電離因子作用下，陰極上會逸出初始電子，接著便出現向陽極方向發展的電子崩，這時間隙中的電場發生畸變，電子崩前方和陰極附近的電場加強了，隨著電子崩的增大，其前方場強將變得更大，在陰極附近出現了放電通道---流注，在其末端處具有注入通道的二次電子崩所留下的剩余正電荷，這是在流注---陰極間隙中的電場加強了，出現大量新的電子崩，流注完全短接了電極間的氣隙，“電源---放電通道”回路中的電流急劇上升，通道中產生火花，隨著電源電壓的逐漸升高，火花會轉變為弧光放電，這樣使以水為介質的小電容和被電離的氣泡逐個擊穿，最后形成穩固的放電通道，這就是為什么當我們切開冷縮中間接頭時，能清楚的看到導體與半導層斷口之間的明顯的放電痕跡。

2 總結

各電纜附件制作人員應當對電纜附件的制作工藝重視起來，制作人員必須有較強的責任心和經過嚴格的專業培訓并取得上崗證書。并加強對新制作的電纜頭的絕緣檢測，做好電纜附件的施工記錄和試驗記錄，并及時歸檔備案，只有做好這些工作才能是電纜在供電過程中少出故障，從而保證電力生產的安全運行。

[1]汪日洪主編.交聯聚乙烯電力電纜線路.中國電力出版社，1999，4.

[2]魯鐵成，關根志.高電壓工程.中國電力出版社，2006，10.

[3]夏新民，趙魯波，卜重義.工廠電氣試驗.化學工業出版社，2006，3.