高壓電纜頭故障的防治對策

劉軍

【摘要】：隨著電纜原材料及生產技術的發展，高壓電纜越來越多地運用到城鄉電網、工礦企業等生產、生活的各個領域，由于高壓電纜頭的制造、施工、設計、外力破壞等原因，高壓電纜發生故障較為頻繁，安全生產和正常生活秩序受到了影響，文章分析了高壓電纜頭故障產生的原因、檢測的方法及防治的措施。

【關鍵詞】：高壓電纜頭故障原因檢測方法防治措施

一、高壓電纜及附件的基本知識

1、高壓電纜的電場分布原理

高壓電纜每一相線芯外均有一接地的（銅）屏蔽層，導電線芯與屏蔽層之間形成徑向分布的電場，即正常電纜的電場只有從（銅）導線沿半徑向（銅）屏蔽層的電力線，沒有芯線軸向的電場（電力線），電場分布是均勻的。

圖 圖中紫色箭頭表示電場的電力線

2、高壓電纜頭的性能要求

電纜終端頭是將電纜與其他電氣設備連接的部件；電纜中間頭是將兩根電纜連接起來的部件；電纜終端頭與中間頭統稱為電纜附件。電纜附件應與電纜一樣能長期安全運行，并具有與電纜相同的使用壽命。

2.1線芯聯接好

主要是聯接電阻小、聯接穩定，能經受起故障電流的沖擊；長期運行后其接觸電阻應不大于電纜線芯本體同長度電阻的1.2倍；具有一定的機械強度、耐振動、耐腐蝕性能；此外還應體積小、成本低、便于現場安裝。

2.2絕緣性能好

電纜附件的絕緣性能應不低于電纜本體，所用絕緣材料的介質損耗要低，在結構上應對電纜附件中電場的突變能完善處理，有改變電場分布的措施。

2.3電纜附件的重要部件

電纜附件中最重要的部件是應力管和應力疏散膠，主要用于緩和分散電應力的作用，應力管和應力疏散膠的材質構成都是由多種高分子材料共混或共聚而成，一般基材是極性高分子，再加入高介電常數的填料等等。應力管和應力疏散膠中是否含有半導體成分要看生產廠家的材料配方，有可能有，也可能沒有。

3、高壓電纜頭的分類及特點

3．1熱收縮電纜頭

所用材料一般以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯（EVA）及乙丙橡膠等多種材料組成的共混物。

采用應力管處理電應力集中問題，即采用參數控制法緩解電場應力集中。主要優點是輕便、安裝容易、性能尚好、價格便宜。

3．2預制式電纜頭

所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。

主要采用幾何結構法即應力錐來處理應力集中問題，緩解電場集中分布的方式要優于參數控制法的產品。主要優點是材料性能優良，安裝 簡便快捷，無需加熱即可安裝，彈性好，使界面性能得到較大改善，是近年來中低壓以及高壓電纜采用的主要形式。

不足之處在于對電纜的絕緣層外徑尺寸要求高，通常的過盈量在2-5mm（即電纜絕緣外徑要大于電纜附件的內孔直徑2-5mm），過盈量過小，電纜附件將出現故障；過盈量過大，電纜附件安裝非常困難（工藝要求高）。特別在中間接頭上問題突出，安裝既不方便，又常常成為故障點。此外價格較貴。

3．3冷縮式電纜頭

所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。

冷縮式附件一般采用幾何結構法與參數控制法來處理電應力集中問題。

最大特點是安裝工藝更方便快捷，只需在正確位置上抽出電纜附件內襯芯管即可安裝。所使用的材料從機械強度上說比預制式附件更好，對電纜的絕緣層外徑尺寸要求不高，只要電纜附件的內徑小于電纜絕緣外徑2mm就完全能夠滿足要求。價格與預制式附件相當，比熱收縮附件略高，是性價比最合理的產品。

不足之處是35kV及以下電壓等級的冷縮式附件一般多采用工廠擴張式，有效安裝期在6個月內，最長安裝期限不得超過兩年，否則電纜附件的使用壽命將受到影響。66kV及以上電壓等級的冷縮式附件則多為現場擴張式，安裝期限不受限制，但需采用專用工具進行安裝，專用工具一般附件制造廠均能提供。

二、高壓電纜頭故障產生的原因

1、廠家制造原因

高壓電纜頭以前用繞包型、模鑄型、模塑型等類型，需要現場制作的工作量大，由于現場條件的限制和制作工藝原因，絕緣帶層間不可避免地會有氣隙和雜質，容易發生問題。現在國內普遍采用組裝型和預制型電纜頭。

電纜頭故障一般都出現在電纜電應力集中的絕緣屏蔽斷口處，應力錐本體制造缺陷、絕緣填充劑問題、密封圈漏油、密封不好進水等原因會導致電纜頭故障。

2、施工質量原因

施工質量導致高壓電纜頭故障的事例很多，主要原因有五個方面：一是沒有嚴格按照生產廠家的工藝規定制作電纜頭。二是電纜頭制作工藝控制差，在絕緣表面難免會留下細小的滑痕，半導電顆粒和砂布上的沙粒有可能嵌入絕緣中；絕緣暴露在空氣中的時間過長，絕緣材料受潮嚴重。三是電纜頭未及時妥善固定，電纜頭受到機械應力走樣變形。四施工現場溫度、濕度、灰塵等環境條件比較差，電纜頭清潔度達不到要求。五是竣工驗收采用直流耐壓試驗造成接頭內形成反電場導致絕緣破壞。

3、設計原因

電纜通道設計太狹窄，電纜彎曲半徑達不到規范要求，施工中電纜頭受機械應力過大，導致電纜頭絕緣套破損、脫膠；電纜規格設計不滿足實際負荷要求，電纜長期過負荷運行，熱膨脹導致電纜頭在固定支架立面上擠傷導致擊穿。

三、高壓電纜頭故障檢測

1、測量絕緣電阻

電纜敷設前后，一定要測量電纜的絕緣電阻，以排除電纜本身的質量問題。一般采用5000V兆歐表測量電纜每一相導體對地或對金屬屏蔽層間和各導體間的絕緣電阻，非測量相的導體、金屬屏蔽或金屬套和鎧裝層一起接地。

電纜頭制作后測量電纜每一相導體對地和各導體間的絕緣電阻應無明顯變化。

2、直流耐壓試驗

直流耐壓試驗的目的在于檢驗電纜的耐壓強度，對發現絕緣介質中的氣泡、機械損傷等局部缺陷比較有利。因為在直流電壓下，絕緣介質中的電位將按電阻分布，所以當介質有缺陷時，電壓主要被與缺陷部分串聯的未損壞介質的電阻承受，較有利于發現介質缺陷。

對紙絕緣電纜和交流耐壓試驗條件不具備的情況下，允許對Uo≤18kV的橡塑電纜采用直流耐壓試驗。紙絕緣電纜是指粘性油浸紙絕緣電纜和不滴流油浸紙絕緣電纜。

紙絕緣電纜直流耐壓試驗電壓Ut 可采用下式計算:

對于統包絕緣（帶絕緣）：

對于分相屏蔽絕緣：

試驗電壓見下表 B-1

3、交流耐壓試驗

直流耐壓試驗不能有效發現交聯聚乙烯絕緣中的水樹枝等絕緣缺陷，電纜頭存在某些缺陷在直流耐壓試驗時不會擊穿，為電纜運行留下隱患；由于空間電荷累積效應，加速了絕緣老化，縮短電纜使用壽命，高壓電纜直流耐壓試驗合格、投運不久就發生擊穿的情況時常發生；現場進行直流耐壓試驗時發生閃絡或擊穿，可能會對正常的電纜和接頭的絕緣造成危害。

因此要求采用交流耐壓試驗檢查橡塑絕緣電力電纜的質量情況。橡塑絕緣電力電纜是指聚氯乙烯絕緣、交聯聚乙烯絕緣和乙丙橡皮絕緣電力電纜。

作交流耐壓試驗時，電纜兩端的金屬屏蔽或金屬套應同時接地。單芯電纜的金屬屏蔽或金屬套一端接地、另一端裝有護層過電壓保護器時，須將護層過電壓保護器短接，電纜金屬屏蔽或金屬套臨時接地。