基于110kV電纜中間接頭故障原因分析及對策

摘要：近年來，肇慶電網發生的事故及故障統計結果表明，產品質量問題和安裝質量問題仍是當前電纜故障的主要原因，本文針對110kV電纜中間接頭主體擊穿故障進行分析并提出改進措施。

關鍵詞：110kv電纜;中間接頭;故障分析

隨著城市的發展，電力電纜由于其占地面積少，不影響景觀等優勢，逐漸取代架空線路，新投產電纜線路日趨增多[1]。但由于電纜及附件制作過程復雜，施工要求高，隨著電力電纜投產數量的增加，電纜附件故障也有增長趨勢。其中在2013年，我區就發生多起在竣工耐壓試驗時絕緣擊穿的接頭故障。因此，針對發生的故障進行深入分析，找到故障原因，采取有效措施降低故障率，對維護電力電纜工作的良好運營非常有必要。

1"線路概況

2013年，肇慶供電局新建110kV電纜線路進行竣工耐壓試驗時，試驗前測量絕緣電阻為30000MΩ，諧振頻率設置為36.74Hz，然后手動增加電壓，當增至90kV（1.4UO）時試驗設備裝置突然跳閘并顯示放電保護動作，B相接地故障;對全線進行故障點查找，發現#2工井中間絕緣接頭發生放電擊穿。

該電纜線路由一段于2012年8月投產的電纜和新建一個交叉互聯段組成，全長2000多米。故障接頭位于新建交叉互聯單元，故障接頭型號為YJJJI2-64/110-1×800，整體預制絕緣件材料為EPDM（三元乙丙橡膠）;全線采用管、溝敷設，中間接頭為進口產品。

2"故障分析

2.1"整體預制絕緣件結構及生產過程

整體預制絕緣件由兩側應力錐、中間內嵌導體屏蔽和上述兩者間的絕緣部分以及外屏蔽構成。

EPDM整體預制絕緣件的生產過程主要由以下兩個步驟完成：

⑴分別生產半導體屏蔽罩部分及兩側應力錐;

⑵將半導體屏蔽罩部分及兩側應力錐安裝于總裝模具，高壓注射絕緣膠，并進行硫化，形成整體預制絕緣件。

2.2"解剖過程

⑴故障前后，中間接頭的玻璃鋼保護殼完好無損，打開玻璃鋼保護殼并去除防水膠，中間接頭銅套保護殼完好;

⑵將銅保護套去除，清除銅屏蔽網和絕緣膠帶并做清潔，可見整體預制絕緣件的絕緣端部有一開裂長孔，長徑方向40mm，短徑方向10mm。

⑶將整體預制絕緣件解剖開，可見自導體銅屏蔽罩往電纜外半導電端口的電纜絕緣表面有一淺凹痕，但未到達電纜外半導電屏蔽端口，導體銅屏蔽罩端部有一長徑約3mm的凹坑;

⑷去除導體銅屏蔽罩，復核安裝尺寸，結果顯示符合安裝要求。

⑸將整體預制絕緣件解剖開，可見在導體屏蔽端面內側約17mm處起開裂至應力錐端面，整個開裂面沒有嚴重的燒損痕跡，整體預制絕緣件的絕緣端部有一開裂長孔。

⑹將整體預制絕緣件解剖開，在非故障側的應力錐，可以看到明顯的三處缺陷兩種類別。缺陷1為嚴重缺陷，絕緣膠侵入應力錐內部，將應力錐錐面曲線截斷，形成兩個非常尖銳的斷口;缺陷2從外部侵入應力錐內部形成一個小凹坑，未穿越應力錐曲面，不影響應力錐錐面曲線。

⑺沿預制絕緣件開裂處進行剖切，可見應力錐弧線中部起，往半導體屏蔽管方向有一明顯的擊穿通道。同時，在距半導體屏蔽管部約2mm處，有一個長徑約2.3mm的黑色焦物，該黑色焦物的周邊絕緣未有被損痕跡，因此可確認黑色焦物為產品生產過程中剩留在絕緣中的雜質。

2.3"原因分析

首先，從解剖情況看，整體預制絕緣件內表面在應力錐起角線與半導體屏蔽管端部未存在嚴重的燒蝕，而整個表面開裂，應力錐部分開裂穿透;應力錐往半導電屏蔽管部分開裂深度也幾近穿透程度;同時電纜的表面也僅表現為輕微的淺凹痕，該淺凹痕自半導體屏蔽管端部起往應力錐方向未達應力錐起角線，無完整電纜絕緣表面或整體預制絕緣件的內表面放電通路;擊穿通道位于整體預制件的絕緣內部，為內絕緣擊穿。

其次，從非故障側應力錐存在嚴重缺陷現象可以判斷，在高壓注射絕緣膠的生產過程中，故障側應力錐也可能存在如以上所述的缺陷2類型缺陷，絕緣膠侵入應力錐改變應力錐曲線，該處存在尖角。加壓后該缺陷處電場發生嚴重畸變，在試驗電壓下即發生擊穿。在擊穿通路附近有雜質，也可能存在雜質附著于應力錐表面，加壓后該雜質處電場很強，雜質首先被擊穿，從而導致在試驗電壓下整體預制件的絕緣內部擊穿。事故發生后，該類缺陷隨故障燒蝕而消失，變成故障通路。

綜上分析，此次故障是由于整體預制絕緣件存在嚴重質量缺陷，雜質或絕緣膠侵入應力錐，使應力錐曲面受損，形成尖銳端部，竣工試驗時在高電壓作用下缺陷處的電場發生嚴重畸變，并引起電場集中造成局部放電，繼而發展形成貫穿性導電通道造成絕緣擊穿。

3、故障對策

⑴選用質優、先進、可靠的電纜附件

為了減少電纜接頭出現故障的機率，必須采用技術先進、質量合格、工藝成熟的電纜附件。要堅決的抵制假冒偽劣和質量差的電纜附件，避免為了節省資金而采用不合格、便宜的材料。另外還要對新工藝、新產品進行試驗，從而防止電纜接頭出現故障。

另外，還要選擇可靠而穩定的連接金具。比如選擇接線端子的時候，盡量要選擇堵油型，因為這種端子的截面非常大，不但能夠減少發熱的機率，還能夠有效的防止受潮。而連接管則應該采用紫銅棒，規格和尺寸必須符合交聯電纜線芯的直徑相符。

⑵對工作人員進行有針對性的培訓

因為施工人員的技術和水平參差不齊，再加上接頭的接觸力和實際接觸面積會隨著接頭的運行而發生變化，所以電纜發生故障的原因也會有很多，這就需要工作人員具有豐富的經驗和高超的技巧。因此，必須對工作人員進行有針對性的培訓，使工作人員的技術和水平達到工作需要，并且能夠認真、負責、仔細的對待電纜施工、維護工作。另外還要制定一系列的操作規范，讓工作人員根據規范來進行操作，同時加強對質量的控制，從而保證電纜能夠安全的運行[2]。

⑶處理好接頭

為了保證接頭的安全性、穩定性和可靠性，必須正確的進行密封和機械保護。為了防止接頭的內部滲入水分和潮氣，必須要在接頭的位置搭砌接頭保護槽，另外還需要安裝水泥保護盒。這樣才能處理好接頭，使接頭的使用壽命更加的長。

⑷金屬屏蔽和接地處理

金屬屏蔽在電纜和接頭中的作用非常重要，它可以傳導電纜故障短路電流，同時屏蔽電磁場對附近通訊設備的電磁干擾。在運行的時候，金屬屏蔽在良好的接地狀態下會處于零電位。等到電纜在發生故障以后，它只能在極短的時間內傳導短路電流。應該將接地線進行科學的焊接，兩端盒電纜本體上的金屬屏蔽以及鎧裝帶也要科學的焊接，最后要保證終端頭的焊接牢固可靠[3]。

⑸外半導體屏蔽處理

外半導體的屏蔽很重要，它能夠在電纜和接頭絕緣外部起均勻電場的作用。它和內半導體的屏蔽作用是相同的，在電纜和接頭中起著非常重要的作用。外半導體端口必須除了要整潔均勻以外，還要和絕緣平滑過渡，并且在接頭增繞半導體帶，使其和電纜本體外半導體屏蔽搭接相連通。

⑹合理的連接導線

導線的連接必須保證足夠的機械強度，而且連接的地方不能出現尖角，中低壓電纜導體的連接常常用的是壓接。在進行壓接的時候，必須注重這幾點，第一，要選擇合適的導電率，以及機械強度能夠滿足要求的導體連接管。第二，壓接管徑和被連接線芯外徑的配合間隙一般在1至1.2毫米之間。第三，在壓接以前，要在導體外表面和連接管內涂一層導電膠，而且還要采用鋼絲刷來將氧化膜破壞掉。第四，用銼刀或者砂紙對連接管和芯線導體上的尖角和毛邊進行打磨，直到打磨光滑為止[4]。

4"結束語

電纜中間的接頭，是輸變電電纜線路中非常重要的一個部分，為減少由于產品質量造成的電纜故障，必須使用良好的電纜接頭，首先，附件生產廠家應加強生產過程中半成品質量的中間檢測管控，并對產品進行耐壓試驗及局放試驗，有效地發現存在缺陷的產品，杜絕存在缺陷的產品出廠。其次，供電企業應加強竣工驗收工作，嚴格把關，杜絕帶缺陷設備投入運行。從而保證供電系統安全、經濟、可靠的運行，避免出現停電、斷電事故，同時也為供電企業帶來經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]江日洪.交聯聚乙烯電力電纜線路[M].北京，中國電力出版社，2008.

[2]譚肇斌.交聯電纜接頭故障原因分析及處理措施[J].科技資訊，2011，（10）：147-147.

[3]張東斐，唐慶華，朱利軍.110kV國橋線電纜接頭故障分析及處理[J].高電壓技術，2007，33（12）：208-210.

[4]張建文.電氣設備故障診斷技術[M].北京，中國水利水電出版社，2006.