淺談一起10kV電力電纜中間頭故障的原因分析

劉冠騫+曾偉峰

摘 要：隨著城市化的發展，越來越多的電纜線路使用于城市電力建設中，電纜線路故障的多發區域往往出現在電纜中間接頭位置。如何利用故障分析進行研究，尋找有效預防電纜故障是配電領域中一個值得研究的課題，針對這個問題，本文對廣州市海珠區10kV電力電纜中間接頭一種故障進行剖析，探究處理該類故障的方法。

關鍵詞：電纜中間頭 電纜故障 供電可靠性 配電網

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（b）-0020-02

近年來，廣州市海珠區配電網故障跳閘頻繁，線路故障跳閘率居高不下。在線路故障跳閘的分析與研究工作中，發現電纜線路故障中，電纜中間接頭故障發生率較以往頻繁出現。本文以海珠區電纜中間頭故障為例子，剖析其故障原因，淺談提升接頭制作工藝的方法。

1 故障發生情況

2015年1月8日，線路開關跳閘，重合閘失敗再跳；跳閘前負荷60A；保護動作為零序I斷保護動作，故障電流為360A。經查證為線路電纜中間頭故障，故障相在主絕緣被擊穿。電纜型號是ZRYJV22-3×240mm，中間頭型號是3M冷縮中間頭，投運日期是2008年9月份。

2 電纜中間頭解剖情況

該電纜中間頭型號是3M冷縮中間頭，投運日期是2008年9月份。事故發生后，經解剖發現：（1）故障中間頭有明顯的燒蝕痕跡，故障相應力套管邊緣穿透，主絕緣碳化嚴重，且有大量銅粉析出。（2）解開應力套管，發現主絕緣有較大缺口，銅芯已融化變形，主絕緣上有明顯燒蝕痕跡。（3）測量故障相中間頭主絕緣剝取尺寸，發現主絕緣長度符合安裝說明書規定。（4）觀察故障相主絕緣與壓接管部分，發現其主絕緣上僅殘留少量P55紅色絕緣混合劑，反而在壓接管上發現了大量P55紅色絕緣混合劑。（5）觀察壓接管壓接質量，發現其共壓7處，且壓花位置不均勻，最右側壓花已在壓接管最邊緣。（6）對非擊穿相進行解體分析，發現一側主絕緣的一面碳化嚴重，且有大量銅粉析出。（7）對另外一非故障相進行解體，發現同樣情況，一側主絕緣的一面碳化嚴重，有大量銅粉析出。（8）非故障相壓接管上有大量紅色P55絕緣混合劑，壓接管邊緣燒蝕嚴重。（9）銅粉含量非常多，在應力管內的一端也含有大量銅粉。（10）對比發現，碳化及大量銅粉均集中于其中一側的主絕緣上。

3 故障原因分析

3.1 故障原因之一：三相壓接管壓接質量都未達標，壓接位置不均勻

可推測為第一次壓接時，未于正確位置壓接，導致壓花不均勻，并于線管邊緣補壓。而采用壓接工帽不對應的壓接機容易造成壓接后壓接管起毛刺的現象，而沒有進行打磨的情況下會使得壓接管的毛刺容易對絕緣管的內壁造成傷害，本事故制作人員雖對壓接管進行了打磨處理，但由于沒有處理好打磨后的銅粉，對電纜中間頭的絕緣造成了影響。

3.2 故障原因之二：打磨后未清潔，用擦過線管的酒精布擦拭主絕緣

三相主絕緣均存在大量銅粉，推測為打磨線芯時，銅粉飄在主絕緣上未作清理，或者打磨壓接管后，用擦拭壓接管的酒精布直接擦拭主絕緣，使銅粉大量附著于主絕緣上。

該操作步驟一直是很大部分施工人員會犯的錯誤，酒精清潔布一定要在保持干凈的情況下才可以用于清潔電纜主絕緣，像這種會殘留銅粉的清潔布如果對主絕緣進行清潔，只會對主絕緣造成二次污染。

3.3 故障原因之三：打磨銅管時，應力管未完全密封導致銅粉飄入應力管，收縮應力管時銅粉壓在主絕緣上

由于三相主絕緣上僅有一端有大量銅粉，推測為打磨線芯或壓接管時，三相應力套管并未做好封閉處理，導致打磨的銅粉飄入套管一端，在緊縮套管時候，其中的銅粉被壓在主絕緣一側。

3.4 故障原因判定

由電場強度公式E=ΔU/d得，電位線垂直與電場線，在絕緣表面形成電壓梯度，越趨近于半導層切斷處，電場強度越強。而電場的方向遵從高電位到低電位的原則，在電纜剝離半導電層后，電纜主絕緣在半導電層與導體之間保持安全的絕緣距離。而本案例的電纜，由于主絕緣表面形成導通的銅粉，等于延長了半導電層的距離，縮短了電纜的絕緣距離，從而導致放電擊穿，故障點位置恰好如下圖放電位置。

由于電纜中間接頭制作過程馬虎，導致電纜主絕緣表面上布滿了銅粉，銅粉在故障相形成放電通道，引起了電纜的故障，電纜故障發生時，由于故障側溫度過高導致故障側銅粉被燒熔。表面電痕的產生，是電纜半導電層至主絕緣剝切處發生爬電的結果。反映出半導電層截口處可能存在毛刺等缺陷。另外，畸變的電場，熱效應及機械作用下主絕緣發生了不可逆轉的形變。

4 提升接頭制作工藝方法

根據不同的電壓等級電纜附件，廠家對附件考慮側重點也有不同的對待，高壓附件則更多考慮電氣性能，防水結構及機械強度；中壓附件則在考慮方面較為均衡，但各項水平不高；而低壓附件則更多考慮成本。驗收人員在驗收不同電壓等級設備時應做到差異化考慮驗收。

根據現狀問題，淺談提高施工安裝質量的方法如下。

（1）規范施工工藝。電纜接頭要嚴格針對工藝說明書進行施工，嚴禁施工人員隨意更動工藝圖紙內容施工。（2）控制電纜頭制作環境。電纜溝應有防止積水，防止電纜泡在水中的措施，制作過程中濕度應不超過規定值。（3）確保密封性能。密封性是接頭施工質量的關鍵，為把好密封關，冷縮接頭密封膠帶的使用必須到位，包纏膠帶時應拉伸到規定要求，確保膠帶包纏后的粘合密封質量。（4）保證壓接質量。采用質量較好的壓接工具，線芯壓接前應充分地打磨，認真去除粘連在導體上的內半導電顆粒。壓接后必須除去尖角、毛刺，清除金屬粉末。（5）處理好絕緣表面。剝削護套、絕緣屏蔽層、半導體要細心，刀口不傷及絕緣。絕緣層剝切以后，其表面的半導電層，應用細砂紙充分打磨絕緣層表面，使其光滑。（6）確保安裝尺寸精度。安裝冷縮主體時，按要求進行中心點校驗，防止主體出現應力錐搭接不均的情況。（7）加強電纜從業人員的技術培訓。為提高電纜安裝工藝水平，從業人員必須上崗，并建立完善的電纜附件制作質量監控機制，及時對從業人員的不良制作行為進行查處，警告或吊銷其從業資格。

5 結語

本文對一起10kV電力電纜中間接頭的故障原因分析進行了演示，并介紹了針對10kV打磨工藝常見的電纜中間接頭驗收問題，同時希望給相關人員以參考，從原理上掌握預防電力電纜中間頭故障的關鍵點，避免類似的事故發生，以提高配電網運行的經濟性和可靠性。其次要求施工人員嚴格按照施工說明書的步驟進行接頭安裝，嚴禁擅自更改施工工藝，關鍵步驟需得到施工負責人、技術驗收人員和監理人員三方現場確認，并做好全過程的安裝記錄。

參考文獻

[1] 戴鋒.配電電纜常見故障分析及防范措施[J].電工技術，2009（12）：22.

[2] 于景豐.電力電纜實用技術[M].北京：中國水利水電出版社，1998.

[3] 沈偉奇.淺談10kV電力電纜運行[J].湖州師范學院學報，2006（S1）：15-17.

[4] 胡其秀.電力電纜線路手冊（設計、施工安裝、運行維護）[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[5] GB 50150-2016，電氣裝置安裝工程-電氣設備交接試驗標準[S].

[6] 史傳卿.電力電纜安裝技術問答[M].中國電力出版社，2002.endprint