10kV電纜終端頭故障原因及制作工藝要求淺析

張振西

（西部超導材料科技股份有限公司，陜西西安 710018）

0 引言

高壓電纜終端頭是將電纜與其他電氣設備連接的部件，與電纜本體相比，終端頭是最薄弱環節，有數據顯示其約占電纜線路故障的70%。從西部超導材料科技股份有限公司（以下簡稱“公司”）目前出現的幾次高壓電纜故障來看，也確實如此，2#高壓線路AH1 和AH4 開關、1#高壓線路14G 開關均出現過電纜終端頭爬電、高壓接地、短路狀況。

10 kV 配電網線的安全運行是保障公司供電穩定性的基礎保障，但是當前出現10 kV 電纜終端故障問題，需要工作人員制定更合理的應對和處理方案，這樣才能全面提升10 kV 配電網的供電質量。本文就將10 kV 電纜終端頭故障原因和制作工藝要求展開研究。

1 引發10 kV 電纜終端頭故障的主要原因

通常引發電纜故障的原因分為廠家制造因素、外力因素和終端頭制作因素等3 類。

1.1 廠家制造因素

在對終端頭試驗過程中可以發現，一些電纜的質量不佳，主絕緣厚度要求為8.7/10 kV，標稱要求為4.5 mm，但是很多電纜的主絕緣厚度僅為3 mm，同時材料密度較低，使得電力運轉過程中會受到較大限制和影響。此外，有很多電纜頭并沒有標明生產廠家、材料質量較差。并且當前很多高壓電纜終端頭的制作工藝無法滿足現代社會的發展需求，這也在一定程度上增加了故障發生的概率[1]。

1.2 電纜終端頭制作工藝

通過對發生事故的電纜頭解析可知，當前電纜終端頭出現問題的原因大多數是因為制作工藝、方法，這些錯誤集中體現在以下3 個方面。

（1）銅屏蔽層直接借助絕緣膠帶進行纏繞。其目的是避免電纜終端頭制作過程中出現松散，因此進行臨時固定處理，并且在對應力管進行冷縮前及時將其取掉。但是當前很多工作人員并不能及時將絕緣膠帶取掉，此種情況下銅屏蔽層和應力管的連接也無法發揮應力過度的作用，致使問題發生[2]。

（2）電纜外的半導體層用作臨時固定的絕緣膠帶沒被及時取掉，并且纏繞厚度超過了規定的20 mm。

（3）應力管和電纜外的半導體層與銅屏蔽層在連接過程中都有絕緣膠帶，這種搭接方式在某種程度上已經違背了電纜終端頭的制作方式，如果不能及時處理后續工作中很可能引發故障問題（圖1）。

圖1 電纜組成結構

1.3 終端頭附件的質量問題

由于電纜終端頭本身質量存在問題，在運行過程中就會出現電場不均勻的長期運轉，局部電壓產生的熱量過高，在壓力逐步提升過程中就很可能出現終端頭被擊穿的問題。主要體現在：①接頭個體運輸環節或安裝過程中，外半導體的屏蔽層受到影響，致使電纜投入運行后出現電場分布不均的情況；②在進行戶外電纜終端頭接線過程中，密封膠圈不能發揮作用，導致電纜終端頭進水、造成通電后被擊穿的問題。

2 關于電場分布情況的理論研究與分析

在高壓電纜中每一相線芯外部都設置有一個特殊的接地屏蔽層，在導電線芯和屏蔽層中間可以形成一個徑直分布的電場。一般情況下銅導線根據半徑會在電力線中進行轉移，保證電場始終處于均勻分布狀態。

在電纜的運行過程中，電纜終端頭制作過程中應力管的作用十分重要，并且應力管應以不影響主絕緣層為前提，才能在實際工作中充分發揮電應力的作用。在電纜本體中，不可能出現芯線外表面的標準圓狀態，同時在屏蔽層中芯線產生的距離要求也有較大差異，因此按照電場工作原理，一般不會出現電場強度大小的變化，這將大大影響電纜絕緣效果。芯線外有表面圓形的半導體層，這種方式可以基本保證主絕緣層厚度的均等性，這也是滿足電場均勻分布的主要方式[3]。在主絕緣層外，銅屏蔽線的外半導體層同樣可以解決屏蔽層不平問題，避免電場出現不均勻的情況。

在工作過程中，電場變形對電纜終端頭產生的影響最大，通常對終端頭可靠性影響較大的因素是電纜外屏蔽切斷位置，一旦切斷很可能引發短路故障。

上述分析主要是基于某公司10 kV 交聯聚乙烯電纜終端連接的錯誤方式。還有一種典型的錯誤就是直接將熱縮應力管搭設在三指套的根部，這種情況下應力管的有效應力會明顯減小。由于銅屏蔽層的斷口位置上電應力明顯增加，所以也會增加絕緣事故的發生率。

3 電纜附件安裝工藝要求

（1）剝外護套。在開展這項工作的過程中，工作人員需要將電纜捋直和擦凈處理，并剝除安裝位置到接線端的保護套。

（2）剝內護套。這項工作的主要目的是避免和預防對銅屏蔽層。一般護套內需要設置10 mm 的預留寬度，銅屏蔽端頭需要借助PVC（PolyVinyl Chloride，聚氯乙烯）膠帶進行纏繞，避免出現材料松散或劃傷冷縮管的問題。

（3）清洗主絕緣層表面。這一環節需要工作人員使用專用清潔劑清潔和擦洗表面污染物，清潔過程中應從絕緣位置向外部延伸，不建議對其進行反向擦拭，以免其他雜質被不小心帶到主絕緣層中[3]。

4 電力電纜故障的主要原因

4.1 外力原因

因外力因素影響出現的電纜運行故障是當前電纜故障中最主要的問題。近年來我國城市建設和發展速度不斷提升，很多施工團隊在沒有明確地下管線分布情況下就進行管線施工，或為了追趕工期而盲目施工，這也是當前電纜受到外部影響最大的原因。雖然一些電纜破壞引發的損傷比較小，甚至當時不會表現出問題，但是在長時間的電力運轉和能源消耗下很可能引發嚴重的故障或問題。

4.2 絕緣受潮

當電纜出現絕緣受潮問題后，電纜所產生的耐壓能力就會大大降低，甚至引發電纜運行故障。引發電纜受潮的主要原因是接線頭或終端位置的密封效果不佳，由于電纜制造效果不佳，所以在長時間受潮后很可能出現材料腐蝕的問題。

4.3 絕緣老化

絕緣老化指的是絕緣材料自身性能出現了無法調整的變化，其性能加速下降。影響材料老化的因素有多個，如環境、電力等。例如常見的熱老化問題，指的就是長時間處于高溫狀態下絕緣材料會因為過熱氧化產生質量變化，同時材料的物理特性、電力特性也會受到較大干擾，甚至會出現絕緣擊穿問題。

5 電纜終端頭制作過程中的注意事項

（1）在施工現場中，無論是哪種氣候條件和環境條件，工作人員都要保持施工現場現場溫度和濕度合理性，避免灰塵超標的情況。

（2）在對外半導體進行剝離的過程中，要借助電纜刀加強對切割深度的控制，避免對電纜主絕緣造成影響。剝離電纜導體層的過程中不可避免會留下很多劃痕，所以當半導體物質嵌入到絕緣體中要時刻保持處理的干凈性，必要時還要用紗布進行軸向打磨處理，當火烤后出現發亮時還要在其表面涂抹少量硅脂進行保護。

（3）要格外注重對硅脂填充后電纜絕緣半導電層斷口位置的氣體排放，通過這種方式來降低工作中的局部放電問題。

6 避免電纜故障的措施

6.1 強化電纜線路運行過程中的維護工作

在實際工作中，工作人員要加強對外力因素的關注，避免施工等外力因素對電纜造成的機械性損傷。定期或不定期地檢測電纜線路的溫度，一旦在電纜金屬護套研究中發現電流過大的情況，就要及時上報相關部門，并進行有效的事故排查，避免因為電纜終端頭過熱而出現的電纜故障。

6.2 強化對電纜施工人員的技術指導和培訓

為確保電力電纜安裝質量滿足施工要求，需要對鋪設電纜的工作人員進行必要的業務指導和技術培訓，不能滿足施工要求的工作人員不能參與電纜安裝。此外，還要加強對現場施工質量的監督與管理，通過糾正不正確行為來避免為搶工期造成工程質量下降的情況。

6.3 關注試驗和驗收環節

在實際工作中要嚴格按照施工要求和標準進行電纜線路的耐壓試驗，這樣才能在發現問題的時候及時處理和解決。如果工程技術指標試驗不能滿足線路工程標準，就不能投入運行。在工作中要切實加強與相關部門的信息溝通和交流，按照建設單位的審批流程規范工作項目，不僅能切實提升對施工單位的監管力度，同時還能避免施工過程中隨意開挖等問題對電纜造成的損傷。

6.4 利用新技術加強對電纜線路的監控

當前科學技術水平的全面提升，光纖測溫和接地電流的在線監測新技術已經得到了極大發展和應用，因此在今后需要推進和優化監控工作，以全面提升電纜工作水平、工作質量和效果。

7 結束語

綜上所述，10 kV 電纜的安全運行和人們生產生活之間的聯系十分緊密，甚至直接影響企業經濟效益和社會電網穩定運行，所以應加強對這項技術的研究和探索，保證運行安全性和穩定性。但是10 kV 電纜終端頭在實際工作中仍然存在很多問題，如電纜質量不佳、外力因素等會對電纜的穩定運行產生干擾。因此，未來應加大對故障處理措施的研究和探索，使10 kV 電纜的穩定供電及質量得到最大化發展。本文希望廣大工作人員能夠關注這一問題，在今后工作中制定出更科學的應對和處理方案，最終為我國電力水平的穩定提升奠定基礎。