電纜終端頭故障分析與預(yù)防措施

我縣隨著城網(wǎng)改造工程深入開展，為施工方便、減少線走廊的占地面積，提高供電的可靠行，在變電站10kV線路出線段，工業(yè)園區(qū)客戶10kV供電線路進(jìn)線段，城鎮(zhèn)10kV配電線路、箱式變10kV電源進(jìn)線等，都設(shè)計(jì)選用了YJLV22～8.7/15kV橡塑絕緣電力電纜供電。電纜終端頭早期配用熱縮終端頭，后期配用冷縮終端頭，但電纜線路投入運(yùn)行3～5年后，電纜終端頭每年都多次發(fā)生過(guò)故障，造成變電站或線路分段開關(guān)跳閘。直接影響了10kV城網(wǎng)供電的可靠性。

為了吸取故障教訓(xùn)，經(jīng)運(yùn)行人員、電纜終端頭制造人員、銷售單位共同研究探討，分析了發(fā)生故障的原因，并提出了防止故障的技術(shù)措施，以便和大家共同探討。

一、電纜終端頭發(fā)生故障的情況

1.電纜終端頭故障情況的比較

在水泥電桿上安裝運(yùn)行的戶外10kV電纜終端頭發(fā)生故障的數(shù)量較多。其中電纜終端頭距電桿和線路導(dǎo)線梯接點(diǎn)距離較小，使三相冷縮管彎曲受力，這樣設(shè)計(jì)安裝的電纜終端頭在冬季和初春溫度較低的情況下運(yùn)行最容易發(fā)生故障，從電纜終端頭型號(hào)比較，熱縮電纜終端頭較冷縮電纜終端頭發(fā)生故障的數(shù)量較多。

在變電站10kV配電室內(nèi)、電纜線路電纜分支箱、箱式變內(nèi)，10kV戶內(nèi)電纜終端頭運(yùn)行中卻很少發(fā)生故障。另外，在城網(wǎng)安裝運(yùn)行的電纜終端頭較農(nóng)村10kV電網(wǎng)故障率也較高。

2.電纜終端頭故障損壞情況。電纜終端頭在運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，一般是先引起10kV系統(tǒng)單相接地，短時(shí)間后擴(kuò)大為兩相或三相短路故障，造成線路斷路器跳閘。故障后經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)電纜終端頭已燒壞。燒壞部位是從終端頭的指套起至戶外終端(防雨裙)之間，將兩相或三相的冷塑管，絕緣體燒壞，暴露出芯線也被燒傷，其中接地故障相燒傷最嚴(yán)重。冷縮電纜終端頭故障后損壞情況如圖所示：

二、電纜終端頭故障原因分析

1.運(yùn)行環(huán)境的影響

桿上安裝運(yùn)行的戶外電纜終端頭，常年受風(fēng)、雨、雪、雷電的侵襲及溫度諸因素的影響，經(jīng)多年運(yùn)行后，使絕緣老化而損壞。室內(nèi)，箱內(nèi)安裝運(yùn)行的戶內(nèi)電纜終端頭不受上述環(huán)境的影響，絕緣不易老化，所以很少發(fā)生故障。桿上戶外電纜終端頭在電纜線路的首段。首先受到雷電過(guò)電壓的侵襲，當(dāng)避雷器放電時(shí)，雷電流通過(guò)地線接地裝置流入大地，會(huì)在接地裝置的電阻上產(chǎn)生壓降，如果電纜接地裝置的電阻大于10Ω。產(chǎn)生的壓降較大，加上避雷器的殘壓，會(huì)加在電纜芯線至終端頭的絕緣體上，會(huì)使相線絕緣放電擊穿。而室內(nèi)戶內(nèi)電纜終端頭在電纜線路的末端，它和變壓器安裝的避雷器公用一個(gè)接地裝置，變壓器接地裝置的接地電阻一般小于4Ω。避雷器放電時(shí)，放電電流在接地裝置上產(chǎn)生的壓降小。所以戶內(nèi)電纜終端頭不易因過(guò)電壓發(fā)生故障。另外，因電纜線路有防止雷電壓的作用，所以電纜分支箱內(nèi)的戶內(nèi)電纜終端頭，雖然沒(méi)有設(shè)計(jì)安裝10kV避雷器，也很少發(fā)生故障。

2.施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響

戶外電纜終端頭的制造，必須在天氣晴朗、空氣干燥，相對(duì)濕度在70%以下時(shí)進(jìn)行，更不能在雨天、雪天進(jìn)行，如果在空氣濕度大于70%的環(huán)境下制造，終端頭的配套材料和絕緣體表面都會(huì)附有水氣，冷縮管收縮后，管內(nèi)部和電纜絕緣體表面凝結(jié)的水氣，在電場(chǎng)作用下就會(huì)產(chǎn)生樹枝劣化。運(yùn)行中，在高溫和交流電場(chǎng)作用下逐步向電樹枝轉(zhuǎn)移，這勢(shì)必降低冷縮管內(nèi)界面絕緣強(qiáng)度形成內(nèi)閃，直到絕緣擊穿造成故障。另外，在制造終端頭過(guò)程中，如果施工現(xiàn)場(chǎng)有飛揚(yáng)的灰塵或紙屑，或手戴有雜質(zhì)不干凈的手套，剝電纜外護(hù)套、鎧裝、內(nèi)襯套、銅屏蔽，外半導(dǎo)層等工作時(shí)，有害塵埃沾染到配套材料和絕緣體表面，外半導(dǎo)層又沒(méi)用清潔紙清潔干凈，從而在運(yùn)行中使配套材料和絕緣體界面爬行放電，導(dǎo)致縱向擊穿電纜絕緣，造成故障。

3.制造工藝技術(shù)水平的影響

電纜終端頭制造工藝標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格，它應(yīng)由具有制造經(jīng)驗(yàn)技術(shù)較高的專職人員進(jìn)行。否則會(huì)影響制造質(zhì)量。

剝切電纜的外護(hù)套，鋼鎧和內(nèi)襯層、銅屏蔽、外半導(dǎo)層時(shí)，剝?nèi)ズ捅Ａ舻某叽绮环蠌S家要求。半導(dǎo)層是均勻電纜絕緣體表面電場(chǎng)的，三相保留和剝除尺寸要求一致，剝切時(shí)可能傷及絕緣體和線芯。制造中纏填充膠、纏自粘帶、半導(dǎo)電帶等層數(shù)不夠。最重要的是固定密封管，密封管和端子間有間隙時(shí)，但沒(méi)有用密封膠密封好，同時(shí)也沒(méi)用密封膠密封好冷縮指套，都會(huì)從這兩處進(jìn)潮氣、進(jìn)水，降低了終端頭的絕緣水平。電纜終端頭制造好后，有沒(méi)有做20HZ——300HZ諧振耐壓試驗(yàn)，一些制造缺陷沒(méi)有發(fā)現(xiàn)處理。以上制造中存在的缺陷，都會(huì)給運(yùn)行留下故障隱患，影響電纜終端的安全運(yùn)行。

4.設(shè)計(jì)安裝不當(dāng)?shù)挠绊?/p>

桿上設(shè)計(jì)安裝的電纜終端頭，距桿和線路導(dǎo)線或刀閘接線點(diǎn)距離較近，接線后三相冷縮管嚴(yán)重彎曲受力，有的幾乎接近水平，使戶外終端起不到防雨作用，容易從冷縮指套處進(jìn)水，冷縮管直徑有隨導(dǎo)線芯線直徑變化而變化的特點(diǎn)，(熱縮管不能)，但由于冷縮管嚴(yán)重彎曲受力，就不能隨導(dǎo)線直徑變化而變化。長(zhǎng)期彎曲可能使冷縮管變形產(chǎn)生裂紋，使冷縮管和絕緣體之間形成間隙，當(dāng)間隙內(nèi)存有水氣時(shí)，到了冬季溫度較低時(shí)，會(huì)在絕緣體和冷縮管內(nèi)部表面凝結(jié)成冰層，這樣就降低了冷縮終端頭管內(nèi)絕緣強(qiáng)度，在交流電場(chǎng)作用下形成內(nèi)閃，致使某相絕緣擊穿放電，所以這樣設(shè)計(jì)安裝的電纜終端頭在冬季和初春溫度較低的情況下運(yùn)行很容易發(fā)生故障。

5.系統(tǒng)對(duì)地電容電流的影響

在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，由水泥電桿和電纜組成的10kV線路，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地點(diǎn)流過(guò)的電容電流為10A或以上時(shí)，在接地點(diǎn)產(chǎn)生的電弧就不會(huì)自行熄滅。還會(huì)引起系統(tǒng)過(guò)電壓，使故障范圍擴(kuò)大，造成交聯(lián)電纜絕緣擊穿，引起短路故障。

涿鹿110kV站10kV系統(tǒng)，主要對(duì)涿鹿鎮(zhèn)和工業(yè)園區(qū)客戶供電。城網(wǎng)改造后10kV電纜線路增加，經(jīng)計(jì)算10kV接地電容電流已達(dá)到10A培以上，所以當(dāng)城網(wǎng)10kV電纜終端發(fā)生單相接地故障時(shí)，還會(huì)引起相間短故障，造成開關(guān)跳閘。而農(nóng)村變電站10kV系統(tǒng)因接地電容電流少，所以很少發(fā)生因電纜終端頭故障引起相間短路。

三、防止電纜終端頭故障的技術(shù)措施

1.要求電纜及電纜終端頭制造廠，產(chǎn)品要保證質(zhì)量，并做好售后服務(wù)工作，協(xié)助客戶做好維護(hù)和管理工作，客戶購(gòu)定10kV電纜時(shí)，要選擇信得過(guò)的廠家。

2.提高電纜終端頭的制造工藝水平

制造電纜冷縮終端頭，要按照廠家制造說(shuō)明書要求，按剝切和保留的尺寸和12項(xiàng)制造程序(略述)一次連續(xù)完成。主要制造程序有：

(1)固定冷縮管

先量冷縮管端頭到線芯端部距離E=B+Cmm，B=250mm，C=端子壓接深度mm，如果E小于B+C，則切除多余冷縮管，切除時(shí)先用膠帶環(huán)繞固定然后環(huán)切，切工不能留刀口，嚴(yán)禁軸向切割;如果E大于B+C,則鋸除多余的線芯。

(2)剝銅屏蔽，外半導(dǎo)層

距冷縮管端10mm保留銅屏蔽，其余剝除。從銅屏蔽端保留15mm半導(dǎo)層，其余剝除，按端子深度C切除各相絕緣。將外半導(dǎo)電層及絕緣體末端用刀具切成倒角，按原相色纏繞相色條，按照冷縮終端的長(zhǎng)度D=285mm安裝限位線。

(3)繞半導(dǎo)電帶

搭接半導(dǎo)電層及冷縮管端口各5mm，在銅屏蔽上纏繞半導(dǎo)電自粘帶。檢查絕緣體表面有無(wú)刀痕及導(dǎo)電顆粒，如有則用砂帶打磨光滑，后用清潔紙清潔絕緣體。清潔時(shí)，從絕緣體起，擼到半導(dǎo)電層，且不可來(lái)回擦。等清潔劑風(fēng)干后，將硅脂膏均勻多涂抹到絕緣體表面。

(4)固定冷縮終端，并將端子插上并壓接

(5)固定密封管

用填充膠將端子壓接部位的間隙和壓痕纏平，從最上一個(gè)傘裙至整個(gè)戶外終端填充膠再纏繞一層密封膠，終端上除密封膠外還要纏繞一層pvc帶，如果密封管和端子間有間隙，可把密封管翻卷過(guò)來(lái)，在端子上纏一些密封膠后再把密封管翻卷回來(lái)，防止從此處進(jìn)水。

(6)密封冷縮指套

將指套大口端連地線一起翻卷過(guò)來(lái)，用密封膠將地線連同電纜外護(hù)套一起纏繞，然后將指套翻卷回來(lái)，用扎線將指套外的地線綁牢，按12項(xiàng)程序安裝完畢。

盡管按照上述制造方法，可保終端頭合格。但為了萬(wàn)無(wú)一失，還應(yīng)進(jìn)行絕緣電阻和交流諧振耐壓試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)值按2U0，(U0交流橡塑絕緣電纜的額定相電壓。)為了防止試驗(yàn)時(shí)損壞橡塑電纜絕緣，規(guī)程規(guī)定不允許做直流耐壓試驗(yàn)。

近幾年，我分公司老職工逐漸退休，已缺少電纜終端頭制造專職人員，目前新建電纜線路和故障后重新制造的電纜終端頭，都委托銷售單位派員制造，分公司派員配合，也為了培養(yǎng)新專職人員，這辦法已起得比較好的效果。

3.提高戶外電纜終端頭的設(shè)計(jì)和安裝質(zhì)量

從溝道引出地面的電纜在桿上敷設(shè)需穿鍍辟鋼管保護(hù)，鋼管頂部需要封堵。鋼管和電纜終端頭用角鋼支架和水泥桿固定，為不影響登桿工作，鋼管和電纜距電桿表面不小于300mm，并和梯接點(diǎn)導(dǎo)線或刀閘中相垂直。電纜終端頭指套距梯接點(diǎn)為1500mm左右，大于1500mm距離的引出線應(yīng)加絕緣支持點(diǎn)。終端頭三相冷縮管之間夾角為15度左右，垂直伸出不得彎曲受力。從端子處再用防老化絕緣線用并溝線夾，設(shè)備線夾和線路導(dǎo)線或刀閘固定連接，終端頭應(yīng)安裝10kV氧化鋅避雷器，避雷器接地線、電纜鋼鎧，銅屏蔽，鋼管接地線共同和接地裝置接地引線相連可靠接地。獨(dú)立的接地裝置接地電阻值不大于10Ω。

4.裝設(shè)自動(dòng)跟綜補(bǔ)償?shù)南【€圈

涿鹿110kV站10kV兩段母線上，原來(lái)沒(méi)有設(shè)計(jì)安裝10kV消弧線圈。該站隨著10kV電網(wǎng)電纜線路的增加，經(jīng)計(jì)標(biāo)10kV三相對(duì)地的電容電流已超過(guò)10A，常因電纜終端頭發(fā)生單相接地，引起相間短路斷路器跳閘。

為防止故障再次發(fā)生，2012年9月份在涿鹿110kV站兩段10kV母線上，分別設(shè)計(jì)安裝了戶外式10kV接地變和一套自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)?0kV消弧線圈。經(jīng)調(diào)整試驗(yàn)合格后，現(xiàn)已投入了運(yùn)行，以達(dá)到10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，消弧線圈產(chǎn)生感性電流，補(bǔ)償對(duì)地的電容電流，使接地點(diǎn)電容殘流變小。接地點(diǎn)的電弧就會(huì)自行熄滅。起到了保護(hù)電纜線路安全運(yùn)行降低故障跳閘率的效果。