對于電纜線路而言，電纜中間接頭是薄弱環(huán)節(jié)，大部分電纜線路故障發(fā)生在這里，電纜中間接頭質(zhì)量好壞直接影響到電纜線路的安全運行。電纜冷縮中間接頭因其安裝方便，無需專用工具，且具有絕緣性能好、耐高溫及酸堿性、安裝便利等特點，現(xiàn)已基本取代熱縮中間頭，在中壓配電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。但近兩年來，由于施工工藝缺陷、中間頭制作質(zhì)量等問題，導(dǎo)致部分冷縮中間頭經(jīng)常發(fā)生絕緣擊穿。本文通過闡述冷縮電纜中間頭工藝原理及制作關(guān)鍵技術(shù)要求，對一起電纜中間頭故障原因進行深入分析，查找故障原因，并對電纜線路安全運行提出建議。
1、冷縮電纜中間頭工藝原理
冷縮電纜中間頭是利用彈性體材料(常用的有硅橡膠和乙丙橡膠)在工廠內(nèi)注射硫化成型，再經(jīng)擴徑、襯以塑料螺旋支撐物構(gòu)成各種電纜附件的部件?，F(xiàn)場安裝時，將這些預(yù)擴張件套在經(jīng)過處理后的電纜末端或接頭處，抽出內(nèi)部支撐的塑料螺旋條，壓緊在電纜絕緣上而構(gòu)成的電纜附件。因為它是在常溫下靠彈性回縮力，而不是像熱收縮電纜附件要用火加熱收縮，故稱冷縮電纜附件。在沒有安裝到電纜之前，冷縮電纜附件是處于高張力狀態(tài)之下，因此它必須在貯存期內(nèi)使用，以確保其彈性應(yīng)力不松馳，從而保證良好的界面特性。
2、冷縮電纜中間頭安裝注意事項
2.1、作業(yè)條件
電纜頭的制作必須在天氣晴朗、空氣干燥的情況下進行，其空氣相對濕度宜為70%及以下，當濕度大時，可提高環(huán)境溫度或加熱電纜，也可搭設(shè)臨時工棚，嚴禁在霧或雨中施工。施工場地應(yīng)清潔，無飛揚的灰塵或紙屑。制作用的10kV電纜絕緣狀態(tài)良好、外觀應(yīng)整潔無破損，無受潮，電纜內(nèi)不得進水，并做絕緣電阻試驗，經(jīng)試驗合格后方可進行，對暫緩制作的電纜頭應(yīng)用密封膠密封。
2.2、制作過程中重要注意事項
2.2.1、在施工之前充分做好各項準備工作，制作前必須認真閱讀電纜頭制作說明書，詳細掌握制作的工藝要求，在安裝過程中嚴格按說明書要求步驟制作，切不可只憑經(jīng)驗進行施工。
2.2.2、交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層強度較大，剝切困難，剝切時小心謹慎，特別是在剝切半導(dǎo)體層時，避免傷到線芯的主絕緣。施工時如在主絕緣上留下細小劃痕，必須用紗布進行軸向打磨，并涂上少量硅脂。半導(dǎo)體層的切口應(yīng)整齊，起倒角，半導(dǎo)體層與主絕緣交界處平滑過渡，無明顯臺階。
2.2.3、保證制作時不間斷，盡量縮短制作時間。從剝切電纜開始應(yīng)連續(xù)操作直至完成，縮短絕緣暴露時間，防止侵入雜質(zhì)、水分、氣體、灰塵等。制作完成后必須靜置30分鐘以上方可移動電纜。
2.2.4、應(yīng)力冷縮管的中間標線必須與壓接管的中心線保持一致。防止一側(cè)搭接過多，一側(cè)搭接過少。要注意在電纜絕緣半導(dǎo)電層與主絕緣層斷口處均勻涂抹硅脂，以達到潤滑及排除氣體的目的。
2.2.5、電纜半導(dǎo)體層剝切后，必須用砂紙和清洗劑清擦干凈主絕緣表面，清擦時應(yīng)從線芯向半導(dǎo)層方向進行，不得來回擦洗，清洗劑和砂紙不得碰到外半導(dǎo)電層，嚴禁用接觸過半導(dǎo)體屏蔽層的清洗紙清洗主絕緣層表面。
3、冷縮電纜中間頭的故障原因分析
下面就佛山市某地區(qū)一起10kV電力電纜中間頭由于制作工藝缺陷引起的線路故障進行剖析。
3.1、故障中間接點信息
佛山市某地區(qū)一10kV交聯(lián)聚乙烯電纜中間接頭發(fā)生絕緣擊穿，導(dǎo)致線路故障跳閘。故障電纜信息如下：電纜中間接頭于2010年6月投產(chǎn)，2011年10月發(fā)生接地短路故障，電纜型號：ZRYJV22-3X300，工作電壓：8.7kV和15kV。電纜中間頭接頭制作方式采用冷縮式。
3.2、故障接頭的檢查分析
通過對故障電纜中間頭的解體檢查，情況描述如下：
3.2.1、故障中間接頭的表面存在明顯擊穿孔洞，對接頭進行從外到內(nèi)解剖，依次剝除電纜鎧裝層、防水絕緣層、銅屏蔽層，發(fā)現(xiàn)三相冷縮管的表面大部分區(qū)域熏黑，其中故障相的主絕緣完全被擊穿，銅導(dǎo)線被燒熔。
3.2.2、剖開故障相冷縮管，發(fā)現(xiàn)故障相主絕緣表面、冷縮管內(nèi)表面，碳化現(xiàn)象非常嚴重。檢查其他兩相，發(fā)現(xiàn)主絕緣表面有明顯的爬電現(xiàn)象，有電樹枝的痕跡，半導(dǎo)電層與主絕緣表面的硅脂已經(jīng)干涸且涂抹不均，其中一相半導(dǎo)電層剝離不整齊，且三相半導(dǎo)電層均沒有進行倒角處理。
3.2.3、檢查三相冷縮管與壓接管的中心線的相對位置，發(fā)現(xiàn)故障相冷縮管標線與接頭中心線位置并不對齊吻合，有明顯偏移。
3.3、故障原因分析
從解剖檢查情況來分析，故障相接頭主絕緣的表面擊穿孔并不是放電的起始點，冷縮管與主絕緣交接處很可能是本次故障的放電起始點，而表面擊穿口只是界面爬電現(xiàn)象發(fā)展到貫穿主絕緣表面時，短路電弧以最短路徑擊穿主絕緣本體時強大短路電流燒蝕所致。固體絕緣發(fā)生界面放電的根本原因是電場應(yīng)力集中.根據(jù)對故障電纜接頭的解體情況分析，判斷引起該電纜中間接頭故障的原因如下：
3.3.1、冷縮管的中間標線與壓接管的中心線保持一致，才能使得兩側(cè)的應(yīng)力椎達到均勻主絕緣表面電場，分散屏蔽層斷口處的電場應(yīng)力的目的。該故障中間頭故障相冷縮管中間標線與壓接頭中心線位置并不對齊吻合，有明顯偏移，從而導(dǎo)致兩側(cè)局部電場的應(yīng)力加劇，應(yīng)力椎未能起到均勻分散電場應(yīng)力的作用。
3.3.2、半導(dǎo)電層與主絕緣表面的硅脂涂抹不均，電纜運行一段時間后因硅脂干涸，主絕緣與冷縮管之間的界面將產(chǎn)生氣隙，局部電場將加劇。此外，半導(dǎo)體層剝離不整齊，且沒有進行倒角處理，將也會進一步促進局部電場加劇。
4、結(jié)語
電纜接頭的電場是個畸變電場，在線芯及屏蔽層的切斷處，會產(chǎn)生電應(yīng)力集中現(xiàn)象，電場強度很大，是整個接頭的薄弱環(huán)節(jié)。經(jīng)過電場仿真分析，在半導(dǎo)體層過長、半導(dǎo)體層過短，半導(dǎo)體層無倒角，半導(dǎo)體層與主絕緣過渡階段硅脂涂抹不均的情況下，電場畸變強度比正常情況下電纜接頭處最大電場強度高4～12倍，而尤以半導(dǎo)體層無倒角情況下電場畸變強度最大。當電場畸變強度達到一定程度時，就會發(fā)生絕緣局部放電擊穿現(xiàn)象。
因此，建議電纜中間接頭必須嚴格按照施工質(zhì)量控制要求及施工圖紙規(guī)范施工，防止電纜帶缺陷投產(chǎn)。對于運行一定年限的帶中間接頭的電纜開展電纜振蕩波局放測試，及時發(fā)現(xiàn)和消除電纜缺陷，確保電纜線路可靠運行。
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