刘冠骞+曾伟峰
摘 要：随着城市化的发展，越来越多的电缆线路使用于城市电力建设中，电缆线路故障的多发区域往往出现在电缆中间接头位置。如何利用故障分析进行研究，寻找有效预防电缆故障是配电领域中一个值得研究的课题，针对这个问题，本文对广州市海珠区10kV电力电缆中间接头一种故障进行剖析，探究处理该类故障的方法。
关键词：电缆中间头 电缆故障 供电可靠性 配电网
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（b）-0020-02
近年来，广州市海珠区配电网故障跳闸频繁，线路故障跳闸率居高不下。在线路故障跳闸的分析与研究工作中，发现电缆线路故障中，电缆中间接头故障发生率较以往频繁出现。本文以海珠区电缆中间头故障为例子，剖析其故障原因，浅谈提升接头制作工艺的方法。
1 故障发生情况
2015年1月8日，线路开关跳闸，重合闸失败再跳；跳闸前负荷60A；保护动作为零序I断保护动作，故障电流为360A。经查证为线路电缆中间头故障，故障相在主绝缘被击穿。电缆型号是ZRYJV22-3×240mm，中间头型号是3M冷缩中间头，投运日期是2008年9月份。
2 电缆中间头解剖情况
该电缆中间头型号是3M冷缩中间头，投运日期是2008年9月份。事故发生后，经解剖发现：（1）故障中间头有明显的烧蚀痕迹，故障相应力套管边缘穿透，主绝缘碳化严重，且有大量铜粉析出。（2）解开应力套管，发现主绝缘有较大缺口，铜芯已融化变形，主绝缘上有明显烧蚀痕迹。（3）测量故障相中间头主绝缘剥取尺寸，发现主绝缘长度符合安装说明书规定。（4）观察故障相主绝缘与压接管部分，发现其主绝缘上仅残留少量P55红色绝缘混合剂，反而在压接管上发现了大量P55红色绝缘混合剂。（5）观察压接管压接质量，发现其共压7处，且压花位置不均匀，最右侧压花已在压接管最边缘。（6）对非击穿相进行解体分析，发现一侧主绝缘的一面碳化严重，且有大量铜粉析出。（7）对另外一非故障相进行解体，发现同样情况，一侧主绝缘的一面碳化严重，有大量铜粉析出。（8）非故障相压接管上有大量红色P55绝缘混合剂，压接管边缘烧蚀严重。（9）铜粉含量非常多，在应力管内的一端也含有大量铜粉。（10）對比发现，碳化及大量铜粉均集中于其中一侧的主绝缘上。
3 故障原因分析
3.1 故障原因之一：三相压接管压接质量都未达标，压接位置不均匀
可推测为第一次压接时，未于正确位置压接，导致压花不均匀，并于线管边缘补压。而采用压接工帽不对应的压接机容易造成压接后压接管起毛刺的现象，而没有进行打磨的情况下会使得压接管的毛刺容易对绝缘管的内壁造成伤害，本事故制作人员虽对压接管进行了打磨处理，但由于没有处理好打磨后的铜粉，对电缆中间头的绝缘造成了影响。
3.2 故障原因之二：打磨后未清洁，用擦过线管的酒精布擦拭主绝缘
三相主绝缘均存在大量铜粉，推测为打磨线芯时，铜粉飘在主绝缘上未作清理，或者打磨压接管后，用擦拭压接管的酒精布直接擦拭主绝缘，使铜粉大量附着于主绝缘上。
该操作步骤一直是很大部分施工人员会犯的错误，酒精清洁布一定要在保持干净的情况下才可以用于清洁电缆主绝缘，像这种会残留铜粉的清洁布如果对主绝缘进行清洁，只会对主绝缘造成二次污染。
3.3 故障原因之三：打磨铜管时，应力管未完全密封导致铜粉飘入应力管，收缩应力管时铜粉压在主绝缘上
由于三相主绝缘上仅有一端有大量铜粉，推测为打磨线芯或压接管时，三相应力套管并未做好封闭处理，导致打磨的铜粉飘入套管一端，在紧缩套管时候，其中的铜粉被压在主绝缘一侧。
3.4 故障原因判定
由电场强度公式E=ΔU/d得，电位线垂直与电场线，在绝缘表面形成电压梯度，越趋近于半导层切断处，电场强度越强。而电场的方向遵从高电位到低电位的原则，在电缆剥离半导电层后，电缆主绝缘在半导电层与导体之间保持安全的绝缘距离。而本案例的电缆，由于主绝缘表面形成导通的铜粉，等于延长了半导电层的距离，缩短了电缆的绝缘距离，从而导致放电击穿，故障点位置恰好如下图放电位置。
由于电缆中间接头制作过程马虎，导致电缆主绝缘表面上布满了铜粉，铜粉在故障相形成放电通道，引起了电缆的故障，电缆故障发生时，由于故障侧温度过高导致故障侧铜粉被烧熔。表面电痕的产生，是电缆半导电层至主绝缘剥切处发生爬电的结果。反映出半导电层截口处可能存在毛刺等缺陷。另外，畸变的电场，热效应及机械作用下主绝缘发生了不可逆转的形变。
4 提升接头制作工艺方法
根据不同的电压等级电缆附件，厂家对附件考虑侧重点也有不同的对待，高压附件则更多考虑电气性能，防水结构及机械强度；中压附件则在考虑方面较为均衡，但各项水平不高；而低压附件则更多考虑成本。验收人员在验收不同电压等级设备时应做到差异化考虑验收。
根据现状问题，浅谈提高施工安装质量的方法如下。
（1）规范施工工艺。电缆接头要严格针对工艺说明书进行施工，严禁施工人员随意更动工艺图纸内容施工。（2）控制电缆头制作环境。电缆沟应有防止积水，防止电缆泡在水中的措施，制作过程中湿度应不超过规定值。（3）确保密封性能。密封性是接头施工质量的关键，为把好密封关，冷缩接头密封胶带的使用必须到位，包缠胶带时应拉伸到规定要求，确保胶带包缠后的粘合密封质量。（4）保证压接质量。采用质量较好的压接工具，线芯压接前应充分地打磨，认真去除粘连在导体上的内半导电颗粒。压接后必须除去尖角、毛刺，清除金属粉末。（5）处理好绝缘表面。剥削护套、绝缘屏蔽层、半导体要细心，刀口不伤及绝缘。绝缘层剥切以后，其表面的半导电层，应用细砂纸充分打磨绝缘层表面，使其光滑。（6）确保安装尺寸精度。安装冷缩主体时，按要求进行中心点校验，防止主体出现应力锥搭接不均的情况。（7）加强电缆从业人员的技术培训。为提高电缆安装工艺水平，从业人员必须上岗，并建立完善的电缆附件制作质量监控机制，及时对从业人员的不良制作行为进行查处，警告或吊销其从业资格。
5 结语
本文对一起10kV电力电缆中间接头的故障原因分析进行了演示，并介绍了针对10kV打磨工艺常见的电缆中间接头验收问题，同时希望给相关人员以参考，从原理上掌握预防电力电缆中间头故障的关键点，避免类似的事故发生，以提高配电网运行的经济性和可靠性。其次要求施工人员严格按照施工说明书的步骤进行接头安装，严禁擅自更改施工工艺，关键步骤需得到施工负责人、技术验收人员和监理人员三方现场确认，并做好全过程的安装记录。
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