一起两个相邻电缆头同时击穿故障的问题分析

丘小坚

摘要：电缆头主要用来起连接作用，正常使用的电缆头要求必须保证接头部分密封良好，电缆线路通畅，内部的电缆不受潮，保证绝缘等级。有鉴于此，文章基于目前产生的比较频繁发生的故障，提出相应的故障原因以及分析结果，并建议取用全新的预防试验和连接试验，以保障交联电联的稳定、安全运行。

关键词：冷缩电缆头制作工艺击穿故障

0前言

如果电缆头密封不好，会造成油浸纸干枯，并且湿气进入接头部分，降低接头部分的绝缘等级。电缆头按安装场所可分为户内式和户外式两种，按制作安装材料又可分为热缩式（最常用的一种）、冷缩式、干包式，环氧树脂浇注式，按线芯材料可分为铜芯电力电缆头和铝芯电力电缆头，按接头材质分为塑料电缆接头和金属电缆接头。金属电缆接头又分为多孔金属电缆防水接头、防折弯金属电缆接头、双锁紧金属电缆防水接头、塑料软管电缆接头、金属软管电缆接头等。交联电缆头的制作工艺简单，本文分析的实例是冷缩电缆头，该种电缆头在常温下抽掉内部支撑的塑料螺旋条（支撑物），压紧在电缆绝缘上构成电缆附件，具有体积小、操作方便、迅速、无需专用工具、适用范围宽和产品规格少等优点。但是该类电缆头击穿故障也时有发生，本文以某两个电缆头同时击穿故障实例进行问题分析。

1故障情况

（1）35 kVⅠ段母线至Ⅰ段出线间隔联络的35 kV单芯铜电缆，在Ⅰ段母线端U相电缆头下部接口处击穿烧坏，V相、W相电缆头有变色现象。在Ⅰ段出线间隔端W相电缆头下部接口处击穿烧坏，U相、V相电缆头有变色现象

（2）检查两根电缆的击穿点，发现都在电缆头下端距接口60—80 mm处，在母线端击穿的电缆头有电缆铜芯熔化现象，在铜屏蔽接地铜带处也有电击穿现象。从电缆头铜接头至击穿点（约400 mm）没有发现放电爬弧痕迹。

2冷缩电缆头制作工艺分析

电缆头是用来连接电缆的，最理想的连接就是无缝链接，使得电缆头和电缆的质量特性完全一致。根据我国对电缆头的要求，遵循GB 12706-4和IEC60502-4：1997的电气标准，该标准对电缆头的电气性能、物理性能及化学性能都进行了明确的规定，目的是电缆头在使用过程中满足安全稳定的使用要求，保证电缆线路的安全运行。因此，在设计过程中要求电缆头即使在恶劣的环境中也能够正常工作。对于电缆头的性能影响最大的三大关键因素是：密封，绝缘，电场。

一、密封

①电缆头的工况环境一般在野外、地下等，受到风吹、日晒、雨淋、地潮的影响，对电缆头的密封要求非常高，设计电缆头首要考虑的就是密封性。最常见的密封的方法有两种，一种是灌封，即将密封材料（沥青或环氧树脂）灌入电缆头里面，这种方法的特点是工艺比较复杂，液体不好控制，一次性灌装完成后不能维护；另一种是采用密封胶进行粘接密封，这也是很多国内外厂家研究使用的新工艺，原理是选择一种高弹性的密封胶，将电缆体及电缆附件牢固的粘接到一起，并且在潮湿、高温、低温等环境条件下密封胶不发生开裂，因此密封胶的质量直接影响到电缆头的密封情况。这种工艺方法的优点是简单可靠，方便后续维护，这也是以后电缆头密封的主流方法。②全冷缩电缆头采用的是弹性材料将电缆紧压到一起来达到密封效果的。生产冷缩电缆头的厂家，预先在电缆头内放入支撑体，使电缆头保持一定的张度。在现场使用电缆头时，将要链接的电缆放入电缆头内，取出支撑体，电缆头通过橡胶本身的弹性收缩压紧接头部分，即冷收缩技术，这种附件也成为冷缩电缆附件冷缩电缆头相比于热缩电缆头的最大优点就是避免了“电缆呼吸”造成的绝缘之间的空隙。所谓“电缆呼吸”就是在电缆运行过程中，随着电流负载的波动或者温度的波动，电缆温度发生波动，导致热胀冷缩，造成密封不严或者绝缘效果降低，产生电流击穿。采用热冷缩工艺难以避免这种情况的发生，但是如果采用冷收缩技术橡胶随电缆的变化而变化，保证了密封严实和良好的绝缘效果。因此冷收缩技术在温差较大的地区有较好的应用前景。

二、绝缘

对电缆头的绝缘要求特指相与相之间、相与地之间的绝缘：

① 一般冷缩式电缆头使用的是硅橡胶、热缩材料两种进行相、相绝缘，当然选择何种材料及材料的厚度还与单位材料的绝缘性能及适用要求有关。

②电缆的电位高于大地，如果电缆头的绝缘性能不好，会发生爬电现象。冷缩电缆头的硅橡胶采用的是物理弹性压紧电缆连接部分，由于硅橡胶的弹性非常强，能够与电缆被抱紧部分紧密贴合，避免“电缆呼吸”造成的爬电现象，也能防止潮气和外界空气进入电缆头，将内爬电的距离控制好。

相比冷缩电缆头，热缩电缆头需要将温度加热到100℃-140 ℃，这时材料才具有收缩性。当温度低于100℃时，电缆和热缩材料由于热胀冷缩系数不同，发生脱层，出現裂缝，这时外界带有潮气的空气进入，破坏了内部的绝缘环境。当外界温度发生变化，也不能像冷缩电缆头一样抱紧电缆，降低绝缘等级，带来安全隐患。

三、电场：

冷缩电缆头的对于电场分布的处理，是采用应力锥进行控制，通过控制应力锥的形状尺寸，控制电场分布，因此在设计制造阶段由厂家进行精确控制，可靠性比较好。但是热缩电缆头要控制电场，主要通过体积电阻和介电常数进行这种工艺方法比较复杂，受环境影响大，这样就很难准确的控制电场。

表1 全冷缩型与热缩型电力电缆附件的综合性能对比表

性能 热缩电力电缆附件 全冷缩电力电缆附件

材料 橡塑材料 硅橡胶

弹性 差 好

结构 电应力控制管外绝缘保护管及伞裙等单独制作配套施工 应力锥、外绝缘保护管及伞裙为一体

地线连接 需焊接 采用恒力弹簧、无需焊接

收缩方法 用火加热 抽取芯线

电场控制 参数应力管 几何应力锥

局部放电 大 小

施工空间要求 空间要求大 空间要求低

施工速度 慢 快

外形 欠美观 美观

3原因分析

这组35千伏联网的电缆在开始运行到发生故障的这段时间里边，并没有其他的异常情况发生，但是在电缆及其附件在被击穿的过程中，进行问题的分析，得出以下结论：

第一，在做电缆头的过程当中，施工的单位并没有按照电缆附件的出厂家所提出的要求程序来制作，原来厂家的规定是在屏蔽的顶端部位需要打磨光滑，也就是绝缘层的屏蔽切断位置的30毫米到35毫米的地方。同时需要采用型号是BBD-务实的半导体进行包扎以使得平滑的过渡，最后为了避免在这里的电场过于集中，安装搭接的30毫米的终端体和绝缘管道，为了保障半导体的屏蔽和终端体内应力锥在20毫米左右。

第二，在现场将击穿的电缆附件割开，发现在电缆被击穿位置是半导体屏蔽层切断处的地方，此处并没有很好的和终端体的应力锤进行有效的链接，致使在这里因为电场的集中造成电树枝，最终使得电缆主绝缘的局部损坏而产生击穿的现象，这一个过程会造成大电流的突然形成高温导致电缆穿孔烧焦。

4结束语

在我国的当前阶段，交联电缆的電压测试水平和标准还是很低的，一旦某些电缆发生了缺陷或者问题而没有进行及时处理或者发现，就会导致电缆在制造或者安装过程当中的缺陷被隐蔽而使得产生更大的安全隐患，从而导致交联电缆在使用的过程当中经常发生故障。

参考文献

[1]解广润.高压静电场[M].上海：上海科学技术出版社，1987.

[2]陈化钢.电气设备预防性试验方法[M].北京：水利电力出版社，1994.

[3]王劲，陈成伟，陆国俊，刘刚.预制式电缆终端应力锥安装错位时的电场分析[J].广东电力，2009 ， 22（2）：28 - 30 ， 40.

[4]张志祥.5kV交联电力电缆的常见故障及对策[J].高电压技术，2004，30（S1）：16-17，23.

[5]徐党国，吴刚，李大卫.风电场中压电缆终端施工工艺要点[M].华北电力技术，2012 ， （2） ：73 -74.

[6]马自伟，贾江波，查玮，孙福.10kVXLPE电缆终端电场分布与调整[J].高压电器，2007，43 （4） ：67-69，72.

[7]李新平，刘守功，曹晓珑，任常娥.高压电缆终端结构设计的进展[M].电线电缆，2002， （3） ：11-14.

[8]王小伟，王虹.35 kV冷缩电缆终端现场安装问题分析[J].和田师范专科学校学报，2010，29 （2） ：243 -244.