220kV电缆终端击穿故障分析

庞锴　白银浩　刘博

摘 要：针对一起220kV电缆终端击穿故障，结合解剖检查，笔者分析认为，故障原因为应力锥安装工艺质量不佳，造成应力锥与电缆接触面位置存在局部放电，持续作用下造成电缆绝缘和应力锥绝缘老化且绝缘强度下降，最终导致电缆击穿，由此提出相应的防范措施。

关键词：电缆终端；应力锥；绝缘击穿

中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2017）06-0070-03

Analysie of Terminal Breakdown Accident for 220kV Cable

Pang Kai1 Bai Yinhao1 Liu Bo2

（1.State Grid Henan Electric Power Research Institute，Zhengzhou Henan 450052；

2.Henan EPRI Gaoke Group Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450052）

Abstract： This paper analysed a terminal breakdown accident of a 220 kV cable. Based on the strpped and checked terminal， the reason of cable breakdown was caused by the poor quality of installation technology which result of partial discharge between stress cone and the interface of power cable. The insulation strength of power cable and stress cone was reduced by the continued partial discharge with the aging of parts. Preventive measures were proposed .

Keywords： power cables terminal；stress cone；insulation breakdown

1 电缆终端故障情况

2016年3月18日，某220kV架空电缆混合线路跳闸，维修人员经过巡视，确定故障点为电缆区段的A相电缆头。该段电缆长度150m，电缆、电缆头为普瑞司曼电缆有限公司产品，电缆终端头型号为：TES245/113，电缆型号：JLW03-127/220-1*1200。通过外观检查发现，电缆击穿点、应力锥伞裙处放电损坏点，按安装尺寸复原，位置相符，见图1。接地箱、接地线未发现异常现象。

2 解剖检查

2.1 解剖前检查

应力锥擦拭清理后，发现应力锥顶端附近的表面存在长期局部放电，呈“电树枝”状的爬电痕迹，但未贯通，见图2。

应力锥顶端和伞裙处（远离应力锥击穿点）发现有两处斑点，笔者分析认为是燃烧的硅油散落造成点烧伤，不是放电痕迹，见图3。

应力锥半导体层（靠近铜屏蔽位置）表面有裂纹且内部有碳黑击穿痕迹，附近伞裙处有两道裂纹，内表面有明显老化现象和少量碳黑，见图4。笔者分析认为，击穿瞬间，短路电流在此处击穿应力锥半导体层，沿铜屏蔽（地电位）方向閃络贯通。

2.2 解剖检查

解体应力锥，以分析放电路径，查找击穿原因。

2.2.1 对剖检查。清理后发现应力锥（击穿侧）内表面明显击穿点、碳黑、局部老化现象，另一侧无放电痕迹。半导体层未见明显剥离现象。击穿点附近的半导体层呈明显电流灼烧痕迹。电缆击穿位置与应力锥击穿位置基本相符，见图5。

2.2.2 切片检查。为确认放电路径，进行切片检查，见图6。放电击穿位置可以明显地看到放电通道，并在内部有局部放电痕迹。根据碳黑发展趋势，内部局部放电开始后，放电沿电场强度方向，向电场强的位置逐渐发展，其放电路径如图7所示。

3 试验检查

3.1 切片机械强度试验

对应力锥切片进行机械强度测试，材料抗张强度、伸长率满足厂家设计要求，排除因材料机械强度不足对引发电缆故障的影响。

3.2 应力锥扩张

由于无同型号、同批次备品，厂内选取110kV等级应力锥进行了扩张试验，在其内表面设置人工划痕，用于辅助判断产品出厂前是否存在缺陷。在内部用刀划出痕迹后，按安装过程，用PVC管扩张，放置约40min，应力锥裂开，表明材料如存在细小裂纹，应力锥将在较短时间内发生开裂。由于该线路运行已达6年，因此排除了故障应力锥本身产品质量问题对引发电缆故障的影响。

4 故障原因分析

通过解体检查、试验结果，笔者推断故障原因可能有以下几点：①应力锥安装过程中，由于工装表面不净或操作不当，对应力锥内表面造成损伤；②电缆绝缘层打磨后仍存在毛刺、不平整现象；③电缆屏蔽层或铜屏蔽杂质未清理干净，遗留在应力锥内。

上述原因均会导致应力锥与电缆接触面位置，因为电场畸变，持续局部放电，从而造成电缆绝缘和应力锥绝缘老化且绝缘强度快速下降，最终导致电缆击穿。

此外，解体检查中还发现，应力锥顶端附近的表面呈“电树枝”状的爬电痕迹，但未贯通，切片结果显示爬电深度约2mm左右，表明是长期局部放电作用而不是瞬间放电造成，但肯定是应力锥表面存在杂质，引发爬电。随着时间推移，一旦爬电贯通，也会导致电缆终端故障，甚至爆炸。

综述所述，由于厂家在电缆终端安装施工环节中，工艺质量差、防尘、清洁控制不到位，是造成本次电缆故障的主要原因。

5 措施建议

电缆终端的制作、安装过程对于电缆安全运行起到至关重要的作用，为防止同样情况再次发生，笔者建议采取以下措施，来提高电缆终端的安装质量和运行可靠性[1]。

①电缆附件安装质量对电缆安全运行影响很大，建议今后110kV及以上电缆附件安装或维护前，采取绝缘油检测，附件安装过程关键点留存影像资料等措施。

②工作人员要加强电缆终端红外测温，定期检查电缆终端的引入段电缆、外壳接地线、GIS法兰盘面，并与设备运行参数（如负载电流、运行方式）及环境数据对比分析，发现异常，适当缩短监测周期（正常状态一年一次，异常情况3个月或密切监测（一两周复测））。

参考文献：

[1]陈鑫水.220kV电缆GIS终端故障原因分析及处理[J].广西电力，2012（1）：46-49.