110kV电缆接头故障分析及试验研究

110kV电缆接头故障分析及试验研究

董政杨碧天秘晓梦

（国网天津市电力公司检修公司电缆运检中心天津300000）

摘要：城市中心区域用电负荷密度大，供电质量和可靠性要求高，对供电组网及供电设施提出了更高的要求，因此越来越多的城市中心区域采用高压电缆代替架空线路供电。电缆线路的安全可靠运行对社会稳定、经济增长和人民正常生产生活起着重要的作用。

关键词：110kV；电缆接头；故障分析；试验

一、事故简述

2015年7月9日，某110kV电缆线路送电试运行4h左右，其C相电缆中间接头发生击穿接地故障，故障电流5000A。故障中间接头为现场新制作的熔接绝缘接头。

（一）故障电缆铭牌

故障电缆本体型号YJW02－1×500，长度约680m，2015年7月投运，电缆中间接头，型号为CDYJJM2－1×500mm2，系某知名电缆附件厂家2015年7月产品。

（二）故障检查情况

C相中间接头与电缆本体衔接处炸开，外护套和金属护套脱落，铜屏蔽网烧毁。解体故障相电缆中间接头，在解体前用5000V绝缘电阻测试仪检测故障中间接头主绝缘的绝缘电阻，测得故障中间接头绝缘电阻为10MΩ左右。解体后，可以看出中间接头一侧铜屏蔽网已烧毁，另一侧则保留较好，击穿点位于电缆本体与中间接头衔接处靠铜屏蔽网烧毁侧，直径约Φ30mm。击穿处主绝缘厚度16.64mm与正常电缆主绝缘厚度16.98mm，无明显差别。

（三）中间接头故障分析

从解体情况看出，击穿部位于电缆主绝缘与熔融覆盖绝缘分界面，属于绝缘接头内部。击穿处主绝缘厚度与正常电缆主绝缘厚度一致，可排除主绝缘厚度不足而造成中间接头击穿可能。根据中间接头结构和解体情况分析，铜屏蔽网和半导体层衔接处发生击穿，由于其他部分主绝缘未见击穿现象，可以排除主绝缘材质问题导致故障，极有可能是外半导电屏蔽层处场强畸变集中导致击穿。模注溶接中间接头是绝缘接头，其两侧经护层保护器接地，由于导体通过工频电流时，其产生的交变磁场与外护套交链，在外护套上产生感应电压，该感应电压与电缆长度成正比，由于中间接头两侧电缆长度不同，在图1中A，B两处会产生不同的感应电压，造成中间接头铜屏蔽网和半导体屏蔽层存在电位差，当电位差足够大时，电场集中，两者可能产生放电，4h左右试运行后造成铜屏蔽网局部逐渐烧蚀，烧蚀后衔接处主绝缘内电场将发生畸变，从而造成主绝缘击穿。中间接头内电缆本体和中间接头衔接处的铜屏蔽网因涡流过热，温度升高使屏蔽层失去屏蔽作用，导致衔接处场强突变，发生击穿。绝缘接头现场制作时，不排除工艺控制不良，绝缘分界面处在恢复绝缘时存在问题，如屏蔽层有破坏、内部存在气隙等。

图1电缆外护套示意图

二、故障过程模拟试验

为了进一步调查清楚模注熔接头外半导电屏蔽层处场强畸变集中的原因，联合接头生产厂家按照原来设计图纸和工艺方法重新做一个模拟试验用接头，接头恢复外半导电屏蔽层。

（一）外屏蔽破损缺陷模拟

采用尖锐固体划伤外半导电屏蔽层，破损点大小为0.5mm。采用铜网绕包恢复铜屏蔽网，接着用专用绝缘胶带恢复屏蔽网外绝缘。

（二）交流耐压试验

对新做的模注熔接头进行交流耐压试验，试验电压升至1.1U0时，发生击穿放电现象。通过解体接头，发现外屏蔽破损点处铜网存在放电痕迹。进一步解剖击穿放电部位，发现放电点与电缆导体间存在一条明显的放电通道，放电通道位于电缆主绝缘部位半导电断口处。

从模拟试验可以看出:外屏蔽破损处绝缘击穿放电通道，与某110kV电缆模注熔接头电缆绝缘击穿结果相同。因此可以确定，某110kV电缆模注熔接头故障是因为现场制作工艺把关不严，在恢复外半导电层时，损伤了外半导电屏蔽层，屏蔽电场效果失效，导致此处电场发生畸变，在运行时发生局部放电，直至形成放电通道击穿主绝缘。

三、改进措施

（一）加强电缆头制作人员的技能培训

建议电缆头制作人员参加电缆附件制作业务知识培训，经考试合格后方可持证上岗，严禁无证人员制作电缆头。

（二）严格按照规范进行安装

电缆头的制作严格按照GB50168—2006《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》及电缆附件厂家提供的安装说明书等执行，以确保电缆头的制作质量和工艺水平。注意事项:冷缩接头的自由安装尺寸较小，应注意安装尺寸的准确，尽量减小安装误差。在安装前，应核对预制件和电缆绝缘外径的配合是否符合生产厂商的要求。电缆剥切尺寸必须严格按照厂家提供的安装说明书进行，确保电缆金属屏蔽层、半导电层、绝缘层施工剥切尺寸正确，连接管压接后要用锉刀或砂纸打磨光滑，清除金属屑末，用清洁布擦净电缆绝缘表面、半导电层表面及连接管表面。

（三）加强电缆头制作现场环境管理

电缆头的制作须在晴天、干燥的情况下进行，制作现场应清洁、无尘。制作完成的电缆头外观应整洁美观，安装工序完成后，在30min内不得移动电缆，并经试验合格后方可挂网运行。

（四）实行实名制管理及质量跟踪体系

电缆头制作人签订《电缆头制作质量承诺书》，制作过程要拍照取证并形成电缆头制作过程资料，电缆头悬挂有实际制作人员、制作日期及天气等相关制作信息的电缆牌，确保电缆头施工质量的可追溯性，完善电缆头的运行管理。

（五）改善电缆的运行环境

有电缆接头的位置，一定要按施工图纸要求建设电缆井，为电缆提供良好的运行环境。

四、结论

故障调查表明，接头故障是由于中间接头处外半导电屏蔽层电场畸变导致。外半导电屏蔽层场强畸变集中的原因有:铜屏蔽网和半导体屏蔽层存在电位差、中间接头衔接处铜屏蔽网因涡流过热屏蔽失效、工艺控制不良绝缘分界面处屏蔽层有破坏或内部存在气隙等。接头外半导电屏蔽层破损试验模拟了故障发生过程，发现电缆故障原因为模注熔接头安装时工艺控制不良导致外半导电屏蔽层破损导致。本次中间接头故障，暴露了电缆接头现场制作时在关键隐蔽工艺技术监督方面存在盲点和短板，建议电缆接头现场制作时加强关键隐蔽工艺监督。

参考文献

[1]屈少虹.110kV线路电缆接头故障分析[J].湖南电力,2006,04:42-43.

[2]胡汉阳.浅谈10kV交联电缆接头故障分析及防范措施[J].黑龙江科技信息,2012,11:79-80.