高压电缆中间头绝缘故障分析

2010-08-15刘洪文马文芝

科技传播 2010年18期

刘洪文，马文芝

新疆中泰化学股份有限公司西山事业部检修车间，新疆乌鲁木齐 830009

通过直流耐压试验测量泄漏电流的大小，一直是我们检测高压电缆好坏的主要手段之一。下面将我们在制作好电缆中间接头检测高压电缆绝缘性能中，运用直流耐压试验发现绝缘缺陷的经验介绍给大家。

2010年6月份，我们系统中一段母线出现接地现象，此电缆线径为300mm2，电缆长度170m，额定电压为26/35kV 电压等级的单芯电缆，经查是系统外线部分电缆中间接头烧坏接地，确定故障原因后对电缆中间接头进行了重新制作（电缆附件为3m 冷缩中间接头）；我们都知道电力电缆附件就是改变或者改善电缆由于切割而引起的电场畸变，最大程度的回复电缆本体的结构及其绝缘水平，畅通电路，尽可能的将气泡排除在电场之外，以使电缆附件的存在不至于在电缆线路中造成危害性的电场突变。在制作3m 电缆头过程中因为该电缆运行时间较长，半导层出现不同程度的老化现象，与主绝缘层粘死及难剥离，采用玻璃一点一点刮除，造成了电缆主绝缘表面出现严重的不平整现象，采用砂纸打磨后，主绝缘上还留有许多不平整面，在进行冷缩套管固定时，没有在主绝缘表面涂抹硅脂膏进行填充，冷缩套管固定完成后按程序完成了剩余工序，电缆头制作完成。次日，对新制作的电缆头进行了直流耐压试验，由于该电缆头处于野外，前一天晚上刚刚下了一场小雨，空气的相对湿度较大，当时环境温度28℃，湿度在80%左右；在对A 相电缆进行实验时，随着电压的升高，泄露电流值上升较快且不回落，当试验电压升到71kV时；听到一声清脆的放电声，直流高压发生器停止工作，随即对仪器及高压引线进行全面检查，未发现异常。于是重新进行测试，当电压升至25kV左右时，泄露电流高达450μA，且有上升趋势，经停机再次检查，未发现异常，使用2 500V 兆欧表测量绝缘接近于0 兆欧，因为做电缆中间接头之前，没有对中间接头两端的电缆进行直流高压泄流试验和绝缘电阻测量，所以无法判断准确的故障点，经过与工程技术人员商讨，决定使用电缆故障探测仪进行探测，使用声纳对整条电缆进行了仔细反复的探测（电缆敷设附近有铁路，电缆埋深1m 左右）。最后确定故障点在新作的电缆中间接头上，协同电缆头制作人员将3m 冷缩电缆中间接头铠甲割开，未发现明显的烧痕，将电缆全部割开发现了明显的导体与接地之间的放电痕迹。我们与电缆制作人员共同分析，存在以下3个原因造成这次电缆故障。

1 原因

1）在制作电缆头中间接头过程中，因为半导层是使用剥离刮除的，主绝缘表面存在许多不平整面，冷缩电缆头时有没有涂抹硅脂膏填充空隙，致使冷缩套管与主绝缘之间存在许多气泡，气泡分布在导体与接地体之间；加压后产生电场，而这些气泡的存在使电场发生严重畸变，根据放电理论可知：此时的气泡内的电子在电场的作用下加速运动，使气体激发游离，当电压达到一定值时，气泡之间互相击穿放电，在导体与接地之间产生放电通道，电缆头击穿。

2）制作该电缆中间接头时下了一场小雨，电缆头制作在临时搭建的棚子内进行的，工作现场相对湿度较大，环境温度为25℃左右，空气中水分含量较大。当固体表面上形成了薄薄的肉眼难以看到的潮气吸附层时，就会出现表面电导。而落到介质表面的灰尘颗粒就会有一部分溶解到这一吸附层中，灰尘的分子在溶解时会产生离子，所以潮气吸附层通常具有相当大的电导。大多数固体介质都能很好的地吸附潮气，它们的表面电导率随空气相对湿度的增大而显著上升的，由于高压电缆中间头在制作过程中空气湿度相对较大，半导体屏蔽层在剥落过程中不够均匀，冷缩套管在套到电缆上时有内部有水珠进入，在冷缩过程中水珠滴落在主绝缘上，在导体与接地之间形成了导体。

3）在电缆半导层剥削过程中，刀口太深，在主绝缘上形成一个割槽，施工人员的双手握住电缆工作时，污秽物进入主绝缘层的刀口中，再加上当时空气湿度大，灰尘在刀口中溶解，形成导电体，虽然在电缆制作过程中，冷缩套管时要对电缆进行清洁，但只能清洁电缆绝缘层表面的污垢，却无法将刀口内的灰尘清除，灰尘形成的导体在清洁剂的作用下还会进一步扩散增大面积。

通过对以上3个原因认真论证，得出电缆击穿是由原因一和原因二综合形成的，污垢点在外界电压的作用下成为导体与接地体之间的以水为介质的小电容。我们由流注理论知道，在外界电离因子作用下，阴极上会逸出初始电子，接着便出现向阳极方向发展的电子崩，这时间隙中的电场发生畸变，电子崩前方和阴极附近的电场加强了，随着电子崩的增大，其前方场强将变得更大，在阴极附近出现了放电通道---流注，在其末端处具有注入通道的二次电子崩所留下的剩余正电荷，这是在流注---阴极间隙中的电场加强了，出现大量新的电子崩，流注完全短接了电极间的气隙，“电源---放电通道”回路中的电流急剧上升，通道中产生火花，随着电源电压的逐渐升高，火花会转变为弧光放电，这样使以水为介质的小电容和被电离的气泡逐个击穿，最后形成稳固的放电通道，这就是为什么当我们切开冷缩中间接头时，能清楚的看到导体与半导层断口之间的明显的放电痕迹。