电缆终端典型事故案例分析及常见故障防范处理

张宏滨 陈伟涛 张明岗 孟博 周磊 王大鹏 张磊 宋斌

摘 要：该文对一起35 kV电缆终端放电事故典型案例进行了分析，分析了电缆终端发生击穿放电的原因，针对目前电缆终端施工中常见电缆终端错误制作方法及电缆终端常见故障提出了防范措施。

关键词：电缆终端  应力锥  故障处理

中图分类号：TM711           文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0083-02

电缆终端是用以将电缆导体和相关电气设备连接的电缆附件，安装于电缆末端。电缆终端作为电缆与电气设备关键的连接设备，应具有良好的密封性和绝缘性，应满足在长期带电运行下良好的连接特性和电气绝缘特性，能经受在电气系统中的过电压等。由于电缆终端制作安装过程必须在施工现场进行，各个施工现场环境各异，且终端内部结构复杂、电场集中，因此电缆终端制作对施工工艺要求极高，由于各种原因引发的电缆终端故障也频繁发生。电缆终端的运行质量直接影响到电缆线路的安全运行，在电缆及其附件故障统计中显示，电缆终端的故障约占总故障量的70%左右。

每次电缆终端故障发生总会造成相应电缆停电，随之带来的是造成大面积区域停电，由此造成直接或间接经济损失不可估量。电缆终端是电力电缆的连接的关键部位，也是电力电缆线路中的最薄弱的一个环节，是电力电缆故障的多发环节。为保障电缆线路零故障安全运行，提高电缆线路的供电可靠性，总结电缆终端各类事故发生的原因是十分有必要的。该文通过对某变电站35 kV电力电缆终端高介电系数应力管施工安装工艺不到位引起电力电缆接地故障进行深度剖析，并就电力电缆终端施工及维护过程中存在的常见问题进行分析，进一步规范和提高电力电缆终端制作工艺，加强施工人员在电缆终端制作过程中的制作水平，避免再次发生类似事故。

1 电缆终端事故经过及原因分析

1.1 故障概况

某站#2主变35 kV高压电缆终端型号：26/35 kV户外500～630 mm2，系2011年5月生产，于2012年8月安装就位;电缆长度100 m，电缆终端为冷缩式户内电缆终端，电缆一侧接主变35 kV出线，另一侧接入室内开关柜。2014年1月18日，调度值班人员分别发现该站#2主变组二次保护告警，显示设备运行异常，运维人员进入现场巡视，发现#2主变35 kV侧电缆终端B相出现对地击穿烧毁故障，现场电缆终端完全烧毁，周围可见绝缘材料被烧黑的碳质，故障相被烧毁仅剩导体连接部分，其余两相无异常，运维人员无法直接判断电缆终端产生故障的原因。

1.2 故障原因分析

经过对现场调查发现电缆终端的外部尺寸设计合理，排除因外部尺寸设计不合理引发放电击穿故障的可能;主变压器和开关柜都是室内设备，故障现场气温干燥，现场无积水，解剖电缆终端未发现终端有受潮痕迹，排除因受潮而引发水树枝最终导致击穿的可能;根据电缆终端发生故障的位置推测故障可能是由以下几个方面原因引起：一是电缆主绝缘开剥时主绝缘表面刀痕过深，造成主绝缘绝缘强度不足，最终引发放电击穿故障;二是终端屏蔽层处理工艺不好，使屏蔽层间产生感应电流，在屏蔽层上形成较高的感应电压，造成绝缘老化并最终造成击穿故障;三是电缆终端应力锥部分尺寸处理不好，造成局部电场强度过高，最终引发故障。

由于故障相B相已经无法判断故障发生原因，对非故障相A相进行解剖发现，在非故障相电缆终端有明显放电碳化通道，在主绝缘表面存在对电缆半导电绝缘屏蔽放电痕迹，对比非故障相进行尺寸测量发现故障相故障区域与非故障相放电区域相同，可确定为同一故障。

通过对比电缆终端标准化制作卡对电缆终端尺寸进行测量，发现电缆终端的开剥尺寸不符合要求，放电点为电缆终端高介电常数应力管与半导电屏蔽层搭接区域;由于开剥尺寸不符合要求，造成#2主变B相高介电常数应力管与半导电屏蔽层没有形成有效搭接，破坏了应力管与主绝缘紧密的绝缘配合和电场分布，使应力管作用失效，造成电缆半导电屏蔽层处电场畸变，过高的电场强度导致在长期的运行过程中造成局部放电，在主绝缘的绝缘薄弱环节逐步造成了绝缘击穿。

1.3 电缆终端处理

从上面的分析可以发现电缆终端发生故障的主要原因时电缆终端的制作工艺存在问题，是一起典型的因制作工艺不到位引起的事故，需要进行合理有效地整改。高介电常数应力管（应力锥）是电缆终端的应力控制单元，是电缆终端的核心部位，这部分部件的制作工艺直接影响电缆终端的制作质量，因此在制作电缆终端时应严格把握电缆的切剥尺寸，保证应力管与半导电屏蔽层处可以形成最少20 mm的有效搭接部分，防止因终端收缩时应力管与绝缘屏蔽层脱离造成搭接面不足引起故障。由于主变两端电缆终端为同期安装产品，对两侧电缆终端全部进行了重新制作更换，在制作过程中严格按照电缆终端的制作工艺对电缆终端进行制作，并经过试验合格后投入运行。

2 电缆终端常見故障及防范处理

电缆终端种类、形式、规格较多，质量参差不齐，在施工过程中施工人员施工技术平也各不相同，电缆终端运行方式和条件各异，致使电缆终端发生故障的原因也各不相同，该文对电力电缆终端主要常见的故障进行总结分析。

2.1 机械损伤

由于电缆安装环境周围的硬物损伤，或施工遗留缺陷，造成对电缆终端保护不足，引起的机械损伤在电缆终端故障中占有一定比例。常见的电缆终端机械损伤通常分为以下几类：（1）安装时碰伤;（2）运行时外力破坏;（3）环境恶劣老化等。在电缆终端的制作安装过程中，应配备电缆终端安装专用工具，严格控制电缆终端防止受到机械损伤，杜绝盲目施工。

2.2 电缆施工工艺问题

由于电缆终端施工工艺问题造成电缆终端事故，占电缆终端事故中的很大一部分比例。通常常见的工艺错误有以下几种：铜屏蔽断口处理不好、接地线处理结合不紧密、半导电层环切工艺不好、主绝缘表面处理不好等。对于电缆终端，电场最集中的位置是金属屏蔽层的断开处，在金属屏蔽层断开处造成电场畸变;产生这种现象的原因是，在电缆金属屏蔽层的断开处形成了高电场应力效应，在电缆绝缘层的表面形成电压梯度，在越接近半导体屏蔽层的断面处，电场强度越大，形成在电缆运行中电缆终端的薄弱点，容易造成局部放电，并最终引发击穿事故。目前针对电缆终端金属屏蔽层断开处电场畸变采用的手段是在屏蔽层断开处加装应力锥，应力锥的作用是改善金属护套末端电场分布，降低金属护套边缘处电场强度，在10～35 kV冷缩式交联聚乙烯电缆终端，经常采用高介电常数材料制成的应力管代替应力锥，简化了现场安装工艺，缩小了终端外形尺寸。

（1）铜屏蔽金属带断口处理不好，断口处存在尖角扎入主绝缘内，造成尖端放电并最终造成接地故障;在处理铜屏蔽层断口时应用PVC胶带或小恒力弹簧将铜屏蔽层定位并固定，沿PVC胶带或小恒力弹簧定位位置使用刀具压出印痕，但不得将铜带切断，以免损伤内部结构。然后沿印痕将铜带均匀撕断，撕断铜带过程中不得伤及外半导电屏蔽层和绝缘层;铜屏蔽断口处要保证平滑整齐，外形应为均匀的圆周，不得存在缺口及尖角，不允许铜带尖角刺入外半导电层。

（2）接地线与铜屏蔽接触不充分，导致系统发生短路故障时过热烧毁;在处理三相终端分叉线接地线时，应用恒力弹簧将接地线进行固定，钢带铠装应与铜屏蔽分开接地，不得一点接地，两条接地线应错开一个角度。钢带铠装接地后，在恒力弹簧与钢带铠装外绕包#23绝缘胶带，使铜屏蔽与钢带铠装接地部分保持绝缘。此外，接地线应被防水密封条紧密包裹，防止水分沿接地线渗入内部。

（3）剥除电缆外半导电层时环切刀痕或纵切刀痕过深损伤电缆主绝缘，导致电缆线芯与外半导电层绝缘距离不足造成缓慢放电并最终导致击穿;由于开剥半导电屏蔽层主要采用刀具环切及纵切后将半导电屏蔽层撕开的工艺，这种工艺可以保证主绝缘表面残存半导电颗粒较少，可以有效防止因半导电颗粒存在悬浮电位造成放电故障。剥除电缆外半导电层是电缆预处理过程中要求最高的一个步骤过程，因此需要谨慎操作。采用这种处理工艺时，要求用刀剥除外半导电层时，下刀2/3深，不能伤及电缆主绝缘层;半导电层的切口处要整齐。不能存在尖角，切口处不能有刀痕。去除半导电层时，应沿圆周方向撕去，半导电层去除完成后，应完全打磨去除电缆绝缘表面上的刀痕。

（4）开剥后主绝缘表面处理不好，导致半导电颗粒嵌入主绝缘表面形成悬浮电位造成放电;在主绝缘表面处理过程中，如果存在主绝缘层被划伤，或是主绝缘表面残留黑色半导电颗粒，必须用绝缘砂布打磨干净;处理过程应先用120#粗砂布打磨主绝缘，再用240#细砂布打磨主绝缘，最后用砂布背面抛光主绝缘表面;在处理过程中绝对不可以用打磨过半导电层或金属的砂布来打磨主絕缘，以避免导电颗粒污染主绝缘表面。

以上分析了电缆终端制作及安装使用过程中经常遇到的问题，此外在电缆终端制作的过程中还应特别注意保持工作现场的清洁，同时应该尽可能将电缆终端制作时间缩短，电缆开剥后一次完成，因为电缆开剥后在空气中时间暴露的越长，空气中的水分、灰尘等杂质侵入电缆的可能性越大，影响电缆终端的质量。

3 结语

这是一起典型由于在电缆终端制作过程中工艺缺陷引发的终端故障而引起的主变停电事故，其代价是巨大的，得到的教训也是极其深刻的，通过对事故原因的深层次进行剖析，对电缆终端的制作、现场管理、运行维护都有一定的借鉴意义。由于电缆终端生产厂家比较多，电缆终端的制作工艺及安装方法也不尽相同，因此现场安装制作电缆终端必须严格按照厂家提供施工图纸及安装手册进行电缆终端制作。安装人员必须严格按照安装手册提供工艺进行安装，现场监督人员应加强现场制作管理，并做好现场制作质量记录，现场出现与施工工艺不符的情况应立即制止并纠正。本文通过对本案例故障进行剖析，并对在电缆终端制作过程中容易遇到的问题进行了分析，提出了相应的对策，给相关单位电缆终端制作施工提供了一定的参考。

参考文献

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