交联电缆接头故障检测及处理分析

胡正茂　周刚　汤晓石　戚中译　张拥军

摘 要：交联电缆接头故障是电缆故障中最常见的一种，因此，快速、准确地检测、处理交联电缆接头故障对保障电网的安全、可靠运行有重要意义。提出了交联电缆接头故障的检测方法，详细分析了绝缘电阻法和局部放电带电检测法的原理及适用范围，并指出了交流电缆接头发生故障的原因。以嘉兴供电局嘉李908线电缆线路为例，对试验过程中出现的交联电缆接头故障进行了详细分析和处理，取得了比较满意的结果。

关键词：交联电缆；绝缘电阻；局部放电；带电检测

中图分类号：TM855 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.126

交联聚乙烯绝缘电力电缆（以下简称“交联电缆”）具有电气性能好、绝缘电阻高、介质损耗角正切值小、耐热性强和耐老化等特点，在电力系统中得到了广泛应用。电缆接头是电缆的薄弱环节，随着电缆的大量投入，其接头和附件的完好程度对电力系统设备的安全、经济、可靠运行有重要意义。目前，电缆接头故障造成击穿，进而导致停电事故的概率逐年上升，严重威胁着电力系统的安全运行。准确检测、处理交联电缆接头故障具有十分重要的意义。

1 交联电缆接头故障检测技术

1.1 绝缘电阻测试法

电缆的绝缘电阻是反映电缆绝缘特性的重要指标之一，可反映电缆承受电压击穿能力的大小。此外，它还是判断电缆是否存在故障的重要依据之一。

电缆绝缘电阻的测量原理如图1所示。

1.2 局部放电带电监测法

在交联电缆发生缺陷，进而产生局部放电的情况下，由于放电初期的放电量小，采用绝缘电阻测量法常无法测出故障。此时，应采用局部放电带电监测法来检验交联电缆是否存在故障。

电缆发生局部放电时，会产生单极性脉冲，上升时间很短，脉冲宽度很窄，且脉冲会从生成位置向两边传播。由于脉冲在电缆中传播时会发生衰减和散射，当其抵达测量点时，脉宽增加、幅值减小，所以，测量时能检测到较好的脉冲波形，如图2所示。如果上升时间和脉冲宽度在电缆局部放电脉冲的范围内，则可判断该电缆存在局部放电现象。

根据电缆的长度，可分别采用时域反射法（TDR）和到达时间分析法（ATA）两种定位故障位置的方法。

对于较短的电缆，可采用时域反射法。时域反射法利用局放信号在电缆线路中传播时，遇到波阻抗不匹配点时产生反射的原理，并根据波速和反射波时间确定电缆故障点的位置。由于局部放电高频脉冲信号具有在电缆内的反射、衰减等传输特性，导致时域反射法一般只适用于较短电缆的局部放电定位检测，且通常结合振荡波（OWTS）局部放电测试装置开展停电检测。

时域反射法局部放电定位的计算公式为：

式（3）（4）（5）中：t1为局部放电脉冲波直接到达测试点的时间；t2为局部放电脉冲波经电缆终端反射后到达测试点的时间；v为局部放电信号在电缆中的传播速度；△t为测试点测得的两个局部放电脉冲波的时间差。

对于较长的电缆，应采用到达时间分析法。到达时间分析法是指在电缆线路上的每个接头处安装高频电流传感器，从而采集、分析各个传感器上的局放信号的方法。具体而言，根据最先检测到的两个局部放电脉冲波的时间差和波速确定电缆故障点的位置。采用到达时间分析法可对较长的电缆进行带电局放定位，定位结果较为精确，但要求每个检测点都能实现信号的同步采集。采用该方法时，通常采用光缆或GPRS同步，测试过程较为复杂。

到达时间分析法局部放电定位的计算公式为：

△t=（l-2x）/v. （6）

式（6）中：△t为测试点测得的两个局部放电脉冲波的时间差；v为局部放电信号在电缆中的传播速度。

2 交联电缆接头的结构和故障原因分析

2.1 连接金具接触面的处理不佳

交联电缆与油纸电缆的介质不同，油纸电缆接头发生故障主要影响的是绝缘性，而交联电缆接头发生故障主要影响的是导体连接。无论是接线端子还是连接管，管体内壁有杂质、毛刺和氧化层均会严重影响导体连接的质量。

2.2 连接金具空隙大

目前，多数单位使用的连接金具为油纸电缆、按扇型导线生产的端子和压接管。从理论上讲，圆型和扇型线芯生产的端子和压接管的有效截面是相同的。但从运行情况看，由于交联电缆的导体为紧绞的圆型线芯，连接后与常用金具的内径有较大空隙，压接后达不到足够的压缩力，进而导致接触电阻过大、温升过快，促使接头的氧化膜加厚，造成接头的绝缘层损坏，形成相间短路，最终引发爆炸。

2.3 导体连接时线芯不到位

导体连接时，要求绝缘剥切长度压接金具孔深+5 mm，但因产品孔深不标准，易造成剥切长度不足，或因压接时串位而导线端部形成空隙，仅靠金具壁厚导通，导致接触电阻增大，发热量增加，最终引发爆炸。

2.4 电缆沟排水系统排水不畅通

电缆沟积水会使电缆中间接头长时间浸泡在污水中，这会对接头的外绝缘造成一定的腐蚀，进而使外界潮气渗入接头内部，使接头内部的绝缘性能下降，最终导致接头损坏。

3 案例分析

嘉兴电力局35 kV南门变电所嘉李908线电缆的型号为（YJV22-8.7/15-3×300），线路全长4 856 m，全线电缆共分为11个段长，10个中间接头。线路运行期间，出现了线路过流保护动作开关跳闸、线路重合闸保护不投入的情况。对电缆两端的电缆头查看后发现并无异样，随后对电缆进行了绝缘电阻试验，数据如表1所示。

表1中的数据显示，具体的电缆故障为BC相相间短路接地。沿嘉李908线电缆沟查找后并未发现施工或人为破坏的现象，所以，对11个中间接头的电缆井检查后发现，嘉李908线所有电缆的中间接头全部浸泡在电缆沟的污水中，且与其他电缆交织在一起，无法看清电缆外表是否已损坏。电缆故障仪测量测出的故障位置约为1 792 m处，根据电缆投产资料，1 792 m处在第4段的末端附近，即第4个中间接头附近，因此，在第4个中间接头的电缆井中找到了故障点，如图3所示。

切除故障后，分别对故障点两侧（甲段、乙段）的电缆进行了绝缘电阻试验测试结果，如表2和表3所示。

表2和表3中绝缘电阻数据满足运行要求，因此，可判断嘉李908线电缆只有一处故障点，故障点两侧电缆（甲段、乙段）的绝缘性能良好，可重新制作中间接头，以尽快恢复供电。

4 结束语

交联电缆接头故障是电缆故障中最常见的一种，准确检测并处理交联电缆故障是保证电缆安全运行重要的环节。本文提出了交联电缆接头故障的检测方法，分析了交流电缆接头发生故障的原因，并采用新方案解决了嘉李908线的电缆接头故障，具有一定的工程指导意义。

参考文献

[1]何宏茂.高压电缆局部放电带电检测系统研究[D].北京：华北电力大学，2012.

[2]周凤争，朱晓辉，沈毅，等.XLPE电力电缆局部放电定位技术研究[J].天津电力技术，2011（4）.

[3]胡汉阳.浅谈10 kV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）.

作者简介：胡正茂（1975—），男，浙江嘉兴人，高级技师，主要从事电力系统的电气试验工作。周刚（1966—），男，浙江湖州人，高级技师，主要从事电力系统的电气试验工作。汤晓石（1974—），男，浙江海宁人，高级技师，主要从事变电运行工作。戚中译（1991—），男，江西赣州人，硕士研究生，主要从事电力系统的电气试验工作。

〔编辑：张思楠〕