高原地区电力电缆连接处爆炸原因分析及问题解决

周贤军，张 杰，杨晓芳

(1.国网四川省电力公司 广安供电公司 检修分公司，四川 广安 638000；2.国网重庆市电力公司 市区供电分公司，重庆 400014)



高原地区电力电缆连接处爆炸原因分析及问题解决

周贤军1，张 杰1，杨晓芳2

(1.国网四川省电力公司 广安供电公司 检修分公司，四川 广安 638000；2.国网重庆市电力公司 市区供电分公司，重庆 400014)

阐述了四川甘孜州供电公司35 kV及10 kV高压线缆在运行过程中，陆续出现的高压电缆终端头击穿、放电、爆炸现象，针对该现象进行原因分析和查找，并提出相应整改方案，并在实际中运用验证整改方案的效果。

高原地区；电力电缆；放电；爆炸

四川甘孜州供电公司是国网四川省电力公司的直属企业，自2012年3月20日正式挂牌以来，甘孜州电力基础设施进入一个高速发展期。为适应当地供电的实际需要，在当地偏远山区建立了多座35 kV电压等级的终端变电站。但自2014年9月变电站投运以来，在近两年的时间里已发生13起电缆终端着火、爆炸等事故，涉及35 kV站用变压器高压进线电缆、10 kV站用变压器高压进线电缆、10 kV出线高压电缆，从而造成全站站用电消失(该地区变电站多数采用单站用变压器电源供电模式)，10 kV出线供电中断。此类情况的发生严重威胁变电站的供电安全和供电可靠性，也给藏区人民日常生活和生产带来了不便。

1 原因分析

1.1 使用环境因素

甘孜州处于川西，青藏高原一脉，平均海拔2 800 m以上，海拔升高，气压随之降低，容易使空气电离加剧而降低介电强度，同时冷却效能下降，导致电气设备温度升高。同时，高原的高寒气候导致昼夜温差大，电气设备易产生凝霜。早晚温度通常在零摄氏度以下，而中午阳光充足，室外高压电缆处于曝晒下温度急剧上升，长期处于此种情况下，电缆表皮的绝缘材料及包裹材料的绝缘介质的性能会降低、绝缘老化加快，以及变脆，在高电压、大电流作用下容易发生电击穿现象，进而形成间隙放电接地或者短路现象，造成火灾，烧毁电力电缆。

1.2 电力电缆施工安装工艺不成熟，施工工艺不规范

电缆连接头的制作以及施工安装过程中存在多个导体压接、固化、绑扎及绝缘辅助安装，不成熟、不规范的安装工艺会造成连接点直接闪络打火或者连接点电阻过高、温度过高，使电缆头的绝缘层在高温作用下被破坏，形成电缆单相对地击穿接地故障或者两相、三相相间短路，引发电缆连接头甚至一整段电缆着火或爆炸。

电缆连接点处在固化过程中不正确使用防松弹垫，则会造成连接点处接触严密性欠缺，连接点之间存在较大间隙，使得连接头接触电阻增加。在电流作用下，温度上升幅度超过设计要求，会造成连接点的热膨胀，进而导致电缆运行状况恶性循环，最终引发电缆着火。

电力电缆安装工艺不规范如图1～4所示。通过图1中1～3处可以看出，电缆绝缘护套末端与刀闸连接部分没有安装绝缘护套，电缆没有得到有效保护，直接暴露于外部环境。高原环境的低气压，四季、早晚的较大温差，以及强紫外线和太阳曝晒，加速了电缆本身绝缘层的老化和腐蚀，在高电压及强电力冲击下更容易造成电缆皲裂、击穿放电现象。

图1 电力电缆安装不规范实例图(实例1～3)

从图2中的符号4处可以看出，高压进线电缆三相分相电缆交叉，相别之间间隙不足相互挤压。在空气绝缘不完善的情况下，长时间运行交叉挤压部分放电，环境及高温高压造成绝缘性降低，绝缘击穿放电容易引发交叉放电，进而引发三相短路等不必要的故障发生。

图2 电力电缆安装不规范实例图(实例4)

从图3中的符号5处可以看出，高压电缆主出线与固定端防火泥封堵粗放，封堵不严密，雨水容易沿电缆流入下端护管。电缆长期处于此种环境下，绝缘层会变得潮湿，且高温、低温轮流变化，引发电力电缆绝缘降低，加速老化造成击穿故障。

图3 电力电缆安装不规范实例图(实例5～6)

从图3中的符号6处可以看出，电缆固定点使用铁质抱箍且没有加装隔磁材料。电力电缆运行时，电缆导体经过电流在电缆环切面形成电场。铁质抱箍在电场作用下产生电荷游离，电缆铜芯与铁质抱箍之间形成电势。在此作用下，绝缘层绝缘介质受到影响，绝缘性能降低，导致聚集电压造成闪络放电。

从图4中的符号7处可以看出，高压进线主电缆固定抱箍与电缆三相分岔口之间实际距离较长，稳定效果不佳。在高原出现大风情况下可能造成电力三相电缆左右摇摆晃动，三相电缆相间距离发生变化，进而造成三相电缆相间距离不够而发生相间放电现象，然后引发后续的电缆着火或者爆炸故障。

图4 电力电缆安装不规范实例图(实例7)

1.3 电缆切割及电缆连接头制作不规范

除上述安装工艺上的不规范以外。在电缆切割、电缆头制作及电缆与固定点连接过程中也会出现工艺上的不完善，大致可以归纳为以下几点问题：

1)铜屏蔽层破损、爆开、划伤、环切断口处有毛刺未做打磨，电流作用下电场强度增强时，放电现象出现，击穿电力电缆整个绝缘层；

2)电缆外表塑胶绝缘层破损、鼓胀、划伤，造成绝缘等级不满足初始设计要求；

3)半导体层坡口处未处理均匀，形成不均匀电场，破坏主绝缘层绝缘介质，造成绝缘强度降低；

4)应力锥连接处与绝缘屏蔽搭接长度不足，在温差和电流产生温度的作用下，产生膨胀和收缩变化，最终导致应力锥处脱扣或者破损，使半导体层、铜屏蔽直接裸露出来。

1.4 电缆护层接地方式不正确

电缆护层接地方式不正确如图5所示。从符号8处可以看出，钢铠和铜屏蔽层接地点焊接在同一处接地点。在制作电缆头时，将钢铠和铜屏蔽层分开焊接接地，是为了便于检测电缆内护层的优劣，如图所示。在安装完毕后对电力电缆进行检测，数据会出现偏差，不能真实反映电力电缆情况，为电力电缆安全可靠运行埋下隐患。

不同电压等级电缆接地方式不规范。不同电压等级应按照规定使用不同的接地方式。其原因在于35 kV电压等级电缆多为单芯，电缆通电在屏蔽层会形成感应电压，若两端的屏蔽同时接地，则大地与屏蔽层之间形成电流回路。这样电缆屏蔽层与大地之间的感应电流会使屏蔽层产生温度，损耗大量电能的同时影响了线路稳定性。

图5 电缆护层接地方式不正确实例图

10 kV及以下电压等级，电缆接地方式为两端接地。正常情况下这个电压等级的电缆一般采用三芯电缆，3个电缆芯之间的电流趋于零，感应电压没有在铝包或金属屏蔽层两端之间形成，也不能在铝包或金属屏蔽层两端接地后形成感应电流流过。

2 防范措施

2.1 更换合适电缆和电力电缆连接头以及合适材质的固件

对可能存在隐患的电力电缆设备进行一次排查，利用停电机会或者申请停电，对原有的电力电缆或者连接头替换成适应高原环境的产品或者按照严格的施工工艺进行二次施工，将现场使用的铁质抱箍更换为铝制抱箍，保证电力电缆的健康运行水平。

2.2 提高相关人员制作水平

严格要求相关人员在制作时按规定环切主绝缘层、半导体层及铜屏蔽层，剥离半导体层应使用专用工具，杜绝在初始制作时伤及电缆本身。

电力电缆切割面需仔细打磨，表面应光滑，从根本上杜绝倒刺、毛刺的存在。用细砂纸仔细打磨主绝缘层表面，保证其表面不存在明显切口的划痕，无半导体残点残留。

电缆主绝缘层若有划痕或者明显切口划伤，应涂抹合格绝缘硅脂以填充，并将气体排出。

绝缘屏蔽与应力锥搭接处应使用封水胶，避免防水措施不完善，外部水分进入护套，降低绝缘层绝缘效果。绝缘屏蔽与应力锥搭接长度不少于2 cm，避免收缩时覆盖不足，以及避免出现绝缘屏蔽与应力锥的拉扯脱落。

2.3 采取正确的接地方式

钢铠和铜屏蔽层选取两个独立接地点。将钢铠和铜屏蔽层分开焊接接地，不仅保证了在检测电缆护层时，能真实反映电力电缆情况，而且保证了运行电缆检测的准确、有据可查、有据可依，更保证了电力电缆在可靠的环境下安全运行。

35 kV和10 kV电压等级电缆采取不同的接地方式。10kV电压等级的电缆都采用两端接地方式。35 kV高压电缆采用一端接地的方式，当线路很长时，也可采用交叉互联和中点接地方式有效避免屏蔽层与大地之间回路形成，保证电缆正常运行。

2.4 安装电缆护层保护器

实际施工中，电缆护层一端直接接地，另一端通过保护器接地，护层与大地之间不能形成回路。电缆护层保护器不仅能有效限制电缆金属护层上的感应电压和故障电压在护层中形成环流，而且能有效避免感应电压过高、放电电流过大造成绝缘烧毁。

3 结束语

自2015年10月采取上述相应的整改措施以来，已有效避免了电缆终端头放电爆炸事故的发生，电力设备的安全运行也得到了保证。变电站设备的安全及对藏区人民供电的可靠性得到了极大提高后，国网的“您用电，我用心”理念也深入藏区人民心中。同时，通过一系列措施的实施，当地检修人员的制作工艺和技术有了全方位的进步，从根本上实现供电安全，最大程度上保障企业的可靠、安全、高效供电。

[1] 王文珍，王志坚.35 kV高压电缆头故障对策分析[J]. 山西电力，2013(1)：50-53.

[2] 申积良，罗俊华，汤美云.110 kV电缆终端头爆炸事故分析[J].高电压技术，2005(11)：74-75.

Cause Analysis of Explosions at the Junctions of Power Cables in Plateau Regions and Relevant Solutions

ZHOU Xianjun1，ZHANG Jie1，YANG Xiaofang2
(1．Overhaul Branch of State Grid Guang’an Power Supply Company of State Grid Sichuan Electric Power Company，Guang’an Sichuan 638000，P.R.China；2．State Grid Chongqing Shiqu Power Supply Company of State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 400014，P.R.China)

This paper expounds such phenomena as electric breakdown，discharge and explosions occurring at the terminals of high-voltage cables during the operation of the 35kV and 10kV high-voltage cables of State Grid Ganzi Power Supply Company．In addition，it introduces related cause analysis and investigation as well as presenting relevant schemes of improvement，which have proved effective in practice．

plateau regions；power cables；discharge；explosions

2016-11-02

周贤军(1982-)，助理工程师，主要从事电力运行工作。

A

1008- 8032(2016)06- 0035- 03