电缆冷缩中间头制作及故障原因分析

摘要：文章通过对冷缩电缆中间头工艺原理及制作关键技术要求介绍，对一起电缆中间头故障原因进行深入分析，查找故障原因，对电缆安全运行提出建议。

关键词：电缆中间头故障；半导体层；冷缩管

中图分类号：TM505 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0126-02

对于电缆线路而言，电缆中间接头是薄弱环节，大部分电缆线路故障发生在这里，电缆中间接头质量好坏直接影响到电缆线路的安全运行。电缆冷缩中间接头因其安装方便，无需专用工具，且具有绝缘性能好、耐高温及酸碱性、安装便利等特点，现已基本取代热缩中间头，在中压配电网中得到广泛应用。但近两年来，由于施工工艺缺陷、中间头制作质量等问题，导致部分冷缩中间头经常发生绝缘击穿。本文通过阐述冷缩电缆中间头工艺原理及制作关键技术要求，对一起电缆中间头故障原因进行深入分析，查找故障原因，并对电缆线路安全运行提出建议。

1 冷缩电缆中间头工艺原理

冷缩电缆中间头是利用弹性体材料（常用的有硅橡胶和乙丙橡胶）在工厂内注射硫化成型，再经扩径、衬以塑料螺旋支撑物构成各种电缆附件的部件。现场安装时，将这些预扩张件套在经过处理后的电缆末端或接头处，抽出内部支撑的塑料螺旋条，压紧在电缆绝缘上而构成的电缆附件。因为它是在常温下靠弹性回缩力，而不是像热收缩电缆附件要用火加热收缩，故称冷缩电缆附件。在没有安装到电缆之前，冷缩电缆附件是处于高张力状态之下，因此它必须在贮存期内使用，以确保其弹性应力不松驰，从而保证良好的界面特性。

2 冷缩电缆中间头安装注意事项

2.1 作业条件

电缆头的制作必须在天气晴朗、空气干燥的情况下进行，其空气相对湿度宜为70%及以下，当湿度大时，可提高环境温度或加热电缆，也可搭设临时工棚，严禁在雾或雨中施工。施工场地应清洁，无飞扬的灰尘或纸屑。制作用的10kV电缆绝缘状态良好、外观应整洁无破损，无受潮，电缆内不得进水，并做绝缘电阻试验，经试验合格后方可进行，对暂缓制作的电缆头应用密封胶密封。

2.2 制作过程中重要注意事项

2.2.1 在施工之前充分做好各项准备工作，制作前必须认真阅读电缆头制作说明书，详细掌握制作的工艺要求，在安装过程中严格按说明书要求步骤制作，切不可只凭经验进行施工。

2.2.2 交联聚乙烯电缆绝缘层强度较大，剥切困难，剥切时小心谨慎，特别是在剥切半导体层时，避免伤到线芯的主绝缘。施工时如在主绝缘上留下细小划痕，必须用纱布进行轴向打磨，并涂上少量硅脂。半导体层的切口应整齐，起倒角，半导体层与主绝缘交界处平滑过渡，无明显台阶。

2.2.3 保证制作时不间断，尽量缩短制作时间。从剥切电缆开始应连续操作直至完成，缩短绝缘暴露时间，防止侵入杂质、水分、气体、灰尘等。制作完成后必须静置30分钟以上方可移动电缆。

2.2.4 应力冷缩管的中间标线必须与压接管的中心线保持一致。防止一侧搭接过多，一侧搭接过少。要注意在电缆绝缘半导电层与主绝缘层断口处均匀涂抹硅脂，以达到及排除气体的目的。

2.2.5 电缆半导体层剥切后，必须用砂纸和清洗剂清擦干净主绝缘表面，清擦时应从线芯向半导层方向进行，不得来回擦洗，清洗剂和砂纸不得碰到外半导电层，严禁用接触过半导体屏蔽层的清洗纸清洗主绝缘层表面。

3 冷缩电缆中间头的故障原因分析

下面就佛山市某地区一起10kV电力电缆中间头由于制作工艺缺陷引起的线路故障进行剖析。

3.1 故障中间接点信息

佛山市某地区一10kV交联聚乙烯电缆中间接头发生绝缘击穿，导致线路故障跳闸。故障电缆信息如下：电缆中间接头于2010年6月投产，2011年10月发生接地短路故障，电缆型号：ZRYJV22-3X300，工作电压：8.7kV和15kV。电缆中间头接头制作方式采用冷缩式。

3.2 故障接头的检查分析

通过对故障电缆中间头的解体检查，情况描述如下：

3.2.1 故障中间接头的表面存在明显击穿孔洞，对接头进行从外到内解剖，依次剥除电缆铠装层、防水绝缘层、铜屏蔽层，发现三相冷缩管的表面大部分区域熏黑，其中故障相的主绝缘完全被击穿，铜导线被烧熔。

3.2.2 剖开故障相冷缩管，发现故障相主绝缘表面、冷缩管内表面，碳化现象非常严重。检查其他两相，发现主绝缘表面有明显的爬电现象，有电树枝的痕迹，半导电层与主绝缘表面的硅脂已经干涸且涂抹不均，其中一相半导电层剥离不整齐，且三相半导电层均没有进行倒角处理。

3.2.3 检查三相冷缩管与压接管的中心线的相对位置，发现故障相冷缩管标线与接头中心线位置并不对齐吻合，有明显偏移。

3.3 故障原因分析

从解剖检查情况来分析，故障相接头主绝缘的表面击穿孔并不是放电的起始点，冷缩管与主绝缘交接处很可能是本次故障的放电起始点，而表面击穿口只是界面爬电现象发展到贯穿主绝缘表面时，短路电弧以最短路径击穿主绝缘本体时强大短路电流烧蚀所致。固体绝缘发生界面放电的根本原因是电场应力集中，根据对故障电缆接头的解体情况分析，判断引起该电缆中间接头故障的原因如下：

3.3.1 冷缩管的中间标线与压接管的中心线保持一致，才能使得两侧的应力椎达到均匀主绝缘表面电场，分散屏蔽层断口处的电场应力的目的。该故障中间头故障相冷缩管中间标线与压接头中心线位置并不对齐吻合，有明显偏移，从而导致两侧局部电场的应力加剧，应力椎未能起到均匀分散电场应力的作用。

3.3.2 半导电层与主绝缘表面的硅脂涂抹不均，电缆运行一段时间后因硅脂干涸，主绝缘与冷缩管之间的界面将产生气隙，局部电场将加剧。此外，半导体层剥离不整齐，且没有进行倒角处理，将也会进一步促进局部电场加剧。

4 结语

电缆接头的电场是个畸变电场，在线芯及屏蔽层的切断处，会产生电应力集中现象，电场强度很大，是整个接头的薄弱环节。经过电场仿真分析，在半导体层过长、半导体层过短，半导体层无倒角，半导体层与主绝缘过渡阶段硅脂涂抹不均的情况下，电场畸变强度比正常情况下电缆接头处最大电场强度高4～12倍，而尤以半导体层无倒角情况下电场畸变强度最大。当电场畸变强度达到一定程度时，就会发生绝缘局部放电击穿现象。

因此，建议电缆中间接头必须严格按照施工质量控制要求及施工图纸规范施工，防止电缆带缺陷投产。对于运行一定年限的带中间接头的电缆开展电缆振荡波局放测试，及时发现和消除电缆缺陷，确保电缆线路可靠运行。

参考文献

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作者简介：李世斌（1976―），男，福建人，广东电网公司佛山供电局副所长，研究方向：配电网运行与管理。