浅谈110kV新老电力电缆对接工艺应用分析

摘要：自1957年美国GE公司发明化学交联成功后，电力电缆至今走过了近半个多世纪的发展，我国从1970年开始试制生产和使用交联聚乙烯电力电缆，而且发展到至今，已有一套统一的国家标准可以对交联聚乙烯电力电缆进行检验，保证其使用的可靠性。为便于行业间的交流，特对110kV交联聚乙烯电力电缆不同截面、新老电缆的对接------附件安装的实际应用进行分析。从电缆的选型、热阻、损耗等多个方面进行分析，并阐述其可能发生的故障及解决故障的方法。

关键字：电缆 截面 中间接头 附件安装

中图分类号： F407 文献标识码： A

引言：

现阶段，上海世博会围绕“城市，让生活更美好”这一核心主题，电作为城市所不可或缺的能量源泉，随着城市电网改造的进一步深入，电力电缆的应用越来越广泛，电力电缆与城市电网输电线路的比重也逐年上升，同时在电缆的选型上更趋向于选择XLPE，因此对相应的电缆附件的需求也逐渐增大，对于电力电缆附件的多样性也提出了更高的要求，在此，对于新电缆、老电缆、不同截面的电缆对接技术分析如下：

1、110kV新老电力电缆对接工艺“背景”介绍

1.1新、老电力电缆对接的主要技术特性

此线路由220kV秀水变至110kV洪兴变，原线路由架空线与电缆构成，现一段架空线改为电缆，通过中间接头接上老电缆，其中，新电缆长度为320米，老电缆长度为740米，中心点接地方式为直接接地系统，电缆规格为YJLW03-64/110kV-1*500mm2（铜芯交联聚乙烯绝缘、波纹铝护套、线性中密度聚乙烯外护套单芯电力电缆），电缆的敷设方式为电缆终端塔、直埋、排管、拖拉管及电缆沟。

2、110kV交联聚乙烯新老电缆中间接头的安装工艺分析

110kV及以上交联聚乙烯电缆的中间接头类型有直线接头、绝缘接头、过渡接头，中间接头的附件安装方式有绕包型、模塑型和组装预制型，也有近几年来研制开发的先进工艺――ASEA电缆公司的模注法，是在老式绕包式的基础上，用模注法使其电缆绝缘与本体绝缘融为一体。由于电缆附件的形式多样，经过多年的发展，使得附件的电气性能、密封防潮性能、机械性能等都得到了飞速的发展。

据了解，新老电力电缆不同截面的中间接头，目前有这么几种：有绕包式、有应力锥经特殊加工适合不同截面电缆、还有应力锥在不同截面均适用的。还是以上述分析为例，嘉兴电力局采用了3M公司附件――即预制式电缆中间接头并采用冷缩应力锥的新工艺，安装上更加方便，其电气性能、机械强度胜于原推入式中间接头附件，提高了其可靠性。

2.1预制式冷缩应力锥中间接头的施工工艺主要流程如下所述

视施工环境及天气变化，此施工工艺可分为三个大部分，其施工工期也大致为三~四天，第一部分为电缆预处理，第二部分为应力锥安装，第三部分为尾部密封。有时也根据业主要求增加提高电缆机械强度和密封性能的“潜水艇”。

2.1.1电缆预处理

a．去除外护套、金属护套

根据接头井长度确定接头方式，把电缆调到安装位置后，做好尺寸标记，并预留300mm后锯断电缆，确定电缆的长头短头，在长端剥去外护套长1400mm，短头剥去外护套长700mm，然后长、短头各留200mm铝护套，从外护套断口起，两边各刮去长300mm石墨层。

b．加热校直

使用加热校直设备，对电缆绝缘进行加热，温度80℃、时间4小时，并用保温带绑扎固定。

c．套入相应组件

将热缩管、铜延长管、铜胆管套入电缆相应两端，其中铜延长管、铜胆管依实际情况，决定是否锯开，以便套入和封铅。

d．电缆主绝缘的开剥和打磨

根据安装图纸和电缆附件，确定开剥尺寸及剥削后主绝缘直径，确定主绝缘直径范围为60~63之间，用专用工具（或玻璃）去除电缆外半导电层，在半导电层断口处修30mm长的半导电平滑过渡，最后用粗细砂纸依次打磨主绝缘，使用游标卡尺测量并记录主绝缘直径。

2.1.2应力锥安装

a．将未抽芯的预制式冷缩应力锥套入指定位置，做好防尘措施。

b．剥出导体线芯，利用专用开槽刀对主绝缘进行开槽，满足屏蔽罩的安装要求。

c．使用提前特殊加工的导体压接管，进行压接，此压接管一头适应400mm2截面，一头适应500mm2截面，压接完成后，安装屏蔽罩。

d．最后一次对电缆进行清洁，做好应力锥套入前的标记，并在电缆上均匀涂上一层硅油。

e．将预制式冷缩应力锥轻轻置于事先做好的标记上，在三个人的配合下进行抽芯安装应力锥。

2.1.3尾部密封

a．清洁电缆表面及应力锥，记录必要的尺寸，根据要求绕包半导电带、绝缘自粘带、铜网等等，以恢复电缆本体绝缘及电气性能和机械强度。

b．安装铜胆管，并进行封焊处理，封焊时间不宜超过20分钟，以确保电缆绝缘的安全。

c．封焊完成后灌注防水胶。

d．用防水胶泥及防水胶带把接地线与电缆之间进行密封处理，然后完成接地线连接。

e．使用密封卡箍进行固定后，将热缩管进行最后的密封。至此中间接头安装完成。

3、110kV交联聚乙烯新老电缆投产后可能出现的故障分析

交联聚乙烯，英文简称XLPE，是提高聚乙烯（PE）性能的一种重要技术。经过交联改性的PE可使其性能得到大幅度的改善，不仅显著提高了PE 的力学性能、耐环境应力开裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和电性能等综合性能，而且非常明显地提高了耐温等级，可使PE 的耐热温度从70℃提高到90℃以上，从而大大拓宽了PE 的应用范围。目前，110kV高压电缆在电力系统中运用十分广泛，但随着运行时间的增长，电缆故障也很可能会发生，预防电缆事故，防患于未然的意识也一定要增加。其电缆故障原因大致分为电缆本体质量原因、施工质量原因、外力破坏三大类。下面，针对新老电缆的连接分析可能会发生的故障问题。

3.1电缆本体质量原因

3.1.1电缆护套质量问题

随着交联聚乙烯电缆的广泛应用，其制造水平也日趋成熟，且电缆在出厂前都要进行一系列符合国家标准的试验，以复合出厂质量要求，但一般在电缆生产过程中容易出现的问题有绝缘偏心、绝缘屏蔽厚度不均匀、绝缘内有杂质、内外屏蔽有突起、交联度不均匀、电缆受潮、电缆金属护套密封不良、电缆外护套容易变形等情况，这些问题，有的是在出厂前制造中就出现，有的可能在装盘运输过程中挤压造成。这些缺陷，都对电缆长期安全运行造成严重隐患。

案例：电缆外护套受挤压变形及护套开裂，110 kV电缆在运送到工地后，开盘检查时发现电缆外护套有偏心受挤压现象，后经厂家确定，放出十几米电缆，又出现外护套有横向开裂现象，经分析排除了敷设过程破坏和外力破坏的可能性，确认为电缆本体缺陷导致上述现象，之后，更换电缆重新敷设。

3.1.2电缆附件质量问题

高压电力电缆的附件安装，因现场条件的限制和制作工艺的原因，绝缘带层间不可避免地会有气隙和杂质，所以容易发生问题。但电缆终端、接头故障一般都出现在电缆绝缘屏蔽断口处，因为这里是电应力集中的部位，因制造原因导致电缆接头故障的原因有应力锥本体缺陷、绝缘胶带问题、密封圈漏油等。

3.1.3电缆接地系统问题

电缆接地系统包括电缆接地箱、电缆接地保护箱（带护层保护器）、电缆交叉互联箱等部分。一般容易发生的问题主要是因为带护层保护器的保护箱体密封不好进水导致多点接地，引起金属护层感应电流过大。另外护层保护器参数选取不合理或质量不好，氧化锌晶体不稳定也容易引发护层保护器损坏。

3.2附件安装及敷设质量原因

由于施工质量导致高压电缆系统发生故障的几率也较大，其主要原因有：

3.2.1附件安装方面：①施工现场条件比较差，电缆和附件在工厂制造时环境和工艺要求都较高，而施工现场的温度、湿度、灰尘都不好控制。②电缆附件安装施工工艺要求都比较高，经验尚浅的施工人员常常会有一些不良习惯，看似小问题，实际问题很大，因此，一般情况下要求施工人员需持证上岗才能安装110 kV及以上接头。③电缆施工过程中在绝缘表面难免会留下细小的滑痕，半导电颗粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入绝缘中，另外接头施工过程中由于绝缘暴露在空气中，绝缘中也会吸入水分，这些都给长期安全运行留下隐患。④安装时没有严格按照工艺施工或工艺规定，马虎了事，没有充分考虑到可能出现的问题。⑤因密封处理不善导致电缆产生缺陷发生故障。

3.2.2敷设质量方面：①敷设前后对电缆的质量检查不够重视，包括外观检查、外护套试验检查和牵引头检查。②敷设方案上考虑不够全面，可能导致牵引力或侧压力过大，导致电缆本体受损，影响投产。③电缆进水实际是影响交联聚乙烯电缆最严重的问题，电缆进水后，在电场的作用下，会发生水树老化现象，最后导致电缆击穿。水树是直径在0.1m到几微米充满水的空隙集合。绝缘中存在的杂质、气孔及绝缘与内外半导电层结合面的不均匀处所形成的局部高电场部位是发生水树的起点。水树发展过程一般在8年以上，湿度、温度、电压越高，水中所含离子越多，则水树发展越快，故障也就发生的越早。

3.3外力破坏造成

外力破坏事故也是屡见不鲜，一般直埋电缆因为没有保护所以容易遭受外力破坏，电缆沟槽和隧道内的电缆相对不容易受到外力破坏。关于直埋电缆被外力破坏的事例很多，大部分情况是被挖断，有时候也会因为地层下陷导致电缆受到过大的拉力导致击穿事故。

案例：35kV电缆拆旧，由于拆旧人员疏忽，未确定拆旧电缆线路，指定了一条运行线路，凭感觉开挖电缆，导致挖坏电缆绝缘，电缆绝缘表面烧损，线路停运。

4、为防止电缆故障的一些预防措施

从以上分析的事故发生的原因，可以看出造成不少事故是无法定论的。我们只能从一些表面现象去分析造成事故的可能原因。通过分析事故可以提高制造厂家的制造水平、施工单位的施工水平以及运行管理部门的长期运行管理水平。因为高压交联电缆在我国的起步比较晚，绝大部分电缆线路运行时间都不到10年。按照交联电缆运行寿命20年考虑并结合国外的一些运行经验，我国的高压交联电缆还没有进入事故高发期，现在发生的事故很少是因为长期运行老化导致的，在制造和安装过程中的一些小缺陷还大量留存在电缆系统中。为保障电网安全，保证电缆系统安全运行，笔者认为应采取以下预防措施：

4.1加强电缆、附件质量检验工作

有些地区为提高电缆、附件的制造质量，采取派专人在厂家监造的措施，在监造过程中发现了不少问题，收到良好效果。还有些施工单位一直执行现场敷设前电缆、附件的质量检验，发现了不少问题。但为了了解电缆绝缘内部情况，也采用定期对电缆进行抽样试验，送武高所或上海电缆所进行检验，以确保电缆质量。在电缆及附件厂家的选择上也应选择质量口碑上好的产品，厂家应提高质量意识，严格出厂前的试验和检验工作，以确保我国电网的安全稳定运行。

4.2提高电缆敷设质量和附件的安装质量

提高电缆敷设质量，应有一个经验丰富高质量的指挥团队，敷设前确定合理的敷设方案，例如采用牵引方式应防止转弯处的侧压力过高、敷设前后对电缆进行检查以防止电缆进水等等，另外有良好的质量防范措施，提前设想敷设过程中所有可能发生的问题，都是提高电缆敷设水平的根本。

提高电缆附件安装的质量应重视专业的施工队伍的技术能力培训，加强安装人员的技术水平和质量意识，培养良好的施工习惯，严格按照安装工艺施工是减少电缆事故的重要方法。另外，创造良好的施工环境也是不可缺少的，电缆附件安装时还应注意采用较好的工艺措施保证安装水平，在施工中总结提高。

4.3加大运行监测力度

随着监测手段的提高，电缆运行部门除了加强巡视，利用红外线测温外，应采用新的监测技术，例如一些地方在接头部位安装了温度监测系统、电缆试验时采用局部放电技术等等。各地运行部门应根据实际情况开发或采用相应的检测手段，做到提前预防。

5、结论

由于交联电缆推广应用的时间比较短、市场上的电缆及附件品种杂乱、施工人员技术水平高低不等、电缆的终端和中间接头的接触力和实际接触面积是随着接头在运行中不同的运行条件而变化的，另外如上述的新老电力电缆不同截面的对接等等新鲜事物，都要通过长期运行来接受考验的，所以交联电缆各种接头发生故障的原因也就各不相同，除发热问题外，对于密封问题、应力问题、联接问题、接地问题等引起的接头故障也应予以有关部门的高度重视。通过各个方面的努力，共同提高我国电网的运行安全。

参考文献

1. 李国征中国电力出版社

2. 江日红中国电力出版社