高壓柔性電纜終端使用出現(xiàn)問(wèn)題及對(duì)策

1、高壓柔性電纜終端使用出現(xiàn)問(wèn)題及對(duì)策崔立勇 姜濤 李少勇 孫占功濟(jì)南供電公司 濟(jì)南市經(jīng)四路623號(hào) 250012摘要：濟(jì)南供電公司在2008年1月至2009年1月連續(xù)發(fā)生四起110KV電纜柔性終端擊穿故障，本文對(duì)故障的原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析和總結(jié)，并提出了整改方案和預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：柔性電纜終端 應(yīng)力錐 位移 故障 電場(chǎng) 對(duì)策1 引言柔性電纜終端做為解決高壓交聯(lián)電纜傳統(tǒng)終端結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝不便、運(yùn)行中泄漏進(jìn)潮等諸多缺點(diǎn)的更新?lián)Q代產(chǎn)品,運(yùn)行可靠且無(wú)需維護(hù),是高壓交聯(lián)電纜的理想附件,其主要優(yōu)點(diǎn)有：無(wú)油、無(wú)氣、無(wú)瓷、無(wú)可燃可爆介質(zhì)；無(wú)泄漏、無(wú)噪聲、無(wú)任何環(huán)境污染；免維護(hù)、免充氣換油，適用于無(wú)人執(zhí)守變電站；

2、體積小、重量輕、便于運(yùn)輸安裝施工；設(shè)計(jì)電場(chǎng)均勻、材質(zhì)性能、閃絡(luò)電壓高；局部放電量?jī)?yōu)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，且隨運(yùn)行時(shí)間增加而衰減；介質(zhì)損耗因數(shù)小且介質(zhì)絕緣熱穩(wěn)定性好；動(dòng)熱穩(wěn)定和機(jī)械耐受特性優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；適用于多種運(yùn)行環(huán)境，高原、濕熱、寒冷、沿海污穢地區(qū)均可選用等。濟(jì)南供電公司自2001年以來(lái)，推廣使用高壓柔性電纜終端，至今已使用60余套。近年來(lái)，城市電纜化改造工程迅速膨脹，柔性電纜終端隨之大量增加。通過(guò)幾年的運(yùn)行，由于高壓電纜及終端設(shè)計(jì)選型、安裝工藝等環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致近一年來(lái)電纜柔性終端連續(xù)發(fā)生四起故障，給電纜的安全運(yùn)行敲響了警鐘。2008年1月23日濟(jì)南供電公司110KV美匡線和2009年1月9日11

3、0KV隆南線等四條線路相繼發(fā)生柔性電纜終端單相擊穿故障，一年的時(shí)間里，不同線路的四條電纜發(fā)生同樣的故障，這其中是否存在一些必然的聯(lián)系。為此對(duì)故障電纜終端進(jìn)行了解剖，組織專家進(jìn)行了深入的分析，找出了故障原因，研究解決該問(wèn)題的最佳方案。2 故障電纜基本情況舉例110KV美匡線電纜型號(hào)為ZR-YJLW03，線路全長(zhǎng)1841米。電纜由某電纜公司提供，其終端頭采用全預(yù)制式柔性硅橡膠附件，投運(yùn)時(shí)間為2007年8月23日，至2008年1月23日發(fā)生故障運(yùn)行不足半年時(shí)間。故障擊穿部位距離集流環(huán)約83mm。（如圖一）圖一:110KV美匡線C相故障點(diǎn)110KV隆南線電纜型號(hào)為ZR-YJLW03，線路全長(zhǎng)3306米

4、。電纜由某電纜公司提供，其終端頭采用全預(yù)制式柔性硅橡膠附件，投運(yùn)時(shí)間為2007年12月，至2009年1月9日發(fā)生故障運(yùn)行13個(gè)月。故障擊穿部位距離電纜終端集流環(huán)約80mm。另兩起故障位置基本同上3 故障終端解剖對(duì)故障終端頭進(jìn)行解剖，擊穿點(diǎn)同是在電纜主絕緣屏蔽切斷處。應(yīng)力錐通過(guò)將絕緣屏蔽層的切斷處進(jìn)行延伸，使零電位形成喇叭狀，改善了絕緣屏蔽層的電場(chǎng)分布，降低了電暈產(chǎn)生的可能性，減少了電應(yīng)力對(duì)絕緣的破壞，保證了電纜的運(yùn)行壽命。高壓輸電電纜主絕緣故障一般都出現(xiàn)在電纜絕緣屏蔽切斷處，因?yàn)檫@里是電應(yīng)力最集中的部位，如果該部位擊穿，意味著此處電應(yīng)力沒(méi)有得到應(yīng)有的疏散，應(yīng)力錐沒(méi)有起到應(yīng)有的作用。按照電纜終端

5、的安裝工藝，電纜終端附件全長(zhǎng)約1755mm，電纜主絕緣屏蔽斷口距離集流環(huán)120mm，應(yīng)力錐距離電纜終端尾管80mm，兩者才可搭接，即該柔性電纜應(yīng)力錐應(yīng)與電纜主絕緣屏蔽搭接40mm，應(yīng)力錐才能起到改善絕緣屏蔽層的電場(chǎng)分布作用。從解剖情況看，終端頭的應(yīng)力錐與電纜主絕緣屏蔽層切斷處即擊穿點(diǎn)已明顯分離，且有30mm距離，電纜主絕緣屏蔽斷口距離集流環(huán)只有不到40mm距離，產(chǎn)生相對(duì)位移約80mm。4 故障原因分析4.1 電纜本體因素從電纜終端的解剖情況，故障點(diǎn)均位于電纜主絕緣屏蔽切斷處，且應(yīng)力錐與主絕緣屏蔽斷口產(chǎn)生了一定距離，致使兩者無(wú)法搭接，導(dǎo)致電應(yīng)力集中逐漸放電而擊穿。按照該柔性終端制作說(shuō)明中要求對(duì)電

6、纜本體的各層開(kāi)剝長(zhǎng)度、相對(duì)位置進(jìn)行了尺寸核實(shí)：電纜出線梗至集流環(huán)應(yīng)為1755mm，實(shí)際值為1700mm，柔性終端有被壓縮、位移現(xiàn)象。（圖二、三）圖二：對(duì)照電纜終端頭裝配圖紙，電纜主絕緣應(yīng)伸出電纜柔性終端30mm圖三：電纜終端上部主絕緣縮入電纜終端26mm經(jīng)進(jìn)一步檢查，該電纜鋁波紋護(hù)套與電纜縱向阻水緩沖層（阻水帶）之間有約為23mm縫隙，兩者結(jié)合不緊密。由于電纜柔性終端制作都在地面進(jìn)行，制作完畢后再進(jìn)行桿塔安裝。電纜終端吊裝固定時(shí)，只是固定電纜鋁護(hù)套層，且電纜終端距離地面15-30米。如果電纜鋁波紋護(hù)套與電纜縱向阻水緩沖層（阻水帶）之間結(jié)合不緊密，留有縫隙，就有可能導(dǎo)致電纜本體與鋁波紋護(hù)套產(chǎn)生相

7、對(duì)位移，而電纜柔性終端附件本身與電纜鋁波紋緊密結(jié)合，電纜本體與鋁波紋護(hù)套產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，亦會(huì)同鋁波紋護(hù)套與本體發(fā)生位移，這是導(dǎo)致電纜主絕緣屏蔽切斷處距離集流環(huán)尺寸比制作要求中尺寸縮短80mm的主要原因，致使應(yīng)力錐與電纜主絕緣屏蔽層斷口由于相對(duì)位移無(wú)法搭接，電應(yīng)力無(wú)法疏散，導(dǎo)致柔性終端擊穿故障。4.2 電纜附件因素故障的發(fā)生與電纜附件有一定關(guān)系，按照終端安裝工藝要求，該電纜附件全長(zhǎng)約1755mm，但測(cè)得故障電纜柔性終端只有1715mm，原因是該柔性電纜終端是由硅橡膠制成，硅橡膠遇到外力后不可避免的產(chǎn)生彈性形變，產(chǎn)生尺寸壓縮，使應(yīng)力錐隨與主絕緣屏蔽層相對(duì)位移80mm，導(dǎo)致應(yīng)力錐與電纜主絕緣屏蔽尺寸

8、誤差，無(wú)法正常搭接。5 防止對(duì)策5.1 電纜附件安裝前對(duì)電纜進(jìn)行預(yù)吊在進(jìn)行電纜附件安裝前，應(yīng)先把電纜預(yù)吊至安裝位置，然后將電纜放下，如此反復(fù)三次，使電纜本體與鋁波紋護(hù)套提前產(chǎn)生位移，這樣可以防止安裝后兩者發(fā)生位移，造成故障。現(xiàn)在，在電纜附件安裝前使用此方法，采用該方法后對(duì)其電纜終端停電檢查符合安裝質(zhì)量要求。5.2 對(duì)運(yùn)行的電纜終端進(jìn)行停電檢查柔性電纜終端頭其安裝過(guò)程中和長(zhǎng)期運(yùn)行后電纜線芯與外護(hù)套如發(fā)生位移，其危害程度將影響到電纜的安全運(yùn)行，對(duì)柔性電纜終端進(jìn)行停電檢查，根據(jù)柔性電纜終端外形特點(diǎn)，特別制作了專用模具（圖四）用于提升柔性終端，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，以防止此類故障的再次發(fā)生，其具體步驟如下

9、：1.提升應(yīng)力錐1.1按照軟終端應(yīng)力錐外形加工提升模具及頂部橫擔(dān)；1.2將提升模具安裝在軟終端應(yīng)力錐下部，并用專用螺栓將模具夾緊在軟終端上，同時(shí)安裝吊環(huán)；圖四：根據(jù)應(yīng)力錐尺寸制作的專用模具1.3將上部避雷器設(shè)備線夾上的螺栓拆卸，安裝橫擔(dān)在設(shè)備線夾上，同時(shí)將吊帶掛上，下部和模具上的吊環(huán)相連接；1.4同時(shí)提升吊帶提高軟終端應(yīng)力錐，使其底部鋼好升到電纜絕緣屏蔽能夠看到的位置；2.檢查處理電纜終端2.1檢查絕緣屏蔽層端部是否有放電痕跡，如果沒(méi)有放電痕跡，說(shuō)明電纜附件基本完好，在檢查絕緣屏蔽端部至集流環(huán)的尺寸，應(yīng)為120mm，如果尺寸正好，可以將絕緣表面清潔后，涂一層硅脂，恢復(fù)應(yīng)力錐位置；2.2如果絕緣

10、屏蔽至集流環(huán)的尺寸未能達(dá)到120mm，說(shuō)明電纜已有較大位移，應(yīng)采用移動(dòng)集流環(huán)方法進(jìn)行修復(fù)：2.2.1應(yīng)力錐提升后如果發(fā)現(xiàn)絕緣表面良好，僅為尺寸不夠，可以保持應(yīng)力錐的提升位置；2.2.2將集流環(huán)底部至120mm一段的半導(dǎo)電體表面進(jìn)行測(cè)量，確定下移集電環(huán)需要移動(dòng)的尺寸；2.2.3拆除集流環(huán)下部至鋁波紋口的密封，即首先是用噴燈加熱表面的熱縮管，使其變軟，然后用刀子將其剝離；2.2.4繼續(xù)剝除下部的23#絕緣帶和半導(dǎo)體帶所組成的密封層，直至電纜絕緣屏蔽層，注意不能傷及屏蔽層；2.2.5將集流環(huán)拉到確定的尺寸，使電纜絕緣屏蔽層端部至集流環(huán)底部尺寸達(dá)到120mm；2.2.6再次用相同的方法，在集流環(huán)下部至

11、鋁波紋口包繞二層半導(dǎo)電帶；2.2.7然后用23#帶填平，使其外徑達(dá)到鋁波紋外直徑；2.2.8再用PVC帶包繞該處四層，同時(shí)搭接原熱縮管50mm；2.2.9下移應(yīng)力錐使其達(dá)到集流環(huán)底部；2.2.10再次確認(rèn)整個(gè)軟終端尺寸，將上移的軟終端拉回到正確位置；2.3如果發(fā)現(xiàn)絕緣表面有嚴(yán)重的腐蝕痕跡，但電腐蝕深度不超過(guò)1mm，距離半導(dǎo)電端部不超過(guò)20mm遠(yuǎn)，應(yīng)采取以下方法修復(fù)；2.3.1采用無(wú)水乙醇將腐蝕表面的碳痕跡清洗干凈；2.3.2用240#砂紙打磨表面及整個(gè)圓周，使其平滑；2.3.3然后用無(wú)水乙醇清洗表面，檢查痕跡是否打磨干凈；2.3.4然后用320#砂紙?jiān)俅未蚰ケ砻?，使表面無(wú)任何痕跡，再次用清洗劑

12、清洗表面，使兩邊和原表面盡量平滑過(guò)渡；2.3.5同時(shí)清洗軟終端應(yīng)力錐能夠清洗到的內(nèi)表面，使其盡量干凈；2.3.6如果腐蝕的長(zhǎng)度超過(guò)距離半導(dǎo)電端部20mm時(shí)，應(yīng)采取下列方法進(jìn)行修復(fù)；2.3.7如果腐蝕長(zhǎng)度不超過(guò)20mm，可采用第2.2集電流環(huán)移動(dòng)方法對(duì)其進(jìn)行修復(fù)；2.4腐蝕超過(guò)20mm時(shí)處理步驟2.4.1腐蝕部位的處理采用第三階方法；2.4.2處理完的表面應(yīng)在距離集流環(huán)底部120mm的絕緣表面清洗干凈，然后用17#半導(dǎo)電帶繞包二層，繞包的方法是開(kāi)始于集流環(huán)下部，繞到標(biāo)記120mm位置時(shí)返回，再次繞到集流環(huán)底部，拉伸不超過(guò)200%。2.4.3固定半導(dǎo)電帶端部，然后清洗全部表面，涂抹一層硅脂；2.4

13、.4下降應(yīng)力錐到集電流環(huán)底部。3.密封處理3.1在集流環(huán)與應(yīng)力錐尾部之間縫隙，填入玻璃膠，使其完全密封；3.2在已經(jīng)移動(dòng)的軟終端出線梗和密封帽之間用玻璃膠進(jìn)行密封處理。（3）電纜終端下移 電纜終端安裝位置過(guò)高，不利于電纜終端的運(yùn)行監(jiān)督，且容易造成電纜線芯及鋁護(hù)套相對(duì)位移，在設(shè)計(jì)時(shí)不宜將柔性電纜終端與桿塔配合使用，下移已運(yùn)行的此類電纜終端安裝位置。（4）技術(shù)手段檢測(cè)增加對(duì)該電纜電纜運(yùn)行的技術(shù)監(jiān)督手段，對(duì)電纜終端進(jìn)行紅外線成像儀測(cè)溫，配備局放診斷與定位系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)電纜終端前期放電的監(jiān)督管理。6 結(jié)束語(yǔ)：我公司發(fā)生的四起故障，是由于近年電纜選擇及電纜質(zhì)量、安裝方式與終端選型等原因造成，加之產(chǎn)品前期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)少，技術(shù)監(jiān)督手段相對(duì)薄弱而未及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在缺陷。通過(guò)今年春檢對(duì)運(yùn)行60余套電纜終端進(jìn)行停電檢查，采取消缺和終端下移方式，消除事故隱患，保證電網(wǎng)長(zhǎng)期安全運(yùn)行。電應(yīng)力控制是高壓電纜附件設(shè)計(jì)中極為重要的部分。電應(yīng)力控制是對(duì)電纜附件內(nèi)部的電場(chǎng)分布和電場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)行控制，也就是采取適當(dāng)?shù)拇胧?，使得電?chǎng)分布和電場(chǎng)強(qiáng)度處于最佳狀態(tài)，從而提高電纜附件運(yùn)行的可靠性和使用壽命。 對(duì)于電纜終端的選擇而言，安裝工藝應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)施工，安裝環(huán)境要與電纜終端結(jié)構(gòu)、材料的特點(diǎn)相適應(yīng)；產(chǎn)品對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求和對(duì)安裝工人技術(shù)水平依賴不高，安裝質(zhì)量容易控制，質(zhì)量可靠。