浅谈110KV电缆中间接头的故障

浅谈110KV电缆中间接头的故障

胡凯彬

广东电网有限责任公司梅州供电局广东省梅州市514021

摘要：随着社会经济的发展和城市美化建设的需要，越来越多的高压电缆应用到输电线路中。随着电缆设备规模的不断加大，电缆设备的故障率也在逐年攀升。导致电缆设备故障的原因主要有产品生产质量问题、安装工艺不良和外力破坏等。本文通过对110kV电缆中间接头故障的原因进行分析，从而找出合理和有效的解决办法。

关键词：110KV；电缆；中间接头

1、电缆中间接头故障原因分析

制作的工艺差。高压电缆施工过程中，如果长度不够，则存在着需要进行连接的问题这样就避免不了中间接头的存在，而电缆制作工艺不合格时，极易导致故障的发生。运行的环境差，没有进行维护。电缆运行过程中，由于电缆沟内存在着积水和污泥，这样导致电缆运行环境较差，增加了电缆发生故障的机率。同时施工时电缆层架不合理，导致多根动力电缆堆积，在运行过程中散热不好，从而导致电缆故障的产生。中间的接头不严实。电缆中间接头的外壳模型结合面存在着不严实的情况，一些有裂缝出现，则会导致环氧树脂出现外泄的现象，这样在运行过程中就容易被击穿，从而导致相间短路的发生，造成单相接地故障点。散热不好。一部分电缆的接头本身散热性能不好，或者外壳内还有一些混合物，绝缘和保护层比电缆本体多一倍，因此出现了散热困难的现象。

2、针对电缆中间接头故障的方法

（1）选用质优、先进、可靠的电缆附件。为了减少电缆接头出现故障的机率，必须采用技术先进、质量合格、工艺成熟的电缆附件。要坚决的抵制假冒伪劣和质量差的电缆附件，避免为了节省资金而采用不合格、便宜的材料。

（2）处理好接头。对于电缆接头，则需要做好密封和机械保护工作，在接头位置需要搭砌接头保护槽，这样可以有效的避免水分和潮气渗入到接头内部，同时还要在接头位置进行水泥保护盒的安装，从而确保接头的使用寿命，确保其具有较好的安全性和可靠性。

（3）金属屏蔽和接地处理。金属屏蔽在电缆和接头中的作用非常重要，它可以传导电缆故障短路电流，同时屏蔽电磁场对附近通讯设备的电磁干扰。

（4）外半导体屏蔽处理。外半导体的屏蔽很重要，它能够在电缆和接头绝缘外部起均匀电场的作用。

3、某110KV线路概况

该电缆线路于201x年投运，为纯电缆线路，两侧均为户内GIS终端，长度为3881m。

3.1接头结构特点

交联聚乙稀绝缘电缆接头大致有绕包式绝缘结构、组合预制式绝缘结构、整体预制式结构3种结构型式。本故障接头的结构与上述3种结构不同,是电缆本体恢复式接头,其绝缘材料全部采用与电缆本体一致的材料，半导电层采用超光滑半导材料，绝缘层采用超净料，采取安装现场熔接交联新工艺制作而成，结构简单，体积小，不需要像传统接头一样制作应力锥，最大特点是可以满足用户对于不同截面或不等径电缆的特殊情况下使用。

3.2接头解剖

经线路故障测寻，确定#4工井A相中间接头发生故障，开启该工井前，未见有任何被外部因素破坏的痕迹，接着去除覆盖于接头的砂子和保护盖板，接头完好，排除接头损坏与外力因素相关。

将故障接头切除运抵除剖现场，接头外观无损伤。

将中间接头的玻璃钢保护壳两侧切开，并去除填充的防水胶，可见接头金属保护壳，未见有故障损坏现象。

将中间接头金属保护壳体部分从玻璃钢壳体中拆卸出来，未见金属保护壳有故障损坏点。

将金属保护壳去除，可清晰见到故障点为一直径约为15mm的近似圆孔，绝缘外屏蔽的金属网被熔损部分长约100mm。

去除中间接头绝缘层外部的外半导电屏蔽层、半导电屏蔽带、金属屏蔽网、防水透明带、紧固胶带等包覆材料，并将电缆在与故障孔错开90。纵剖。

清洁剖开界面，发现在故障点附近约10mm处，在导体内屏蔽层与绝缘层间，存在一个已被烧黑、贴附于导体内屏蔽层、长径约为3mm、短径约为2mm的扁平状黑色气隙。在剖开的两侧面上均存在；剖开电缆用切割机刀片厚度为3mm,因此估计此扁平状气隙相对电缆圆周方向长度不小于3mm。剖开界面未发现其他内眼可发现气隙及界面突起缺陷。气隙均位于原电缆导体屏蔽层范围内，远离导体熔接处。

击穿孔中心点几乎位于原导体屏蔽与新作导体屏蔽交叉连接处。

3.2原因分析

(1)击穿孔处的绝缘在故障时已被烧毁，故障处存在缺陷的直接原因无法获知。

(2)对于交联聚乙烯绝缘，其绝缘损坏机理有电树、水树、化学树等，上述3种树枝化缺陷，在电场的作用下，逐步形成新的电树，直至绝缘层最后形成击穿通道发生故障。

（3）绝缘层气隙缺陷在接头内部可以有4种形式存在：一是存在于导体内屏蔽与绝缘层间，为界面气隙，主要在接头制作工艺形成，有可能是导体内屏蔽层处理过程中形成的凹陷，也有可能是在熔接绝缘层时界面未能充分熔接；二是存在于绝缘层中，其形成与注料形式、导体及两侧电缆温度、绝缘交联温度及时间、模具温度、成型后脱气等工艺相关；三是绝缘外表面与外屏蔽间存在界面气隙，这与表面处理光洁度有关，可能是绝缘表面处理时的划痕和小坑存留气隙，在包覆外半导电材料时无法对其进行消除。

（4）界面突起表现为2个方面，一是导体内屏蔽突起在绝缘层突起，内屏蔽的主要作用是屏蔽导体表面的尖状物，防止尖端处场强集中，造成局部放电损伤绝缘层，当内屏蔽处理不良有突起导电物时，等同于导体尖端毛刺，同样在运行中对绝缘层造成极大的损害，由于内屏蔽突起处于高场强处，放电对绝缘层损伤形态一般呈球形；二是外屏蔽层在绝缘层内突起物，其作用如同地电位有尖端，在工频交变场负半周时，在一定场强作用下会发生放电损伤绝缘层。

（5）导体内屏蔽连接处的连接处理难度最大，原有的导体内屏蔽厚度仅为2mm,在连接时，需做一个长约15mm的缓坡进行搭接。搭接面的端部需处理得非常光滑，如处理不当，则搭接处就会存在间隙或突起物，经运行一定时间后，一方面间隙放电可以逐步将绝缘电蚀，空隙逐步扩大；另一方面突起物也可以以尖端放电形式形成树枝放电，同时电蚀绝缘层；上述2种情况随时间推移均可形成贯穿性导电通道，造成绝缘层击穿故障。

（6）存在界面气隙，由于该处位于原电缆的外屏蔽层，在制作电缆头时需要将原有的绝缘层去除，在去除过程中，可能有刀具损伤到外屏蔽层表面形成小的气隙，也可能在打磨其面层时未能很好地处理光滑；内屏蔽层是电缆结构中极为重要的一部分，特别是与电缆绝缘层界面之间的间隙。在制造电缆时，为解决界面间隙问题，采取内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层3层同时共挤，这种接头结构为恢复电缆本体结构，因此对内屏蔽处理要求很髙。

（7）击穿处绝缘厚度比电缆厚，而运行电压一致，因此从电场强度分布上来看，击穿处的场强比电缆还低；绝缘是否击穿并不是由于平均场强的高低决定，而是击穿通道存在某种缺绝缘厚度不断降低直至最后发生击。

4、结语

电缆中间的接头，是输变电电缆线路中非常重要的一个部分，也是故障率较高的部位，所以在实际工作中，必须使用良好的电缆接头，做好各项有效的处理措施，确保电缆接头的良好性，从而保证供电系统安全、经济、可靠的运行，避免出现停电、断电事故，同时也为供电企业带来经济效益和社会效益。

参考文献

[1]谭肇斌.交联电缆接头故障原因分析及处理措施[J].科技资讯，2011（10）：147-147.

[2]张东斐，唐庆华，朱利军.110kV国桥线电缆接头故障分析及处理[J].高电压技术，2007，33（12）：208-210.