/深圳供電局有限公司南山供電局 雷文東 毛駿/

10kV交聯(lián)聚乙烯電纜本體預(yù)處理異常導(dǎo)致事故分析

/深圳供電局有限公司南山供電局 雷文東 毛駿/

隨著電力建設(shè)的發(fā)展，絕緣電纜已逐漸取代傳統(tǒng)的架空線路，但是電纜應(yīng)用的過(guò)程中也面臨著較大的技術(shù)挑戰(zhàn)。例如電纜中間頭故障是電纜故障的主要原因，電纜中間頭故障與電纜本體預(yù)處理工藝有著直接的關(guān)系。本文以10kV絕緣電纜為例，重點(diǎn)研究了電纜本體異常的原因，提出了有效策略，以期提高電纜的安裝質(zhì)量。

絕緣電纜；剝離層；事故分析；對(duì)策探究

0　引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，生活用電量日益增加，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行提出了更高的要求。在電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，電力電纜發(fā)揮著電力傳輸、分配的重要作用，現(xiàn)已逐漸取代傳統(tǒng)架空線路，電力電纜也直接關(guān)系著供電質(zhì)量和社會(huì)發(fā)展。10kV電纜故障受電纜本體預(yù)處理影響比較嚴(yán)重，為了提高電纜的安裝質(zhì)量和應(yīng)用效益，必須在分析電纜預(yù)處理異常原因的基礎(chǔ)上選用科學(xué)的對(duì)策。

1　10kV電纜本體預(yù)處理異常原因分析

1.1電纜絕緣問(wèn)題

電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生游離使絕緣性能下降。當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時(shí)，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝鼓等化學(xué)生成物，腐蝕絕緣層，絕緣層中的水分使絕緣纖維產(chǎn)生水解，造成絕緣程度下降。

過(guò)熱會(huì)引起絕緣層老化變質(zhì)，使電纜絕緣層內(nèi)部氣隙產(chǎn)生電游離，造成局部過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣層碳化，電纜過(guò)負(fù)荷是引起電纜過(guò)熱的重要因素。安裝在電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜，安裝在干燥管少的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會(huì)使電纜絕緣本身因過(guò)熱而加速損壞。電纜絕緣長(zhǎng)期在電和熱的作用下運(yùn)行，其物理性能會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其絕緣強(qiáng)度降低或介質(zhì)損耗增大而最終引起絕緣崩潰，稱為絕緣老化。

1.2電纜接頭預(yù)處理異常問(wèn)題

電纜接頭引起的故障率高達(dá)70%以上， 電纜接頭故障又分為電纜中間接頭故障和電纜終端接頭故障，這些故障主要表現(xiàn)在材料的缺陷和安裝工藝的缺陷導(dǎo)致電纜本體預(yù)處理異常。

1）使用的電纜接頭原材料不符合國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致電纜故障。如材料的性能達(dá)不到要求，會(huì)導(dǎo)致電纜頭在制作之后的運(yùn)行中，無(wú)法承受長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷，而過(guò)早地使絕緣老化最終發(fā)生故障。

2）外護(hù)套的預(yù)處理異常問(wèn)題。外護(hù)套的剝切長(zhǎng)度沒(méi)有按照10kV電纜中間接頭的剝切長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)要求（電纜重疊200～300mm并確定重疊部分中心后，從中心分別量取長(zhǎng)端700mm和短端500mm）進(jìn)行剝切，外護(hù)套剝切過(guò)長(zhǎng)或不夠都會(huì)影響后面的工序，導(dǎo)致電纜附件在安裝后不能正常運(yùn)行。外護(hù)套的剝離采用專用剝切工具，雖然施工人員使用刀具時(shí)施力不易把握，容易在對(duì)電纜進(jìn)行橫向環(huán)繞剝切或縱向剝切時(shí)，在慣性作用下劃傷內(nèi)部的鋼帶鎧裝［1］，但是這對(duì)電纜接頭制作工藝的影響可忽略不計(jì)。

3）鋼帶鎧裝的預(yù)處理異常問(wèn)題。鋼帶鎧裝的剝切沒(méi)有按照10kV電纜頭制作標(biāo)準(zhǔn)要求的長(zhǎng)度（鋼鎧的預(yù)留長(zhǎng)度為30±5mm）進(jìn)行剝切；剝離鋼帶鎧裝時(shí)使用普通的剝切工具如鋼鋸等，該普通工具在剝離鋼帶鎧裝時(shí)需要對(duì)其加較大的力，很容易導(dǎo)致人為誤操作因素的出現(xiàn)，一旦新員工使用該剝切工具，且施加較大的力時(shí)，會(huì)在慣性的作用下鋸穿內(nèi)護(hù)套層，甚至鋸穿絕緣層。這種施工方式會(huì)給電纜頭的制作帶來(lái)故障隱患，導(dǎo)致做好的電纜中間頭在運(yùn)行期間發(fā)生絕緣擊穿故障，甚至?xí)o社會(huì)帶來(lái)大的損失。

4）內(nèi)護(hù)套預(yù)處理異常問(wèn)題。內(nèi)護(hù)套的剝離長(zhǎng)度沒(méi)有按照10kV電纜中間頭制作標(biāo)準(zhǔn)要求（內(nèi)護(hù)套預(yù)留50±5mm的長(zhǎng)度）進(jìn)行剝切；內(nèi)護(hù)套的剝切沒(méi)有專用的工具，在使用普通的刀具進(jìn)行剝切，無(wú)法控制下刀的深度，一旦新員工使用普通剝切工具進(jìn)行剝切內(nèi)護(hù)套，在慣性的作用下就會(huì)傷及內(nèi)部的銅屏蔽層甚至割傷絕緣層，使絕緣層傷痕處變薄成為電纜擊穿的起弧點(diǎn)，從而引發(fā)新的故障點(diǎn)。

5）銅屏蔽層預(yù)處理異常問(wèn)題。銅屏蔽層的剝切沒(méi)有按照10kV電纜中間接頭標(biāo)準(zhǔn)要求的長(zhǎng)度（25～50mm2電纜剝切205±5mm；70～120mm2電纜剝切215±5mm；150～240mm2電纜剝切225±5mm；300～400mm2電纜剝切250±5mm）進(jìn)行剝切；如果需要?jiǎng)兦械你~屏蔽層是順時(shí)針纏繞，只需要從電纜頭的末端拆開(kāi)，待到銅屏蔽層剝離到指定距離（在銅屏蔽的剝切距離處用PVC膠帶纏繞做標(biāo)記）時(shí)，只需輕輕撕開(kāi)即可；如果銅屏蔽層處于逆時(shí)針纏繞狀態(tài)，就需要用到專用剝切刀，但是現(xiàn)有的剝切工具受人為因素的影響較大，且銅屏蔽層是金屬，有一定的硬度，使用該剝切工具時(shí)需要對(duì)剝切刀施加較大的力，那么新員工進(jìn)行操作時(shí)就會(huì)由于慣性把銅屏蔽層割穿，進(jìn)而損傷內(nèi)部的外半導(dǎo)電層，甚至?xí)顐^緣層，產(chǎn)生新的故障點(diǎn)。

6）外半導(dǎo)電層預(yù)處理異常問(wèn)題

第一，外半導(dǎo)電層的剝離沒(méi)有按照10kV電纜中間頭制作標(biāo)準(zhǔn)要求的剝切長(zhǎng)度（外半導(dǎo)電層剝切時(shí)要預(yù)留40～50 mm的長(zhǎng)度）進(jìn)行剝切。

第二，目前使用普通剝切刀剝離外半導(dǎo)電層。該剝切刀在剝切外半導(dǎo)電層時(shí)無(wú)論是橫向切割還是縱向切割都很難控制下刀深度，人工操作稍有偏差就會(huì)割傷內(nèi)部的絕緣層，使絕緣層傷痕處變薄成為電纜擊穿的起弧點(diǎn)，并且該剝切刀在橫向切割外半導(dǎo)電層時(shí)會(huì)導(dǎo)致外半導(dǎo)電層在剝離掉后，出現(xiàn)斷層面不平整現(xiàn)象，如果忽略對(duì)斷層面的打磨，就會(huì)使斷口處電場(chǎng)畸變嚴(yán)重造成新的故障點(diǎn)。

7）絕緣層預(yù)處理異常問(wèn)題。

第一，絕緣層的剝切長(zhǎng)度沒(méi)有按照10kV電纜接頭制作標(biāo)準(zhǔn)要求的長(zhǎng)度（從線芯端部量取1/2連接管長(zhǎng)+5mm）進(jìn)行剝切。

第二，絕緣層剝切時(shí)仍有很多施工人員在使用傳統(tǒng)剝切工具，受人為因素影響較大，會(huì)影響絕緣層的剝切質(zhì)量，因?yàn)榻^緣層具有一定的厚度和硬度，在使用現(xiàn)有剝切工具剝切時(shí)避免不了要對(duì)工具施加較大的力，一旦用力過(guò)猛就會(huì)由于慣性將絕緣層割穿，損傷內(nèi)部的導(dǎo)體，使導(dǎo)體表面出現(xiàn)不光滑，甚至出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，以至于導(dǎo)體表面割傷處電場(chǎng)分布不均勻，易發(fā)生絕緣擊穿現(xiàn)象；絕緣層剝切后沒(méi)有在其端口處做倒角處理。

8）壓接管的壓接及內(nèi)半導(dǎo)電層恢復(fù)工藝存在問(wèn)題?，F(xiàn)有液壓鉗的壓接工藝會(huì)使壓接管在被壓接后出現(xiàn)邊角突起，甚至出現(xiàn)毛刺或者壓接不均勻現(xiàn)象，那么在電纜負(fù)荷運(yùn)行時(shí)會(huì)使該處電場(chǎng)不均勻從而出現(xiàn)擊穿故障。電纜中間頭在壓接后并沒(méi)有在壓接管外面在纏繞一層半導(dǎo)電材料，作為導(dǎo)體內(nèi)半導(dǎo)電層的恢復(fù)。壓接管與絕緣層之間仍留有很大的空隙沒(méi)有做填充，壓接管與導(dǎo)體之間的空隙如若不做填充的話，會(huì)使應(yīng)力管收縮后在此處產(chǎn)生撕裂或者被拉伸變薄從而引發(fā)故障。兩端導(dǎo)體插入壓接管的深度不一樣，會(huì)導(dǎo)致壓接管的某端與絕緣層之間的空隙較大。壓接壓接管時(shí)沒(méi)有對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行固定，壓接時(shí)導(dǎo)體易從壓接管中抽出，導(dǎo)致壓接不到位。

9）應(yīng)力管安裝工藝問(wèn)題。應(yīng)力管安裝之前沒(méi)有對(duì)絕緣層表面做清潔工作，絕緣層表面留有外半導(dǎo)電材料等雜質(zhì)，雜質(zhì)的存在會(huì)引起場(chǎng)強(qiáng)不均勻，使不均勻處承受更多的電壓，甚至超過(guò)許用場(chǎng)強(qiáng)而造成局部放電，并且會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力管在冷縮后內(nèi)部存有氣隙成為新的隱患點(diǎn)［2］。應(yīng)力管收縮在絕緣層時(shí)其首端位置沒(méi)有采用專用的固定裝置固定，導(dǎo)致應(yīng)力管在安裝過(guò)程中，抽出內(nèi)部的支撐彈簧條時(shí)（由于施工人員往往會(huì)一手握應(yīng)力管一手抽支撐彈簧條）很容易使應(yīng)力管的位置偏移與外半導(dǎo)電層的搭接距離不夠，從而導(dǎo)致應(yīng)力管無(wú)法起到法拉第籠效應(yīng)使電場(chǎng)過(guò)度集中，這是電纜擊穿的主要原因之一。應(yīng)力管兩端沒(méi)有繞包防水密封膠，導(dǎo)致越靠近兩端的部位水份和雜質(zhì)越多，導(dǎo)電性能越好，絕緣老化速度越快，擊穿速度越快。

2　電纜故障的防范措施建議

2.1統(tǒng)一電纜接頭剝切長(zhǎng)度

目前10kV 電纜接頭的制作過(guò)程中的剝切長(zhǎng)度會(huì)因?yàn)槠湟?guī)格型號(hào)不同而有所差異，就拿10kV 電纜中間接頭的制作來(lái)說(shuō)其剝切長(zhǎng)度為電纜重疊200～300mm并確定重疊部分中心后，從中心分別量取長(zhǎng)端700mm和短端500mm，那么以上給出的這組數(shù)據(jù)，都不是確切的值，這就導(dǎo)致了電纜附件，比如應(yīng)力管等的長(zhǎng)度也是不同的，為了提高電纜接頭制作質(zhì)量和工作效率。對(duì)10kV電纜的剝切長(zhǎng)度做一個(gè)統(tǒng)一的處理，如下圖所示，包括外護(hù)套、鋼帶鎧裝、內(nèi)護(hù)套、銅屏蔽層、外半導(dǎo)電層、絕緣層等的剝切長(zhǎng)度都按最大值進(jìn)行操作。

圖 中間接頭剝切長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)

電纜接頭剝切長(zhǎng)度統(tǒng)一之后，可研發(fā)設(shè)計(jì)一個(gè)制作電纜接頭的專用安裝支架，該專用安裝支架可將電纜牢牢地固定，并且配備了電纜接頭制作過(guò)程中外護(hù)套、鋼帶鎧裝、內(nèi)護(hù)套、銅屏蔽層、外半導(dǎo)電層、絕緣層等剝切長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)刻度尺以及相應(yīng)配套的剝切工具，并且該工具還配備應(yīng)力管和三芯指套管安裝時(shí)的固定裝置。電纜接頭的制作過(guò)程，施工人員要嚴(yán)格按照10kV電纜接頭標(biāo)準(zhǔn)要求和該專用安裝支架上對(duì)應(yīng)的刻度進(jìn)行剝切，同時(shí)該制作電纜接頭的專用安裝架的設(shè)計(jì)可以適合不同的安裝環(huán)境。

2.2電纜接頭制作過(guò)程中剝切深度控制

電纜接頭制作過(guò)程中剝切每一層結(jié)構(gòu)時(shí)，在人為因素的影響下，剝切工具的下刀深度會(huì)存在偏差，稍有不慎就會(huì)傷及內(nèi)部的結(jié)構(gòu)從而造成人為故障點(diǎn)的產(chǎn)生。那么針對(duì)剝切深度的解決方案將從電纜接頭制作過(guò)程中每一層結(jié)構(gòu)的剝切深度提出合理的解決方案。

外護(hù)套剝切時(shí)，使用的工具會(huì)受人為因素影響而劃傷其內(nèi)部的鋼帶鎧裝，但是這對(duì)電纜接頭制作好后運(yùn)行的影響是可以忽略不計(jì)的，一般只需要保證其剝切長(zhǎng)度準(zhǔn)確就可以。

鋼帶鎧裝剝切時(shí)使用鋼鋸，在使用過(guò)程中受人為因素影響較大，稍有不慎或者新員工用力過(guò)猛將會(huì)傷及內(nèi)護(hù)套甚至絕緣層，針對(duì)該問(wèn)題可以使用專用的鋼帶鎧裝剝切鉗進(jìn)行剝切［3］。使用該專用鋼帶鎧裝剝切鉗剝離鋼帶鎧裝后只需用銼刀將其端口處出現(xiàn)不平整的地方打磨即可（用銼刀打磨鋼帶鎧裝斷口處的不平整地方時(shí)，需要用PVC膠帶纏繞內(nèi)護(hù)套層，將內(nèi)護(hù)套層保護(hù)起來(lái)，以免在打磨鋼帶鎧裝時(shí)銼刀損傷內(nèi)護(hù)套）。

2.3內(nèi)護(hù)套剝切深度控制

內(nèi)護(hù)套的剝離往往采用傳統(tǒng)剝切工具，使用時(shí)沒(méi)辦法控制下刀深度，易損傷內(nèi)部結(jié)構(gòu)。針對(duì)這一問(wèn)題可以采用新的剝切工具，該工具適合熟練的施工人員和新上崗的施工人員使用，且該剝切刀的下刀深度可以調(diào)節(jié)，使用時(shí)只需要將該套工具的下刀深度調(diào)節(jié)到內(nèi)護(hù)套厚度的90%～95%，即可保證使用該套工具對(duì)內(nèi)護(hù)套進(jìn)行橫向環(huán)繞切割和縱向切割時(shí)不傷及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使用該工具切割后只需用手撕開(kāi)內(nèi)護(hù)套，這樣就避免了內(nèi)護(hù)套的剝切過(guò)程中損傷內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.4銅屏蔽層和外半導(dǎo)電層剝切深度控制

10kV電纜的銅屏蔽層和外半導(dǎo)電層的厚度是一樣的，傳統(tǒng)剝切工具易傷及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將設(shè)計(jì)一個(gè)新的銅屏蔽層和外半導(dǎo)電層專用剝切工具，該工具的下刀深度可以調(diào)節(jié)到兩者厚度的90%～95%進(jìn)行剝切，此工具可保證在剝離外層結(jié)構(gòu)時(shí)不會(huì)傷及內(nèi)部其他重要結(jié)構(gòu)。

3　質(zhì)量管理方案

電纜故障的發(fā)生是不可避免的，既有電纜本身運(yùn)行壽命的制約，也有外來(lái)因素的影響，但是故障發(fā)生的總量是可控的，它可以通過(guò)設(shè)備的全生命周期科學(xué)合理地從管、檢、巡、維四個(gè)運(yùn)維措施進(jìn)行管控，從而避免電纜故障的發(fā)生［4］。

第一，加強(qiáng)管理。從根本上來(lái)說(shuō)，電纜故障的源頭是電纜敷設(shè)與電纜頭制作安裝時(shí)出現(xiàn)了缺陷，因此管理好電纜投運(yùn)前的施工質(zhì)量非常有必要。所有的電纜敷設(shè)施工應(yīng)要求有監(jiān)理到場(chǎng)監(jiān)督，一是保證規(guī)范施工，二是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即糾正，避免隱蔽工程施工失控；所有的電纜頭制作人員必須具有電纜頭制作資格，制作過(guò)程應(yīng)有監(jiān)理或者是專業(yè)班組管理人員旁站，相應(yīng)制作記錄應(yīng)做到一頭一單一數(shù)據(jù)，如有條件還應(yīng)做到制作過(guò)程關(guān)鍵步驟拍照錄像，保證制作工藝處于可控。

第二，加強(qiáng)檢測(cè)。為有效控制電纜帶“病”入網(wǎng)投運(yùn)，必須對(duì)新投產(chǎn)的電纜進(jìn)行交接試驗(yàn)和振蕩波局放試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)不合格者一票否決，堅(jiān)決不許進(jìn)入電網(wǎng)投運(yùn)。對(duì)已在網(wǎng)運(yùn)行的電纜，每5年應(yīng)按計(jì)劃逐一開(kāi)展預(yù)防性試驗(yàn)和振蕩波局放試驗(yàn)，對(duì)排查出存在潛在缺陷的電纜及時(shí)進(jìn)行修理，避免缺陷發(fā)展成為故障。

第三，定期巡檢。加強(qiáng)日常的防外力破壞巡視，建立轄區(qū)范圍內(nèi)施工黑點(diǎn)檔案，定期巡視，對(duì)工地負(fù)責(zé)人和施工工人進(jìn)行提醒，及時(shí)制止威脅電力設(shè)施安全的野蠻施工行為，并配合施工方做好紅線范圍內(nèi)的地下電纜路徑勘察及標(biāo)示工作。

第四，落實(shí)檢修維護(hù)策略。為保證電纜線路的可持續(xù)運(yùn)行，電纜線路的修理和維護(hù)必然不可缺少，一是電纜走廊的標(biāo)示樁、警示牌的設(shè)置，二是電纜溝電纜井淤泥、積水的清理，三是電纜井蓋板的補(bǔ)充和防盜，四是電纜線路的標(biāo)簽掛牌和路徑走向，五是對(duì)存在缺陷的電纜和電纜頭進(jìn)行更換。

4　結(jié)束語(yǔ)

電纜剝離工藝是電纜安裝過(guò)程的重點(diǎn)，也是電纜質(zhì)量問(wèn)題的集中環(huán)節(jié)，本文結(jié)合常見(jiàn)的電纜剝離故障，總結(jié)故障原因，提出了針對(duì)性策略和質(zhì)量管理方法。在新時(shí)代電力建設(shè)過(guò)程中，需要充分認(rèn)識(shí)到電纜安裝質(zhì)量在整體工程建設(shè)中的作用，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用科學(xué)的剝切器具，提高工藝質(zhì)量的同時(shí)，促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。

［1］付世財(cái)．高壓礦用橡膠絕緣電纜用可剝離絕緣屏蔽料的研究［J］．安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，39（2）：43．

［2］謝錦，趙川，高磊等．高壓電纜主絕緣剝離工具的研究［J］．現(xiàn)代電力，2014，26（9）：140．

［3］劉春林．電力電纜用可交聯(lián)半導(dǎo)電屏蔽料［J］．現(xiàn)代電纜應(yīng)用，2015，13（1）：8．

［4］楚文成．10kV電纜常見(jiàn)故障原因分析及處理［J］．城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，45（6）：125．