林 鷺，伍俊霖，馬金濤

（成都地鐵運營有限公司，1.助理工程師；2.工程師；3.工程師；四川 成都，610041）

1 引言

目前國內(nèi)供電系統(tǒng)行業(yè)電纜終端頭制作方法包括冷縮和熱縮兩種形式，而冷縮電纜終端頭因具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便且安全等優(yōu)點，受到很多電力公司的和城市軌道交通供電企業(yè)歡迎。但在實際生產(chǎn)過程中因電纜終端頭制作工藝不達標(biāo)引發(fā)電纜故障的問題時有發(fā)生，提高電纜終端頭制作質(zhì)量緊迫而必要。本文結(jié)合成都地鐵7 號線35 kV 環(huán)網(wǎng)電纜冷縮電纜終端頭絕緣擊穿故障案例分析，論述制作冷縮電纜頭應(yīng)當(dāng)把握的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及在新線施工中工藝質(zhì)量卡控的重點，旨在拋磚引玉，引發(fā)同行集思廣益，形成更多更好提升電纜終端頭制作質(zhì)量和使用壽命的思路和方法。

2 故障案例介紹

2018 年1 月2 日21 時22 分20 秒，成都地鐵7 號線八里莊站牽混所111 配電變斷路器電流速斷跳閘；所內(nèi)400 V 開關(guān)柜一二級負荷短時切換，三級負荷跳閘。

故障發(fā)生后，供電專業(yè)應(yīng)急處理人員迅速到達現(xiàn)場進行處置，根據(jù)保護裝置故障錄波波形和保護裝置設(shè)定整定值（表1）可以看出，本次故障動作時刻B相最大電流達到519 A，滿足電流速斷保護啟動條件，屬于正常保護動作。

表1 八里莊111斷路器7SJ686裝置定值設(shè)定

通過設(shè)備外觀檢查，發(fā)現(xiàn)所內(nèi)配電變壓器Tp1本體3 5kV 側(cè)B 相電纜終端頭有灼燒、放電拉弧痕跡（見圖1）。拆除高壓側(cè)電纜，將401斷路器搖至隔離位后對變壓器進行絕緣電阻及直流電阻測試，通過對測試數(shù)據(jù)（表2）進行分析判斷，確認變壓器本體無異常，初步判斷跳閘原因為配電變壓器35 kV側(cè)B相電纜終端頭擊穿造成短路電流動作。

圖1 八里莊配電變TP1-B相故障電纜

表2 八里莊配電變TP1直阻測試數(shù)據(jù)

3 故障現(xiàn)象及原因分析

3.1 現(xiàn)象解析對故障冷縮電纜終端接頭進行解剖后發(fā)現(xiàn)：（1）電纜絕緣層距半導(dǎo)電層約10cm 處被擊穿，擊穿孔洞半徑約2mm，如圖5所示：（2）冷縮頭內(nèi)部有明顯有放電、碳化現(xiàn)象。

圖2 絕緣層擊穿

圖3 冷縮頭碳化

3.2 原因分析及探討通過對解剖的故障電纜實物進行分析，認定終端頭半導(dǎo)電應(yīng)力錐表面被絕緣冷縮管覆蓋、電纜外半導(dǎo)電層與終端半導(dǎo)電應(yīng)力錐不能有效接觸是導(dǎo)致本次電纜故障的直接原因。

因故障電纜應(yīng)力錐不能起到分散電纜屏蔽端口處集中的電荷量，當(dāng)過渡處積聚有過量電荷后，內(nèi)部電場不均勻，過量電荷不能及時得到釋放，絕緣部件老化，最終引發(fā)電纜絕緣發(fā)生擊穿的現(xiàn)象。經(jīng)事故調(diào)查會的討論分析，故障冷縮電纜終端頭在制作安裝過程中，因工藝尺寸把控不到位，絕緣冷縮管出現(xiàn)移位(見圖4)，造成了絕緣冷縮管覆蓋半導(dǎo)電應(yīng)力錐表面的情況。

圖4 故障終端剖面示意圖

4 終端頭結(jié)構(gòu)及制作工藝關(guān)鍵點

4.1 35kV 交流電纜結(jié)構(gòu)介紹35 kV 交流電力電纜結(jié)構(gòu)（見圖5）從內(nèi)至外分別由導(dǎo)體線芯、主絕緣層、半導(dǎo)電層、銅屏蔽層、內(nèi)護套層、鎧裝層及外護套層等七個部分組成。其中導(dǎo)體線芯用于輸送電能，是電力電纜的主要部分；主絕緣層將線芯與大地在電氣上彼此隔離，保證電能輸送；在主絕緣層外、銅屏蔽層內(nèi)的黑色部分為半導(dǎo)電層，其作用是為了消除銅屏蔽層內(nèi)表面不平整而導(dǎo)致的電場不均；銅屏蔽層使電纜導(dǎo)體部分的電場呈徑向均勻分布，避免電場沿軸分布，進而增加電纜運行壽命；護套及鎧裝層保護電力電纜免受外界雜質(zhì)和水分的侵入，以及防止外力直接損壞電力電纜。

圖5 交流35kV電纜結(jié)構(gòu)圖

4.2 交流電纜終端頭工藝關(guān)鍵點35 kV中壓環(huán)網(wǎng)電纜每一相線芯外均有一層接地的銅屏蔽層，導(dǎo)電線芯與屏蔽層之間形成徑向分布的均勻電場。在制作電纜終端頭時，需剝?nèi)テ帘螌?，改變電纜原有的電場分布，同時對絕緣也將帶來極為不利的切向電場。因此對電纜終端應(yīng)力控制的好壞，直接決定電纜終端接頭局部放電發(fā)生的幾率。

為降低電纜終端頭的故障率，提高電纜使用壽命，根據(jù)既往故障共性成因提示，需要特別注意把控好終端頭制作過程中的重點環(huán)節(jié)，具體而言就是要注重以下幾個重要階段的質(zhì)量卡控：

1）冷縮電纜終端接頭制作前，要認真核對電纜附件與電纜的匹配性，保證其有足夠的握緊力，使界面接觸緊密，沒有氣隙。

2）冷縮電纜終端接頭在制作過程中，要嚴格按照安裝使用說明書的要求，嚴格保證冷縮終端的安裝基準(zhǔn)，使應(yīng)力錐與銅屏蔽層、半導(dǎo)電層、主絕緣層三部分均有效接觸，從而保證應(yīng)力錐能夠緩解集中電場應(yīng)力線，改善絕緣屏蔽層電場分布，降低電暈產(chǎn)生的可能性，減少絕緣破壞。

3）電纜頭主絕緣剖切后，打磨主絕緣時要用最大120 目且不含金屬的砂布將主絕緣上的劃痕及殘留的半導(dǎo)電顆粒全部磨去，再用240目或300目的砂布把主絕緣打磨光滑，最后用砂布背面將主絕緣進一步拋光，保證主絕緣表面無劃痕，無明顯坑洼不平現(xiàn)象。清洗絕緣層必須使用清洗溶劑，切勿使之碰到外半導(dǎo)電層。

4）在與電纜絕緣交界的外半導(dǎo)電層切口處應(yīng)刮削出倒角，保證平滑過渡，無明顯臺階；切除頂部絕緣露出線芯后，在主絕緣的端部應(yīng)做2×45°的倒角，防止尖端放電導(dǎo)致電纜終端擊穿。

5）為增強絕緣性能，應(yīng)在半導(dǎo)電屏蔽層口與主絕緣搭接處，涂抹上硅脂，并將剩余的硅脂涂于主絕緣表面，防止電暈釋放。

6）接地線安裝時，確保第一條接地線固定在鎧裝上，第二條接地線固定在銅屏蔽根部，使第二條接地線位置與第一條相背。

7）裝上接線端子并對稱壓接后，銼平打光接線端子表面的毛刺，消除棱角和尖端，并注意金屬粉屑不得殘留到絕緣層表面上。

8）用絕緣膠帶填滿接線端子與絕緣之間的空隙，重疊繞包絕緣膠帶，從終端上部繞包至接線端子上大部分。繞包后外徑不小于電纜主絕緣外徑，起到防止水分、氣體、灰塵侵入的作用。

5 新線施工電纜頭制作質(zhì)量卡控

電纜終端頭是電纜最薄弱的環(huán)節(jié)之一，為降低后期設(shè)備運行故障率，應(yīng)從下面幾個方面嚴把電纜終端制作質(zhì)量關(guān)：

1）新線籌備時期，電纜供應(yīng)商、電纜附件供應(yīng)商與變電專業(yè)設(shè)計人員做好對接，對相應(yīng)參數(shù)進行合理選擇，嚴格保證電纜附件與電纜的匹配性。

2）電纜供應(yīng)商在電纜生產(chǎn)的過程中，嚴格按照設(shè)計聯(lián)絡(luò)會議要求從電纜結(jié)構(gòu)、標(biāo)稱參數(shù)等進行卡控，避免出現(xiàn)絕緣偏心、絕緣屏蔽厚度不夠均勻、電纜結(jié)構(gòu)錯位等問題，導(dǎo)致后期電纜終端頭的制作工藝出現(xiàn)偏差。

3）電纜終端頭制作安裝是一項專業(yè)技術(shù)工作，設(shè)計單位、電纜供應(yīng)商及電纜附件供應(yīng)商要對施工單位進行充分技術(shù)交底，明確技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及電纜終端頭制作工藝。

4）為確保施工質(zhì)量，在安裝電纜終端頭的過程中，制作人員應(yīng)嚴格按照廠家提供說明書要求進行制作，堅決杜絕憑既往制作經(jīng)驗或主觀隨意蠻干問題。在安裝過程中發(fā)現(xiàn)的問題要加以分析并反饋至相關(guān)單位，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)立即停止制作安裝，與廠家技術(shù)人員溝通交流后采用電纜終端頭制作工藝的正確方法。

5）施工單位要切實加強電纜終端頭在生產(chǎn)制作過程中的質(zhì)量監(jiān)督和管理，避免出現(xiàn)電纜進水或其他雜質(zhì)進入，造成局部放電、擊穿問題，影響電纜終端頭壽命。

6）運營公司供電專業(yè)人員應(yīng)全程參與電纜及電纜附件設(shè)計聯(lián)絡(luò)會、出廠驗收等工作，嚴格控制電纜終端頭進場質(zhì)量，努力增大后續(xù)設(shè)備運行安全性可靠性系數(shù)。要加強過程控制，從電纜終端制作安裝之時，就要設(shè)立專項跟崗小組，全面做好跟崗工作，嚴格控制終端制作安裝質(zhì)量。此外，還要注意總結(jié)日常運營維護經(jīng)驗，廣泛征集提升電纜終端頭制作、使用、養(yǎng)護意見和建議，營造重質(zhì)量、保安全、創(chuàng)效益的企業(yè)氛圍。

6 結(jié)語

本文結(jié)合成都地鐵7號線八里莊牽混所1#配電變35kV冷縮電纜終端頭絕緣擊穿故障案例，分析其故障原因，總結(jié)了電纜終端制作的工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時提出了新線籌備階段嚴控電纜終端制作質(zhì)量的要點，旨在降低日常線路運營中電纜的故障發(fā)生率，延長電纜終端頭的使用壽命，保障地鐵線路運營期間供電系統(tǒng)設(shè)備運維的穩(wěn)定可靠。