天津艾利德電氣公司專業技師解疑電纜中間接頭現場制作和故障原因

 
 

對于電纜線路而言,電纜中間接頭是薄弱環節,大部分電纜線路故障發生在這里,電纜中間接頭質量好壞直接影響到電纜線路的安全運行。電纜冷縮中間接頭因其安裝方便,無需專用工具,且具有絕緣性能好、耐高溫及酸堿性、安裝便利等特點,現已基本取代熱縮中間頭,在中壓配電網中得到廣泛應用。但近兩年來,由于施工工藝缺陷、中間頭制作質量等問題,導致部分冷縮中間接頭經常發生絕緣擊穿。

先來了解一下冷縮電纜中間頭工藝原理:

冷縮電纜中間頭是利用彈性體材料(常用的有硅橡膠和乙丙橡膠)在工廠內注射硫化成型,再經擴徑、襯以塑料螺旋支撐物構成各種電纜附件的部件。現場安裝時,將這些預擴張件套在經過處理后的電纜末端或接頭處,抽出內部支撐的塑料螺旋條,壓緊在電纜絕緣上而構成的電纜附件。因為它是在常溫下靠彈性回縮力,而不是像熱收縮電纜附件要用火加熱收縮,故稱冷縮電纜附件。在沒有安裝到電纜之前,冷縮電纜附件是處于高張力狀態之下,因此它必須在貯存期內使用,以確保其彈性應力不松馳,從而保證良好的界面特性。

冷縮電纜中間頭的故障原因分析

下面就北京某地一起10kV電力電纜中間頭由于制作工藝缺陷引起的線路故障進行剖析。

北京某地一10kV交聯聚乙烯電纜中間接頭發生絕緣擊穿,導致線路故障跳閘。故障電纜信息如下:電纜中間接頭于2013年6月投產,2013年10月發生接地短路故障,工作電壓:8.7kV和15kV。電纜中間頭接頭制作方式采用冷縮式。

通過對故障電纜中間頭的解體檢查,情況描述如下:

故障中間接頭的表面存在明顯擊穿孔洞,對接頭進行從外到內解剖,依次剝除電纜鎧裝層、防水絕緣層、銅屏蔽層,發現三相冷縮管的表面大部分區域熏黑,其中故障相的主絕緣完全被擊穿,銅導線被燒熔。

剖開故障相冷縮管,發現故障相主絕緣表面、冷縮管內表面,碳化現象非常嚴重。檢查其他兩相,發現主絕緣表面有明顯的爬電現象,有電樹枝的痕跡,半導電層與主絕緣表面的硅脂已經干涸且涂抹不均,其中一相半導電層剝離不整齊,且三相半導電層均沒有進行倒角處理。

檢查三相冷縮管與壓接管的中心線的相對位置,發現故障相冷縮管標線與接頭中心線位置并不對齊吻合,有明顯偏移。

故障原因分析

從解剖檢查情況來分析,故障相接頭主絕緣的表面擊穿孔并不是放電的起始點,冷縮管與主絕緣交接處很可能是本次故障的放電起始點,而表面擊穿口只是界面爬電現象發展到貫穿主絕緣表面時,短路電弧以最短路徑擊穿主絕緣本體時強大短路電流燒蝕所致。固體絕緣發生界面放電的根本原因是電場應力集中.根據對故障電纜接頭的解體情況分析,判斷引起該電纜中間接頭故障的原因如下:

▲冷縮管的中間標線與壓接管的中心線保持一致,才能使得兩側的應力椎達到均勻主絕緣表面電場,分散屏蔽層斷口處的電場應力的目的。該故障中間頭故障相冷縮管中間標線與壓接頭中心線位置并不對齊吻合,有明顯偏移,從而導致兩側局部電場的應力加劇,應力椎未能起到均勻分散電場應力的作用。

▲半導電層與主絕緣表面的硅脂涂抹不均,電纜運行一段時間后因硅脂干涸,主絕緣與冷縮管之間的界面將產生氣隙,局部電場將加劇。此外,半導體層剝離不整齊,且沒有進行倒角處理,將也會進一步促進局部電場加劇。

(1)剝切電纜半導體屏蔽層時,刀痕過深,使主絕緣層表面有傷痕,容易存在氣隙。

  (2)電纜半導體屏蔽層剝切后,沒有清除干凈,其半導體殘留在主絕緣層上,或清擦時沒有遵循工藝要求,來回擦洗,留下隱患,產生閃絡放電。

  (3)電纜線芯壓接后,連接管壓坑變形有尖端、棱角,造成電場畸變,局部場強集中,產生尖端放電。

  (4)冷縮硅橡膠套管是預制成型附件,必須與電纜截面相配套。做接頭前如沒有認真檢查是否配套,事必造成收縮不緊密而不能保證界面壓強,導致雜質侵入氣隙或受潮。

  (5)制作該冷縮頭時,硅橡膠絕緣套管收縮后,兩端口未作任何密封處理,這是導致潮氣侵入的重要原因。

  (6)制作冷縮接頭時,因三相冷縮絕緣套管同在中心位置,由于不平整,包繞防水帶中會有皺折,造成包纏不緊密,這也是導致接頭進水受潮的重要原因之一。

防范對策及處理

   ▲ 電纜絕緣層剝切后,應用細砂紙仔細打磨主絕緣層表面,使其光滑無刀痕,無半導體殘留點。清洗絕緣層必須用清洗溶劑從線芯向半導體屏蔽層方向,千萬不能用接觸過半導體屏蔽層的清洗紙清洗主絕緣層表面。

  ▲ 線芯壓接以后,應用銼刀、砂紙仔細地打磨以消除棱角和尖端,并注意金屬粉屑不得殘留在絕緣層表面上。

  ▲在制作電纜接頭過程中應特別注意保持清潔,同時應盡量縮短制作時間,電纜剝切后,在空氣中暴露的時間越長,侵入雜質、水分、氣體、灰塵等的可能性就越大,從而影響接頭質量。因此要求在施工之前充分做好各項準備工作,保證制作時不間斷,一氣呵成。

  ▲制作冷縮接頭前要認真檢查電纜附件與電纜是否配套,這樣才能 嚴格控制冷縮硅橡膠絕緣套管的過盈量,保證其有足夠的握緊力,使界面接觸緊密,沒有氣隙。

  ▲分別在收縮后各相硅橡膠復合絕緣套管的兩端口處包繞半導體自粘帶。這樣,既能使硅橡膠套管外半導體層與XLPE電纜外半導體屏蔽層良好接觸,又能起到軸向防水防潮的作用。

  ▲包繞自粘性防水帶,是冷縮接頭的防潮密封關鍵環節,要以半重疊法從接頭一端起向另一端包繞,然后再從這一端反方向包繞到起始端,繞包兩層。每層包纏后,要用雙手依次緊握一遍,使之更好地粘合。包繞時一定要拉力適當,做到包纏緊密無縫隙。

  ▲電纜頭的制作必須在天氣晴朗、空氣干燥的情況下進行,其空氣相對濕度宜為70%及以下,當濕度大時,可提高環境溫度或加熱電纜,也可搭設臨時工棚,嚴禁在霧或雨中施工。施工場地應清潔,無飛揚的灰塵或紙屑。制作用的10kV電纜絕緣狀態良好、外觀應整潔無破損,無受潮,電纜內不得進水,并做絕緣電阻試驗,經試驗合格后方可進行,對暫緩制作的電纜頭應當用密封膠密封。

   艾利德電氣公司提示:

電纜接頭的電場是個畸變電場,在線芯及屏蔽層的切斷處,會產生電應力集中現象,電場強度很大,是整個接頭的薄弱環節。經過電場仿真分析,在半導體層過長、半導體層過短,半導體層無倒角,半導體層與主絕緣過渡階段硅脂涂抹不均的情況下,電場畸變強度比正常情況下電纜接頭處最大電場強度高4~12倍,而尤以半導體層無倒角情況下電場畸變強度最大。當電場畸變強度達到一定程度時,就會發生絕緣局部放電擊穿現象。

因此,建議電纜中間接頭必須嚴格按照施工質量控制要求及施工圖紙規范施工,防止電纜帶缺陷投產。對于運行一定年限的帶中間接頭的電纜開展電纜振蕩波局放測試,及時發現和消除電纜缺陷,確保電纜線路可靠運行。

 

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