隨著大中型城市的規(guī)劃發(fā)展，供電系統(tǒng)中越來越多地采用電力電纜作為輸配電的工具。因此，作者認(rèn)為無論從經(jīng)濟(jì)效益還是從保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行角度來看保證電纜質(zhì)量都具有深遠(yuǎn)的意義。文章探討了高壓電纜故障產(chǎn)生的原因及電纜終端制作的要點(diǎn)，供大家參考。
一、高壓電纜故障原因分析
在具體的工作實(shí)踐中，我認(rèn)為高壓電纜故障產(chǎn)生的原因可分為五大類，分別為：（1）設(shè)計(jì)原因，（2）廠家制造原因，（3）施工質(zhì)量原因，（4）外力破壞原因，（5）試驗(yàn)原因等。
?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)原因
我國分多地方?jīng)]有單獨(dú)的電纜設(shè)計(jì)，電纜多放在變電設(shè)計(jì)中，而變電設(shè)計(jì)由于專業(yè)限制，大部分對(duì)電纜專業(yè)知識(shí)了解甚少，有些連護(hù)層保護(hù)器。電纜接頭、交叉互聯(lián)系統(tǒng)、蛇行敷設(shè)等知識(shí)的名稱都不知道，更談不上選擇合適的參數(shù)了。在具體的工作實(shí)踐中，我曾遇到過因設(shè)計(jì)的原因而導(dǎo)致高壓電纜的故障。
?。ǘS家制造原因
廠家制造原因根據(jù)發(fā)生部位不同，又分為電纜本體原因、電纜接頭原因、電纜接地系統(tǒng)原因三類。
二、電纜本體制造原因
一般在電纜生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的問題有絕緣偏心、絕緣屏蔽厚度不均勻、絕緣內(nèi)有雜質(zhì)、內(nèi)外屏蔽有突起、交聯(lián)度不均勻、電纜受潮、電纜金屬護(hù)套密封不良等，有些情況比較嚴(yán)重可能在竣工試驗(yàn)中或投運(yùn)后不久出現(xiàn)故障。
（一）電纜接頭制造原因
首先，高壓電纜接頭以前用繞包型、模鑄型、模塑型等類型，而這些電纜頭的制作由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制和制作工藝的原因，絕緣帶層間不可避免地會(huì)有氣隙和雜質(zhì)，所以這些制作出來的電纜頭往往容易發(fā)生問題。盡管現(xiàn)在國內(nèi)普遍采用的型式是組裝型和預(yù)制型，但該問題依舊難以解決。
其次，由于制造原因?qū)е码娎|接頭故障的原因有應(yīng)力錐本體制造缺陷、絕緣填充劑問題、密封圈漏油等原因。電纜接頭可分為電纜終端接頭和電纜中間接頭，不管什么接頭形式，因?yàn)殡娎|絕緣屏蔽斷口處是電應(yīng)力集中的部位，所以電纜接頭故障一般都出現(xiàn)在此。
（二）電纜接地系統(tǒng)
電纜接地系統(tǒng)包括電纜接地箱、電纜接地保護(hù)箱（帶護(hù)層保護(hù)器）、電纜交叉互聯(lián)箱、護(hù)層保護(hù)器等部分。一般容易發(fā)生的問題主要是因?yàn)橄潴w密封不好進(jìn)水導(dǎo)致多點(diǎn)接地，引起金屬護(hù)層感應(yīng)電流過大。另外護(hù)層保護(hù)器參數(shù)選取不合理或質(zhì)量不好氧化鋅晶體不穩(wěn)定也容易引發(fā)護(hù)層保護(hù)器損壞。
?。ㄈ┦┕べ|(zhì)量原因
因?yàn)槭┕べ|(zhì)量導(dǎo)致高壓電纜系統(tǒng)故障的主要原因有以下五個(gè)方面：
1.現(xiàn)場(chǎng)條件問題
電纜和接頭在工廠制造時(shí)環(huán)境和工藝要求都很高，而施工現(xiàn)場(chǎng)溫度、濕度、灰塵都不好控制，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件差的情況下，就會(huì)影響電纜與接頭的制作質(zhì)量。
2.電纜施工過程中會(huì)出現(xiàn)的問題
在電纜施工過程中會(huì)在絕緣表面難免會(huì)留下細(xì)小的滑痕，半導(dǎo)電顆粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入絕緣中，另外接頭施工過程中由于絕緣暴露在空氣中，絕緣中也會(huì)吸入水分，這些都給長期安全運(yùn)行留下隱患。
3.安裝過程中會(huì)出現(xiàn)的問題
如果安裝時(shí)未能嚴(yán)格按照工藝施工或工藝規(guī)定也會(huì)導(dǎo)致高壓電纜系統(tǒng)故障。
4.竣工驗(yàn)收過程中會(huì)出現(xiàn)的問題
竣工驗(yàn)收過程中采用直流耐壓試驗(yàn)造成接頭內(nèi)形成反電場(chǎng)導(dǎo)致絕緣破壞。
5.因密封處理不善導(dǎo)致
高壓電纜中間接頭必須采用金屬銅外殼外加PE或PVC絕緣防腐層的密封結(jié)構(gòu)，如在現(xiàn)場(chǎng)施工中不能保證鉛封的密實(shí)，就不能有效地保證了接頭的密封防水性能。而這種情況也會(huì)導(dǎo)致高壓電纜系統(tǒng)故障。
（四）外力破壞原因
外力破壞可以分為運(yùn)輸途中、施工中、運(yùn)行中三種情況。
1.運(yùn)輸途中電纜盤傾覆、被外物碰撞、卸貨過程中失穩(wěn)等均可造成電纜外皮破損或受到不同程度的擠壓變形。
2.施工中，電纜溝轉(zhuǎn)彎半徑不足、滑車設(shè)置不到位、頂管內(nèi)有異物等，均可造成電纜被破壞。
3.運(yùn)行中的外力破壞帶來的后果最嚴(yán)重，除了造成供電中斷，還會(huì)引起觸電事故，這主要是電纜運(yùn)行中，因機(jī)械或人為的挖掘，勾斷電纜所致。
?。ㄎ澹┰囼?yàn)原因
高壓XLPE電纜線路的運(yùn)行試驗(yàn)表明，現(xiàn)場(chǎng)采用直流耐壓試驗(yàn)不能有效地檢出有缺陷的XLPE絕緣電纜及附件。通過直流耐壓試驗(yàn)的XLPE絕緣電纜及附件在投入運(yùn)行后有擊穿故障發(fā)生。
高壓XLPE絕緣電纜采用直流耐壓試驗(yàn)是不恰當(dāng)?shù)?，其存在以下明顯的缺點(diǎn)：
1.直流電壓下絕緣電場(chǎng)分布與交流電壓下電場(chǎng)分布不同，前者按電阻率分布，而后者按介電系數(shù)分布，尤其在電纜終端和接頭等高壓電纜附件中，直流電場(chǎng)強(qiáng)度的分布與交流電場(chǎng)強(qiáng)度分布完全不同。這往往造成交流工作電壓下有缺陷部位在直流耐壓的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)不會(huì)擊穿而被檢出，或者在交流工作電壓下絕不會(huì)產(chǎn)生問題的部位，而在直流耐壓現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)發(fā)生擊穿。
2.XLPE自身的固有場(chǎng)強(qiáng)高，要用很高的直流試驗(yàn)電壓甚至嚴(yán)重?fù)p傷電纜才能檢出。
3.由于XLPE的高絕緣電阻和相應(yīng)的空間電荷效應(yīng)，尚不能排除在直流電壓下會(huì)造成XLPE電纜絕緣非故意的預(yù)先損傷。直流耐壓試驗(yàn)時(shí)形成的空間電荷，可造成電纜在投入交流工作電壓運(yùn)行時(shí)擊穿，或附件界面因積聚電荷而沿界面滑閃。
因此，電纜接頭制作完成后，建議首選：Um（系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓）、5min的方法進(jìn)行竣工交流耐壓試驗(yàn)。
三、電纜終端制作的注意事項(xiàng)
電纜終端制作是電纜施工中技術(shù)含量較高的部分，需要持證技工操作。終端制作對(duì)環(huán)境、工藝、尺寸等要求較高，且出現(xiàn)故障往往要通過耐壓測(cè)試才能檢驗(yàn)，因此該工序是保證電纜質(zhì)量的關(guān)鍵。
下面作者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，列舉在電纜終端制作過程中需要注意的幾個(gè)要點(diǎn)： （一）環(huán)境要求，濕度不宜過大，安裝過程中最大濕度不能超過80%
水分和小雜質(zhì)對(duì)電纜長期運(yùn)行來說，是十分不利的，這樣容易引起水樹和局放的發(fā)生。故在接頭施工前要注意將環(huán)境打掃干凈，特別是在夏季施工時(shí)，接頭人員應(yīng)戴手套，應(yīng)對(duì)環(huán)境進(jìn)行去濕處理（升高環(huán)境溫度或利用去濕機(jī)），在套入應(yīng)力錐前應(yīng)用吹風(fēng)機(jī)吹干絕緣表面，以免環(huán)境濕度太高。只有這樣才能保證電纜終端制作在適宜的環(huán)境中進(jìn)行。
?。ǘ╇娎|接頭前應(yīng)對(duì)電纜加熱調(diào)直
電纜應(yīng)加熱調(diào)直有兩個(gè)原因：一是消除電纜內(nèi)因放纜時(shí)扭曲而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力；二是消除電纜投運(yùn)后因絕緣熱收縮而導(dǎo)致的尺寸變化。所以電纜接頭前必須對(duì)電纜加熱調(diào)直。
?。ㄈ┙^緣屏蔽末端處理
絕緣屏蔽末端處理是電纜接頭工作中及其重要的一步，這一步驟的技術(shù)、工藝要求最高，不得有半點(diǎn)馬虎。如工藝掌握不好容易絕緣屏蔽末端打磨出凹坑、出現(xiàn)臺(tái)階或出現(xiàn)半導(dǎo)電尖端，這些都是非常危險(xiǎn)的。某220KV線路遷改電纜工程施工中，附件廠家在裝配電纜中間接頭時(shí)，發(fā)現(xiàn)電纜絕緣屏蔽末端有一小處半導(dǎo)電尖端，剛好落在中間接頭位置，附件廠家要求將一側(cè)電纜再向前牽引30CM，切除該處電纜缺陷。避免了不必要的意外發(fā)生。
?。ㄋ模┙^緣表面處理
現(xiàn)在主要的兩類電纜附件是裝配式電纜接頭、預(yù)制式電纜接頭。裝配式電纜接頭電纜接頭對(duì)絕緣外徑（外徑誤差在0.5毫米以內(nèi)）、絕緣表面平整度要求較高（所用砂紙要求一般不低于600#）、對(duì)尺寸要求也比較嚴(yán)格（尺寸要求誤差在1毫米以內(nèi)）。如某110KV線路遷改電纜工程中，廠家施工員用玻璃處理主絕緣層，但因手法不純熟，用力過猛，主絕緣層被削去約1.5mm厚度，該情況已對(duì)電纜絕緣層厚度造成破壞，該段電纜無法使用，需將缺陷段鋸斷，重新牽引、加溫、重做。
相比較而言預(yù)制式電纜接頭技術(shù)比較先進(jìn)，對(duì)絕緣外徑（EPDM型應(yīng)力錐外徑允許變化范圍在4.5毫米以內(nèi)，硅橡膠型應(yīng)力錐外徑允許變化范圍在8-16毫米以內(nèi)）、絕緣表面平整度要求不高（所用砂紙要求一般最高400#）、對(duì)尺寸要求也比較松（尺寸要求誤差在15毫米以內(nèi)）。
打磨完成后用不掉毛的清潔紙進(jìn)行清洗，并用電吹風(fēng)進(jìn)行風(fēng)干，也有一些廠家用高熱電吹風(fēng)對(duì)絕緣表面進(jìn)行短時(shí)間加熱以保證表面光滑。安裝應(yīng)力錐前用電吹風(fēng)對(duì)應(yīng)力錐和電纜絕緣表面進(jìn)行去潮處理。
?。ㄎ澹?dǎo)體連接
高壓電纜導(dǎo)體連接一般采用壓接，一般采用六角模圍壓，壓痕重疊。
壓接次序?yàn)橄葔褐虚g最后壓邊。壓模每壓接一次，在壓模合攏到位后（壓力表指示700kg/mm2）應(yīng)停留10-15S，使壓接部位金屬塑性變形達(dá)到基本穩(wěn)定后，才能消除壓力。壓接前首先要將電纜調(diào)平，鉗頭模具高度位置合適，要考慮壓接過程中模具的上升，保證壓接后接管與電纜成一直線。各種液壓管壓接后對(duì)邊距尺寸S的最大允許值為：S = 0.866×（0.993D） + 0.2mm D ― 管外徑mm 。
?。?yīng)力錐尺寸定位
一般采用兩端定位的方法：在套應(yīng)力錐前，在電纜兩頭半導(dǎo)電層上適當(dāng)位置等距離各做一標(biāo)記，在應(yīng)力錐套到最終位置時(shí)要求兩端與兩端標(biāo)記距離大致相同。這種方法比較準(zhǔn)確，誤差小。
?。ㄆ撸┙宇^密封
南方天氣潮濕而多雨，考慮到塑料產(chǎn)品無法長期保證沒有水分滲入，所以在中間接頭定貨時(shí)一般要求接頭外有銅殼，銅殼與電纜金屬護(hù)套間采用搪鉛，銅殼外采用熱縮管這樣一種雙層密封的結(jié)構(gòu)。終端頭下部一般也采用搪鉛再加熱縮管的方法。
綜上所述，各方面的不利因素都有可能對(duì)高壓電力電纜的質(zhì)量造成不良影響，故應(yīng)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、維護(hù)等方面把好電纜的質(zhì)量關(guān)。施工方應(yīng)從電纜的敷設(shè)、電纜終端的制作、電纜的附件安裝及電氣連接都應(yīng)該遵從有關(guān)規(guī)定，做好相應(yīng)的記錄，為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供優(yōu)質(zhì)的施工成品。對(duì)保證施工質(zhì)量和保障電網(wǎng)安全有深刻的意義。
