10KV电缆终端头故障产生的原因分析及制作工艺要求.doc

10KV电缆终端头故障产生的原因分析及制作工艺要求姜显军1 孙小春2 王立平31、2、3陕西神华国华锦界能源有限责任公司，陕西 榆林 719000【摘 要】：本文通过对陕西神华国华锦界能源有限责任公司两次10KV动力电缆故障事件介绍，并结合实际电缆故障原始照片及资料，详细阐述10KV交联聚乙烯电缆动力电缆终端头故障产生原因及电缆热缩终端头制作工艺，并纠正当前施工单位两种常见的、错误的10KV交联聚乙烯电缆热缩终端头的制作方法。【关键词】：电缆终端头 制作工艺Analysis about the Reason of Failure to 10 kV Power Cable Termination and the Requirement of its Manufacturing ProcessJIANG Xianjun1 SUN Xiaochun2 WANG Liping3（1、2、3 Shaanxi Shenhua Guohua Jinjie Energy limited liability company， Yulin 719000，China）【Abstract 】： By the introduction of twice failure accidents to 10 kV Power Cable of Shaanxi Guohua Jinjie Energy limited liability company, and combining the original photos and materials of the cable accidents, the failure reason of cross-linked Polyethylene Power Cable Pyrocondensation Terminus(PPCPT) and its manufacturing process were discussed in detail, and corrected two familiar, wrong manufacture methods of PPCPT in the current Construction Units. 【Keywords】: cable termination, manufacturing process0 引言 陕西神华国华锦界能源有限公司#1机组自2006年9月30日投产以来，在2008年4月8日和5月2日先后发生#1炉B炉水循环泵和#1机空冷备用变、#1炉A炉水循环泵10kV动力电缆终端头电缆绝缘屏蔽断口绝缘击穿短路事故，两次均造成#1机组停机的严重后果。 本文重点介绍炉水循环泵、空冷备用变10KV动力电缆故障原因分析和电缆终端头制作工艺错误做法和电缆终端头的维护。通过这些事故的分析和总结可以提高我们对电缆终端头制作工艺及维护水平，同时为相关人员提供参考，避免类似事故发生。1 10KV电缆终端头故障产生的原因分析高压电缆故障按照产生的原因进行分类大致分为以下几类：厂家制造原因、高压电缆头制作工艺、外力破坏三大类，下面针对这几种原因进行分析1.1厂家制造原因和外力破坏电缆终端头送到武汉高压试验所进行检验，可以排除是电缆终端头质量和外力破坏造成电缆故障原因，主要从高压电缆终端头制作工艺角度进行原因分析。1.2 10KV故障电缆终端头制作工艺解析炉水循环泵和空冷备用变的10KV电缆终端头绝缘击穿部位见图1绝缘击穿放电处绝缘击穿放电点 绝缘击穿放电处图1 电缆终端头接地部位的照片 图2 电缆终端头事故电缆故障相解剖图应力管电缆外半导体与铜屏蔽同齐，没有20mm的搭接过度。铜屏蔽与热缩应力管没有20mm搭接过度。电缆外半导体层铜屏蔽层施工后没有拆除的绝缘带 图3 电缆终端头事故电缆正常相解剖图对事故电缆接地部位进行解剖，发现电缆终端头存在极其错误的制作工艺问题如图2、图3图2是事故电缆C相（故障相）解剖照片，通过图2可以看出电缆终端头应力管与铜屏蔽层对接处绝缘击穿。图3是事故电缆B相（正常相）解剖图，从图3看出虽然没有发生绝缘击穿故障，但应力管与铜屏蔽处绝缘已劣化。同时观察图3可以看出在电缆终端头制作过程中存在很多错误的做法：a.从图3中可以看到铜屏蔽层用绝缘胶带缠绕，其作用是在电缆终端头制作中防止铜屏蔽层松散而临时固定，在热缩应力管时应取掉。从图3中可以看到，临时固定的绝缘胶带没有取掉。如若不取掉即使应力管与铜屏蔽层搭接也起不到电场应力过度作用。b从图3中可以看出电缆外半导体层与铜屏蔽层同齐，规定有20mm的过度。c. 从图3中可以看出应力管与电缆外半导体层和铜屏蔽层对接没有进行搭接严重违反电缆终端头的制作工艺，制作电缆终端头要求应力管与半导层连接时必须有20mm的搭接，这是制作电缆头制作时最重要的步骤。首先我们从理论上进行分析论证，电场分布情况：高压电缆每一相线芯外均有一接地的（铜）屏蔽层，导电线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。也就是说，正常电缆的电场只有从（铜）导线沿半径向（铜）屏蔽层的电力线，没有芯线轴向的电场（电力线），电场分布是均匀的。在做电缆头时，剥去了屏蔽层，改变了电缆原有的电场分布，将产生对绝缘极为不利的切向电场（沿导线轴向的电力线）。在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。电缆最容易击穿的屏蔽层断口处，应采取分散这集中的电力线（电应力），用介电常数为2030，体积电阻率为1081012cm 材料制作的电应力控制管（简称应力管），套在屏蔽层断口处，以分散断口处的电场应力（电力线），保证电缆能可靠运行。要使电缆可靠运行，电缆头制作中应力管非常重要，而应力管是在不破坏主绝缘层的基础上，才能达到分散电应力的效果。在电缆本体中，芯线外表面不可能是标准圆，芯线对屏蔽层的距离会不相等，根据电场原理，电场强度也会有大小，这对电缆绝缘也是不利的。为尽量使电缆内部电场均匀，芯线外有一外表面圆形的半导体层，使主绝缘层的厚度基本相等，达到电场均匀分布的目的。在主绝缘层外，铜屏蔽层内的外半导体层，同样也是消除铜屏蔽层不平，防止电场不均匀而设置的。对于电缆终端而言，电场畸变最为严重，影响终端运行可靠性最大的是电缆外屏蔽切断处，也是绝缘最薄弱处，所以说上图没有按制作工艺要求制作，一定会发生电缆外屏蔽层切断处绝缘击穿短路事故。以上分析是施工单位的一种10KV交联聚乙烯电缆终端头的错误做法，还有一种做法是将热缩应力管直接搭接至三指套根部，这也是一种错误的做法，这样使应力管的有效电应力扩散距离变小，使铜屏蔽层断口处电应力相对较大，也有可能造成绝缘击穿事故。2 电缆附件安装工艺要求2.1为尽量使电缆在屏蔽层断口处电场应力分散，应力管与铜屏蔽层的接触长度要求不小于20mm，短了会使应力管的接触面不足，应力管上的电力线会传导不足（因为应力管长度是一定的），长了会使电场分散区（段）减小，电场分散不足。一般在2025mm左右。 图4 10KV高压电缆终端头标准做法2.2 电缆终端头接地：GB-50168-92电力电缆施工及验收规范，第6.2.9 条 三芯电力电缆接头两侧电缆的金属屏蔽层(或金属套)、铠装层应分别连接良好，不得中断，跨接线的截面不应小于本规范第6.2.10 条 三芯电力电缆终端处的金属护层必须接地良好；塑料电缆每相铜屏蔽和钢铠应锡焊接地线。电缆通过零序电流互感器时，电缆金属护层和接地线应对地绝缘，电缆接地点在互感器以下时，接地线应直接接地；接地点在互感器以上时，接地线应穿过互感器接地。3 电缆终端头制作的几点注意事项3.1 在施工现场一定要保证施工现场的温度、湿度、灰尘不超标。3.2 在剥离外半导体层时，电缆刀一定要控制好切割深度，以防伤到电缆的主绝缘，但是在电缆剥半导体层难免会留下细小的划痕，半导体物质嵌入绝缘中必须清理干净，再用纱布进行轴向打磨，之后用火烤发亮之后在涂少量的硅脂。3.3特别要注意用硅脂填充电缆绝缘半导电层断口处的气隙以排除气体，达到减小局部放电的目的，局部放电如图5、6图5外半导断口处局部放电照片图6 外半导体层尖端放电的照片 4 电缆终端头试验及检测4.1交联电缆的绝缘是由添加交联剂的热塑性塑料挤包、交联制成的。在直流电场的空间电荷作用下，其绝缘性能会加速劣化，使用寿命会缩短，因此应杜绝直流耐压试验。4.2新投运或重做电缆头后的交联电缆应采用交流试验方法。采用这种方法试验时，输出的正弦电压波形接近电缆的运行工况，试验电压值低于直流耐压试验值，且在测试中不会使有害的空间电荷注入绝缘材料。同时，可以无损伤地探测到电缆、电缆接头及施工工艺的缺陷，对绝缘介质中的电树枝、水树枝放电状况有所改善，保证电缆的正常使用寿命.4.3 交流耐压试验无法及时发现制作过程中产生的微小气隙及安装中存在的微小绝缘挤压受损缺陷。这些缺陷都会在日后的运行中逐渐发展而威胁设备的安全运行，因此在检测电缆终端头是否合格时引入局部放电的测量是可以考虑的。5 结束语本文的总结及介绍，除提高自身的技能外，同时希望给相关人员以参考，从原理上掌握10KV电缆热缩终端头的工艺及制作过程中的关键点，避免类似的事故发生。参考文献：1杨琨超，毕荣. 电力电缆(电线)及附件生产加工工艺与质量检测标准实用手册. 安徽文化音像出版社,20032吉林省中科热缩冷缩材料有限公司10KV热缩型电缆附件安装说明书作者简介：1姜显军（1971），男，吉林松原市，工程师，