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冷縮電纜接頭故障原因分析和處理

2016/6/30 已讀

1 故障情況
2001年9月30日20時10分,優越路開關站優開10板突然發生速斷跳閘。該板電纜線路為銅芯交聯聚乙烯電力電纜,長1130m,15kV普通冷縮中間接頭2個,是太陽城開關站主進回路。通過測尋定位,故障點在萬家百貨商場處#1中間接頭。此接頭于2001年4月27日制作并通過DC35kV/15min試驗合格,7月17日又通過直流耐壓試驗后正式投入運行。但僅運行兩個半月就發生絕緣擊穿,是我局發生的第一例冷縮電纜接頭故障。
2 原因分析
冷縮電纜接頭,現場施工簡單方便,其硅橡膠復合絕緣套管具有彈性,只要抽出內芯尼龍支撐條,可緊緊貼服在XLPE電纜上,不需要使用加熱工具,克服了熱縮材料的缺點(熱縮附件沒有彈性,在電纜運行時熱脹冷縮的過程中,會與電纜本體之間出現間隙)。所以,我局在2001年后城網改造中使用的的電纜線路中均為冷縮電纜附件。冷縮電纜附件是一項新材料和新技術的應用,由于短期內對該項新工藝的操作掌握也有不足之處,因而對該起故障很有必要進行認真分析,查找原因,從中吸取教訓,采取措施,提高施工質量,確保電纜線路的安全運行。
我們知道,電纜接頭的電場是一個畸變電場,造成電場畸變的主要原因是:做接頭時,XLPE電纜的銅屏蔽層、半導體屏蔽層、絕緣層、線芯都必須進行剝切,在電纜接頭線芯和屏蔽層的切斷處,會產生電應力集中現象,電場強度最大,是整個接頭的薄弱環節。同時,現場條件較差,不可避免會侵入灰塵、氣體、水分等雜質。因而導致XLPE絕緣發生擊穿的主要原因是出現水樹枝、電樹枝、電化樹枝3類現象。
為了便于及時分析,在現場對接頭進行了解剖,發現:
(1)冷縮硅橡膠絕緣套管一側邊緣被電弧燒熔成一個直徑約2cm的孔洞,位于XLPE電纜半導體屏蔽層部位。
(2)將冷縮硅橡膠絕緣套管剖開后,XLPE電纜絕緣層表面有明顯放電碳化通道,該通道從線芯一直到電纜絕緣半導體屏蔽層剝切口。由此可見,該電纜擊穿是接頭處絕緣表面放電造成的,說明冷縮套管與電纜絕緣表面結合處存在氣隙、雜質形成的絕緣薄弱環節。
眾所周知,雜質、氣隙、受潮是造成固體絕緣介質沿面放電的主要原因,所以可能導致冷縮接頭絕緣擊穿的原因有以下幾點:
(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2228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。
3 防范對策及處理
3.1 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。
3.2 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。
3.3 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。
3.4 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。
3.5 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。
3.6 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。

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