高压柔性电缆终端使用出现问题及对策

高压柔性电缆终端使用出现问题及对策崔立勇姜涛李少勇孙占功济南供电公司济南市经四路623号250012摘要：济南供电公司在2008年1月至2009年1月连续发生四起110KV电缆柔性终端击穿故障，本文对故障的原因进行了详细的分析和总结，并提出了整改方案和预防措施。关键词：柔性电缆终端应力锥位移故障电场对策1引言柔性电缆终端做为解决高压交联电缆传统终端结构复杂、安装不便、运行中泄漏进潮等诸多缺点的更新换代产品,运行可靠且无需维护,是高压交联电缆的理想附件,其主要优点有：无油、无气、无瓷、无可燃可爆介质；无泄漏、无噪声、无任何环境污染；免维护、免充气换油，适用于无人执守变电站；体积小、重量轻、便于运输安装施工；设计电场均匀、材质性能、闪络电压高；局部放电量优于国际标准，且随运行时间增加而衰减；介质损耗因数小且介质绝缘热稳定性好；动热稳定和机械耐受特性优于国家标准；适用于多种运行环境，高原、湿热、寒冷、沿海污秽地区均可选用等。济南供电公司自2001年以来，推广使用高压柔性电缆终端，至今已使用60余套。近年来，城市电缆化改造工程迅速膨胀，柔性电缆终端随之大量增加。通过几年的运行，由于高压电缆及终端设计选型、安装工艺等环节出现问题，导致近一年来电缆柔性终端连续发生四起故障，给电缆的安全运行敲响了警钟。2008年1月23日济南供电公司110KV美匡线和2009年1月9日110KV隆南线等四条线路相继发生柔性电缆终端单相击穿故障，一年的时间里，不同线路的四条电缆发生同样的故障，这其中是否存在一些必然的联系。为此对故障电缆终端进行了解剖，组织专家进行了深入的分析，找出了故障原因，研究解决该问题的最佳方案。2故障电缆基本情况举例110KV美匡线电缆型号为ZR-YJLW03，线路全长1841米。电缆由某电缆公司提供，其终端头采用全预制式柔性硅橡胶附件，投运时间为2007年8月23日，至2008年1月23日发生故障运行不足半年时间。故障击穿部位距离集流环约83mm。（如图一）图一:110KV美匡线C相故障点110KV隆南线电缆型号为ZR-YJLW03，线路全长3306米。电缆由某电缆公司提供，其终端头采用全预制式柔性硅橡胶附件，投运时间为2007年12月，至2009年1月9日发生故障运行13个月。故障击穿部位距离电缆终端集流环约80mm。另两起故障位置基本同上3故障终端解剖对故障终端头进行解剖，击穿点同是在电缆主绝缘屏蔽切断处。应力锥通过将绝缘屏蔽层的切断处进行延伸，使零电位形成喇叭状，改善了绝缘屏蔽层的电场分布，降低了电晕产生的可能性，减少了电应力对绝缘的破坏，保证了电缆的运行寿命。高压输电电缆主绝缘故障一般都出现在电缆绝缘屏蔽切断处，因为这里是电应力最集中的部位，如果该部位击穿，意味着此处电应力没有得到应有的疏散，应力锥没有起到应有的作用。按照电缆终端的安装工艺，电缆终端附件全长约1755mm，电缆主绝缘屏蔽断口距离集流环120mm，应力锥距离电缆终端尾管80mm，两者才可搭接，即该柔性电缆应力锥应与电缆主绝缘屏蔽搭接40mm，应力锥才能起到改善绝缘屏蔽层的电场分布作用。从解剖情况看，终端头的应力锥与电缆主绝缘屏蔽层切断处即击穿点已明显分离，且有30mm距离，电缆主绝缘屏蔽断口距离集流环只有不到40mm距离，产生相对位移约80mm。4故障原因分析4.1电缆本体因素从电缆终端的解剖情况，故障点均位于电缆主绝缘屏蔽切断处，且应力锥与主绝缘屏蔽断口产生了一定距离，致使两者无法搭接，导致电应力集中逐渐放电而击穿。按照该柔性终端制作说明中要求对电缆本体的各层开剥长度、相对位置进行了尺寸核实：电缆出线梗至集流环应为1755mm，实际值为1700mm，柔性终端有被压缩、位移现象。（图二、三）图二：对照电缆终端头装配图纸，电缆主绝缘应伸出电缆柔性终端30mm图三：电缆终端上部主绝缘缩入电缆终端26mm经进一步检查，该电缆铝波纹护套与电缆纵向阻水缓冲层（阻水带）之间有约为2～3mm缝隙，两者结合不紧密。由于电缆柔性终端制作都在地面进行，制作完毕后再进行杆塔安装。电缆终端吊装固定时，只是固定电缆铝护套层，且电缆终端距离地面15-30米。如果电缆铝波纹护套与电缆纵向阻水缓冲层（阻水带）之间结合不紧密，留有缝隙，就有可能导致电缆本体与铝波纹护套产生相对位移，而电缆柔性终端附件本身与电缆铝波纹紧密结合，电缆本体与铝波纹护套产生相对位移时，亦会同铝波纹护套与本体发生位移，这是导致电缆主绝缘屏蔽切断处距离集流环尺寸比制作要求中尺寸缩短80mm的主要原因，致使应力锥与电缆主绝缘屏蔽层断口由于相对位移无法搭接，电应力无法疏散，导致柔性终端击穿故障。4.2电缆附件因素故障的发生与电缆附件有一定关系，按照终端安装工艺要求，该电缆附件全长约1755mm，但测得故障电缆柔性终端只有1715mm，原因是该柔性电缆终端是由硅橡胶制成，硅橡胶遇到外力后不可避免的产生弹性形变，产生尺寸压缩，使应力锥随与主绝缘屏蔽层相对位移80mm，导致应力锥与电缆主绝缘屏蔽尺寸误差，无法正常搭接。5防止对策5.1电缆附件安装前对电缆进行预吊在进行电缆附件安装前，应先把电缆预吊至安装位置，然后将电缆放下，如此反复三次，使电缆本体与铝波纹护套提前产生位移，这样可以防止安装后两者发生位移，造成故障。现在，在电缆附件安装前使用此方法，采用该方法后对其电缆终端停电检查符合安装质量要求。5.2对运行的电缆终端进行停电检查柔性电缆终端头其安装过程中和长期运行后电缆线芯与外护套如发生位移，其危害程度将影响到电缆的安全运行，对柔性电缆终端进行停电检查，根据柔性电缆终端外形特点，特别制作了专用模具（图四）用于提升柔性终端，发现问题及时处理，以防止此类故障的再次发生，其具体步骤如下：1.提升应力锥1.1按照软终端应力锥外形加工提升模具及顶部横担；1.2将提升模具安装在软终端应力锥下部，并用专用螺栓将模具夹紧在软终端上，同时安装吊环；图四：根据应力锥尺寸制作的专用模具1.3将上部避雷器设备线夹上的螺栓拆卸，安装横担在设备线夹上，同时将吊带挂上，下部和模具上的吊环相连接；1.4同时提升吊带提高软终端应力锥，使其底部钢好升到电缆绝缘屏蔽能够看到的位置；2.检查处理电缆终端2.1检查绝缘屏蔽层端部是否有放电痕迹，如果没有放电痕迹，说明电缆附件基本完好，在检查绝缘屏蔽端部至集流环的尺寸，应为120mm，如果尺寸正好，可以将绝缘表面清洁后，涂一层硅脂，恢复应力锥位置；2.2如果绝缘屏蔽至集流环的尺寸未能达到120mm，说明电缆已有较大位移，应采用移动集流环方法进行修复：2.2.1应力锥提升后如果发现绝缘表面良好，仅为尺寸不够，可以保持应力锥的提升位置；2.2.2将集流环底部至120mm一段的半导电体表面进行测量，确定下移集电环需要移动的尺寸；2.2.3拆除集流环下部至铝波纹口的密封，即首先是用喷灯加热表面的热缩管，使其变软，然后用刀子将其剥离；2.2.4继续剥除下部的23#绝缘带和半导体带所组成的密封层，直至电缆绝缘屏蔽层，注意不能伤及屏蔽层；2.2.5将集流环拉到确定的尺寸，使电缆绝缘屏蔽层端部至集流环底部尺寸达到120mm；2.2.6再次用相同的方法，在集流环下部至铝波纹口包绕二层半导电带；2.2.7然后用23#带填平，使其外径达到铝波纹外直径；2.2.8再用PVC带包绕该处四层，同时搭接原热缩管50mm；2.2.9下移应力锥使其达到集流环底部；2.2.10再次确认整个软终端尺寸，将上移的软终端拉回到正确位置；2.3如果发现绝缘表面有严重的腐蚀痕迹，但电腐蚀深度不超过1mm，距离半导电端部不超过20mm远，应采取以下方法修复；2.3.1采用无水乙醇将腐蚀表面的碳痕迹清洗干净；2.3.2用240#砂纸打磨表面及整个圆周，使其平滑；2.3.3然后用无水乙醇清洗表面，检查痕迹是否打磨干净；2.3.4然后用320#砂纸再次打磨表面，使表面无任何痕迹，再次用清洗剂清洗表面，使两边和原表面尽量平滑过渡；2.3.5同时清洗软终端应力锥能够清洗到的内表面，使其尽量干净；2.3.6如果腐蚀的长度超过距离半导电端部20mm时，应采取下列方法进行修复；2.3.7如果腐蚀长度不超过20mm，可采用第2.2集电流环移动方法对其进行修复；2.4腐蚀超过20mm时处理步骤2.4.1腐蚀部位的处理采用第三阶方法；2.4.2处理完的表面应在距离集流环底部120mm的绝缘表面清洗干净，然后用17#半导电带绕包二层，绕包的方法是开始于集流环下部，绕到标记120mm位置时返回，再次绕到集流环底部，拉伸不超过200%。2.4.3固定半导电带端部，然后清洗全部表面，涂抹一层硅脂；2.4.4下降应力锥到集电流环底部。3.密封处理3.1在集流环与应力锥尾部之间缝隙，填入玻璃胶，使其完全密封；3.2在已经移动的软终端出线梗和密封帽之间用玻璃胶进行密封处理。（3）电缆终端下移电缆终端安装位置过高，不利于电缆终端的运行监督，且容易造成电缆线芯及铝护套相对位移，在设计时不宜将柔性电缆终端与杆塔配合使用，下移已运行的此类电缆终端安装位置。（4）技术手段检测增加对该电缆电缆运行的技术监督手段，对电缆终端进行红外线成像仪测温，配备局放诊断与定位系统，加强对电缆终端前期放电的监督管理。6结束语：我公司发生的四起故障，是由于近年电缆选择及电缆质量、安装方式与终端选型等原因造成，加之产品前期运行经验少，技术监督手段相对薄弱而未及时发现存在缺陷。通过今年春检对运行60余套电缆终端进行停电检查，采取消缺和终端下移方式，消除事故隐患，保证电网长期安全运行。电应力控制是高压电缆附件设计中极为重要的部分。电应力控制是对电缆附件内部的电场分布和电场强度实行控制，也就是采取适当的措施，使得电场分布和电场强度处于最佳状态，从而提高电缆附件运行的可靠性和使用寿命。对于电缆终端的选择而言，安装工艺应尽量简单，便于现场施工，安装环境要与电缆终端结构、材料的特点相适应；产品对现场环境要求和对安装工人技术水平依赖不高，安装质量容易控制，质量可靠。可靠性是高压电缆附件选型的最根本原则。参考文献[1]王伟，李云财，马文月，文武.交联聚乙烯（XLPE）绝缘电力电缆技术基础.西安：西北工业大学出版社，2005年.[2]史传卿.电力电缆.北京：中国电力出版社，2006年.作者简介：崔立勇（1965-）男，技师，济南供电公司电缆工区检修科科长。联系电话：[phone]联系地址：济南市经四路623号济南供电公司电缆工区姜涛（1982-）男，技师，济南供电公司电缆工区检修科技术员。