1、2023 1期 出线地埋电缆中间接头爆裂的原因分析左大军（华东送变电工程有限公司，上海 ）摘要：随着社会经济的不断发展，对电力输送质量要求也在提高，其中电缆接头是电缆线路中绝缘结构相对薄弱、容易发生故障的节点。以 变电站 出线地埋电缆中间接头爆裂为例进行故障分析，并就故障原因提出改进措施，为有关人员提供一些有益的借鉴。关键词：地埋电缆；中间接头；爆裂中图分类号：（，）：，：；收稿日期：电缆线路基本情况 变电站 出线电缆型号为 （）绞合型，电缆主体由内至外为铝线芯、内半导电层、主绝缘层、外半导电层、铝护套层、外护套层。电缆生产 长 度 为 ，单 回 电 缆 线 路 全 长 约 为 ，单回电缆线路
2、冷缩式电缆中间头 组有 个单芯中间接头。事故经过 年月日，两回电缆输电线路施工测试合格并带电。年月日在点处老电缆接头击穿个头；年月 日点爆裂个头；在持续正常运行 天后的 年月日批量电缆中间接头爆裂，其中点处爆裂个头，点爆裂个头，点爆裂个头，点爆裂个头，点爆裂个头，架空线终端杆处有相终端头端部密封填充胶喷出，接地引出线位置烫伤电缆头外护套。故障电缆接头解剖情况根据两回电缆输电线路故障情况，现场开挖后截取烧毁的中间电缆接头进行解剖，解剖过程如下。（）中间电缆头引出接地线的一端爆裂，引出铜接地编织线烧毁，接头一端外护套层炸裂开，如图所示。图 1 故障中间电缆接头外观（）沿中间电缆接头水平方向切割外护
3、套层、屏蔽网层，如图所示。图 2 切割中间电缆接头（）切割完成扒开电缆接头屏蔽网及外护套层，炭化灰层布满电缆接头主绝缘表面，如图所示。（）拆除外护套层及屏蔽网层后，电缆接头接地引出线一端密封绝缘层炭化，引出接地线已完全烧毁，接地线电气设备电工技术中国电工网固定不锈钢弹簧烧毁，还能看到部分弹簧残迹，如图所示。图 3 拆接头屏蔽网及外护套层图 4 完全拆除外护套层及屏蔽网层（）拆除电缆接头主绝缘层后、电缆绝缘层及接头绝缘层表面有少量炭化灰层，如图所示。图 5 拆除接头主绝缘层（）接头接续管绝缘层拆除后，电缆线芯接续管无明显放电痕迹，两端电缆绝缘层无击穿痕迹，如图所示。图 6 拆除接头接续管绝缘层至
4、此，中间电缆接头解剖完成，根据解剖情况发现：电缆接头引出接地线一端接地铜编织带烧毁，已完全看不到接地线的踪迹；有大量的炭化灰层布满接头主绝缘表面；接地线的固定不锈钢弹簧已烧毁，还能看到部分弹簧残迹；电缆芯线接续管及两端电缆绝缘层处未发现明显放电击穿痕迹。故障分析电缆接头在运行过程中被击穿损坏主要是由各种原因导致电缆接头部件绝缘强度降低。现场解剖电缆接头进行分析，认为此次 出线电缆中间接头爆裂击穿的原因主要有以下几个方面。（）冷缩电缆接头材料受潮。据了解电缆接头材料在到达施工现场时由于长途海运有部分电缆接头包装袋内有水雾现象，有部分甚至有滴水现象，电缆接头材料受潮直接影响成品电缆接头的绝缘强度，
5、造成电缆接头爆裂。（）电缆线路在运行过程中过载，流经电缆线芯电流过大，导致电缆及电缆接头发热温度持续升高，超过电缆接头材料耐受温度，引发电缆接头材料的绝缘老化、变质等降低绝缘的情况，导致电缆接头爆裂烧毁。本次两回电缆输电线路故障时的负荷分别为 和，无过载现象。（）电缆接头为电缆线路中的薄弱环节，国内同等长度一般为组中间接头，电缆线路中间接头过多，会使整回电缆线路运行风险因素增加，在某一点出现故障的情况下可能会发生连锁反应。电缆接头厂家说明书中要求接头绝缘主体外的铜屏蔽网连接电缆接头的两端金属屏蔽铝层，与整根电缆金属屏蔽铝层形成通路，并从屏蔽网套及电缆接头一端的金属屏蔽铝层向外引出一根铜编织带接
6、地线按设计要求进行接地（设计方案中未作中间接头接地说明，而电缆接头产品说明书中明确要求必须引出并接地）；每回电缆线路除两端终端头处三相互联直接接地外，中间的 组 个电缆接头为每处接头接地单独引出铜编织带直埋与大地相连（此次多处电缆中间接头引出铜编织接地线烧毁）。根据电力电缆设计规范中交流系统单芯电力电缆金属层接地方式的选择应将此线路划分适当的单元，且在每个单元内按三个长度尽可能均等区段，设置绝缘接头或实施电缆金属层的绝缘分隔，以交叉互联方式接地。每个实施绝缘接头处应设置护层电压限制器。本次电缆线路的接地方式设计未作规定和说明。（）单芯电缆线芯与金属屏蔽铝层的关系可看作一个变压器的初级绕组，当单
7、芯电缆线芯流过电流时，就会有磁力线交链于金属屏蔽铝层，使电缆的金属屏蔽铝层两端出现感应电压，感应电压的大小与电缆线路的长度和流过电缆线芯的电流成正比，电缆很长时，金属屏蔽铝层上的感应电压叠加起来可达危及人身及电缆线路本身安全的程度。此次电缆线路长达 ，接地为两端三相互连接地另加中间接头处金属屏蔽层引出铜编织带直埋接地，中间接头处引出铜编织带直埋接地几乎可忽略不计，相当于电缆线路仅有两端三相互连直接接地，在电缆线路或架空线路发生短路故障、操作过电压或雷电冲击时，金属屏蔽铝层上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘层。此时，若将电缆金属屏蔽铝层两端三相互连接地，则金属屏蔽铝层将出现很大的环流，
8、其电流值可达电缆芯线的 ，形成损耗，使金属屏蔽铝层发热升温，降低电缆线路的载流量，加速电缆绝缘的老化，直至电缆接头爆裂烧毁。电工技术电气设备2023 1期（）架空线终端杆处有一相终端头端部密封填充胶喷出，接地引出线位置烫伤电缆头下端外护套，此应为流经电缆芯线及电缆金属屏蔽铝层的电流过大，产生的高温引起填充密封胶熔化并在压力的作用下喷出，与金属屏蔽铝层连接的接地引出线高温导致终端头下端外护套烫伤，这也与上一条的结果相呼应。（）在施工工艺上，电缆接头主绝缘与电缆主绝缘结合处未清理干净，有灰尘、刀痕损伤或电缆主绝缘未打磨光滑，会出现局部放电，加速电缆绝缘下降，导致电缆接头处绝缘击穿故障，但出现接头爆
9、裂烧毁的情况较少见。（）在电缆线路路径附近的高压架空线路发生接地故障，接地电流会经电缆金属屏蔽铝层对地形成回路放电，使电缆金属屏蔽铝层电压过高、电流过大，温升过高破坏电缆接头绝缘性能，引起电缆接头爆裂烧毁。分析结论初步结论为此电缆输电线路接地方式不适宜，单芯电缆线路在运行过程中过载、短路故障、操作过电压或雷电冲击时，金属屏蔽铝层上会形成很高的感应电压，此时若将电缆金属屏蔽铝层两端三相互连接地（电缆中间接头处引出铜编织带直埋接地几乎可忽略不计），则金属屏蔽铝层产生很大环流，其电流值可达电缆芯线电流的 乃至更高，形成损耗，使金属屏蔽铝层持续发热升温，降低电缆线路的载流量，加速电缆及电缆接头绝缘的老
10、化、变质等情况。由于离电缆线路端头有效接地点距离越近则电压越高，环流越小，而离接地点距离越远电压越低，环流越大，因此出现电缆线路的接头由电缆线路中部向电缆线路两端批量爆裂烧毁现象，架空线终端杆处一终端头端部密封填充胶熔化喷出，终端头接地引出线位置因高温烫伤电缆头下端外护套从侧面也能佐证上述结果。电缆接头材料受潮直接影响成品电缆接头的绝缘强度，也有加重电缆接头批量爆裂的因素。在电缆接头制作过程中，主绝缘结合处、接续管处未打磨平整，未清理干净，有灰尘、金属屑等引起局部放电，导致有少部分电缆接头处绝缘被击穿。解决措施（）查询 变电站本次两回电缆线路发生事故前的运行电流、负荷曲线变化情况的运行记录，分
11、析是否有过载现象。经查，本次两回电缆线路故障时的负荷分别为 和 ，测 算 电 流 为 ，无 过 载现象。（）复核电缆线路的接地方式是否满足要求，电缆接头说明书中要求中间电缆头金属屏蔽铝层必须引出接地线接地，若复核结果为电缆线路两端直接接地、中间接头处引出接地铜编织线直接与土壤接触不满足要求，则应在电缆线路两端装设金属护层电压限制器接地，中间接头处直接接地，或另以交叉互联接地方式接地。（）电缆接头材料在运输过程中需有防潮措施，要保证电缆接头材料到达施工现场时符合要求。（）电缆接头位置应避开地势低洼、积水潮湿处。直埋敷设电缆的接头与邻近电缆的净距不得小于 ，并列电缆的接头位置宜相互错开，且净距不小
12、于。（）严格把控电缆接头制作工艺质量，冷缩电缆接头必须在天气晴朗、空气相对湿度为 及以下的情况下一次完成，防止受潮。剥切电缆时不得伤及芯线绝缘，密封电缆接头时注意清洁，防止污秽与潮气浸入绝缘层，要求电缆接头制作人员技术熟练、精湛。参考文献 陈景轩 及以下单芯电缆金属屏蔽层接地方式浅谈电源技术应用，（）：刘洋电力电缆各屏蔽层作用及金属屏蔽层接地方式的探讨城市建设理论研究：电子版，（）：王文珍，王志坚 高压电缆头故障对策分析山西电力，（）：罗先念关于工程设计电力电缆选择的要求科技与企业，（）：电气装置安装工程电缆线路施工及验收标准（上接第 页）温、高辐照的区域选择典型的电缆进行老化管理留样，并通过
13、加速老化试验建立电缆断裂伸长率、压缩模量和氧化诱导期的老化基准曲线。后续在机组大修期间定期开展留样电缆取样和在运电缆老化状态测试，将测试数据与老化基准数据做对比，进而有效地评估现场电缆的老化状态。参考文献 张益舟，龚智明，王雷，等 基于介电性能的电缆热老化及辐照老化检测技术研究 绝缘材料，（）：乌晓燕，李玉鸣，钟志民 热辐照联合老化电缆的压入模量性能研究绝缘材料，（）：刘韬，马回明，韩飞，等 核电厂低压电缆的老化状态监测技术 电线电缆，（）：刘韬，朱斌，张涛，等 基于压痕模量的电缆老化状态检测系统的开发绝缘材料，（）：郑会，乌晓燕，李玉鸣，等 级电缆概率可靠性剩余寿命预测方法核科学与工程，（）：电气设备电工技术
