110kV电缆接头主体击穿故障分析

110kV电缆接头主体击穿故障分析

徐甜

长园电力技术有限公司

摘要：近年来，国家电网发生的事故及故障统计结果表明，电缆本体制造质量、附件的结构或制作不良、外力破坏是导致高压电缆附件事故及障碍的三大原因，本文针对110kV电缆中间接头主体击穿故障进行分析并提出改进措施。

关键词：110kV电缆附件；击穿；局部放电；工频电压；改进

0前言

电缆中间头起着使电路畅通、保证相间或对地绝缘、密封和机械保护的作用。其制作工艺的好坏，直接影响着电缆中间头的寿命。绝缘层场强分布的均匀程度，导体线芯、地线连接的可靠性、界面压力的大小、接头的防水措施的好坏，任何一个环节发生问题都将引发接头致命性的质量问题。

1高压电缆接头故障原因分析

1.1厂家制造原因

电缆接头分为电缆终端接头和电缆中间接头，不管什么接头形式，电缆接头故障一般都出现在电缆绝缘屏蔽断口处，因为这里是电应力集中的部位，因制造原因导致电缆接头故障的原因有应力锥本体制造缺陷、绝缘填充剂问题等原因。

1.2施工质量原因

因为施工质量导致高压电缆系统故障的事例很多：一是现场条件比较差，电缆接头在工厂制造时环境和工艺要求都很高，而施工现场温度变化、湿度、灰尘都不好控制。二是安装时，工作人员没有严格按照工艺施工或工艺规定尺寸要求去做。三是竣工验收采用直流耐压试验造成接头内形成反电场导致绝缘破坏。四是因密封处理不善，导致电缆受潮。中间接头必须采用金属铜外壳外加PE或PVC绝缘防腐层的密封结构，在现场施工中保证铅封的密实，这样有效的保证了接头的密封防水性能。

1.3外力破坏原因

一是机械开挖，人工打桩时未经核对，破坏电缆而接地短路。二是车辆碾压，地面下沉，造成电缆错位、变形，导致电缆故障

1.4设计原因

因电缆受热膨胀导致的电缆挤伤导致击穿。交联电缆负荷高时，线芯温度升高，电缆受热膨胀，在隧道内转弯处电缆顶在支架立面上，长期大负荷运行电缆蠕动力量很大，导致支架立面压破电缆外护套、金属护套，挤入电缆绝缘层导致电缆击穿。

2、事件概述

某市110kV线路在线路竣工验收时，110kV电缆附件的耐压试验出现异常，经核实发现异常原因为110kV电缆接头主体发生击穿故障。发生故障后，我司组织与供应商一并进行了解体检查，检查结果如下：

2.1外部保护情况：三个接头解剖开玻璃钢外壳，铜外壳的安装，地线的连接，以及灌注防水绝缘胶等都满足工艺要求。

2.2击穿现象：去掉铜外壳，切除掉接头主体上缠绕的绝缘带及屏蔽铜网后发现主体有击穿故障点。

2.3安装工艺尺寸：解剖开接头主体，对电缆开剥尺寸以及断口和绝缘的打磨处理、压接导体后导体间的长度、搭接尺寸等进行检查测量后，各尺寸基本符合安装工艺要求。

3、供应商生产过程追溯及问题排查

故障产品解体后，我司组织供应商对其产品原料检验、生产工艺和试验设备等各方面进行了排查，结果如下：

3.1经供应商对故障接头原料、生产过程、出厂检验进行追溯，原料为“xxx”液体硅橡胶，进厂检验物理性能、电性能均合格；生产工艺稳定，符合要求；产品出厂试验满足GB11017中出厂试验的要求。

3.2供应商所采用的xxx硅橡胶材料具有优越的绝缘性能，体积电阻率≥1015Ω.cm，1mm厚硅橡胶材料能耐受电压≥23kV实测值26.86kV。同时其110kV中间接头经过了出厂试验：局部放电试验96kV下未检测出超出背景的放电，工频电压试验160kV/30min，未击穿，未闪络。

3.3通过解剖情况来看，安装工艺、电缆开剥尺寸及处理以及接头主体的搭接尺寸等都符合安装工艺要求。

3.4从接头的设计结构上分析，接头在投入市场前通过了武高所的型式试验，接头的设计结构，应力控制曲线得到了论证，并进行出厂试验“96kV局部放电试验，160kV工频电压试验”，符合标准要求，并且该供应商的110kV接头使用至今，产品的原料及结构曲线、绝缘厚度、生产设备没有更改过，已投运的110kV接头尚未发生一起运行故障。

3.5该供应商110kV整体预制式中间接头供货给国家电网工程的数量有1095套，到试验为止已安装的110kV接头有924套，尚未出现一次运行故障，供应国网的货物与供应南网的货物其原材料、生产工艺、人员设备和安装施工技术均一致。

4、故障原因

后经供应商从设计源头对接头生产流程进行梳理，结合益和科石、友好站故障点位置，注意到接头发生故障的位置均在接头内置高压半导体屏蔽电极端部的合模线附近。产品上合模线生产过程中需打磨处理，需要较好的技术要求，打磨不够，会造成尖端放电；打磨过头，又在应力控制曲线的圆弧上形成新的尖端，造成局部放电。为了便于产品脱模取出，我们设计的合模线位置位于直线和圆弧的相切点，给打磨工艺造成一定的难度，同时也留下一定的设计隐患。

三起接头故障，第一起和第三起是合模线打磨工艺造成的隐患，在出厂试验中未检出局放，在竣工试验128kV时发生局部放电造成击穿故障，而第二起产品由于采用冷缩工艺，该工艺存在扩张缺陷及产品储存期的问题，最终形成隐患。

5、改进措施

针对以上问题，经我司技术部门人员与供应商沟通，要求供应商进行认真检查、完善生产、配套、技术交流、指导安装各流程环节，并进行如下整改措施：

5.1提高铝屏蔽罩标准、提高精度，保证圆整度，无尖端毛刺。

5.2改进高压半导体屏蔽的模具结构，消除人为因素带来的隐患。

5.3加强产品指导安装人员技术力量支撑，安装过程适当增加电缆接头一定的绝缘裕度。原110kV1000mm2中间接头应力管端部最高场强4kV/mm，可满足正常工作电压要求，改进后应力管端部最高场强下降到3.4kV/mm，比原场强下降15%。原110kV1000mm2中间接头应力管水平段与屏蔽层间的绝缘厚度为35±0.5mm，改进后应力管绝缘厚度为40±0.5mm，改进后的电场分布更佳。

同时供应商也作出承诺提高出厂试验的标准：“首先按照标准96kV局部放电试验，然后160kV工频电压试验，最后增加项：降至128kV检查局部放电合格，方可出厂”，避免发生耐压后损伤而未发现的情况。

6、结束语

随着经济的发展及城市建设的需要，在应用的预制式、预制组装式等电缆会采用进口或合资企业产品、主要进口部件配国内配件等，目的是保证电网的安全运行。国内制造企业要积极改进生产技术，努力提高产品质量，国产电缆附件一定会在未来的电网建设中起着越来越大的作用。

参考文献：

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