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1、交联电缆头击穿故障的解析 交联聚乙烯电力电缆（简称交联电缆），由于其良好的电气性能和机械性能已越来越多地应用到电力系统中，并在中压系统中大有取代油浸纸绝缘电缆的趋势，但也存在着一些不足的方面，如透水性比油浸纸电缆大，耐电晕比浸渍纸电缆低，防火性能比浸渍纸电缆差（特别是普通交联电缆）。 交联电缆头的制作工艺简单，一般采用有热缩性的橡胶材料制作，具有耐油、阻燃、不受温度影响等特点，使用寿命较长。但是该类电缆头击穿故障也时有发生，例如我们帮助焦作电厂处理了2起交联电缆头击穿的故障。 1.故障情况 1次是4#高炉配套6KV中心高配室的喷煤1#段出线柜的电缆头，电缆型号为YJSBV8.7/10KV 31
2、20。此电缆全线沿电缆沟敷设，2001年10月投用。2003年4月15日该6KV配电系统发生单相接地故障，故障点在电缆头的B相铜鼻子下端不远处。故障点处的热缩套管已烧焦发黑，故障相绝缘严重损坏，当时控制室光子牌信号亮，警铃响。喷煤1#段出现真空开关跳闸，严重影响了喷煤的正常生产。 另一次是热力车间6KV高配室6672#进线柜进线电缆头，电缆型号为YJV8.7/10KV 3240。该电缆中间有一小部分是露天桥架敷设，其他均为沿电缆沟敷设。2002年4月3日敷设完投用。2002年12月7日总降6KV 1#段系统发生了单相接地故障，同时发现光子牌的指示灯间断地闪烁。在操作人员还未查出故障点时，667
3、2#进线电缆头在系统过压的情况下被击穿，电缆头击穿造成了巨大的冲击，造成不少用户瞬间失压跳闸。 从2起电缆头击穿故障的情况来看，这2根电缆使用时间都不长，大多属于制造质量问题（包括工艺、材质和管理等），2个电缆头击穿的地点均在柜坑内，不存在外力损伤的情况。从事故现场情况分析，2起故障都可能是电网过压造成电缆头绝缘击穿而致。对于交联电缆头的过压保护问题，笔者查阅了GB5016891规范和其他相关标准均未有此项规定。 2.运行电缆承受的过压 2.1单相接地弧光过压 电力系统的接地方式有3种：中性点接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点经电阻接地系统。在中性点不接地系统中，单相接地故障允许系统持
4、续运行2h。当系统对地电容电流达一定值时，就会发生间歇性电弧熄灭、重燃的多次重复过程，从而引起单相接地弧光过压，电压值为34p.u.。单相间歇性电弧故障产生的过压值高低一般随接地方式不同而异。中性点不接地系统3.5p.u.；中性点经消弧线圈接地系统3.2p.u.；中性点经电阻接地系统2.5p.u.。 2.2谐振过压 当电力系统开断负荷线路之后，若系统运行状态突变，母线的对地电容与系统中的非线性电感之间有可能产生谐振过压，这种谐振过压的幅值不高，一般在1.53p.u.，且谐振时间较长。 2.3操作过压 在电力系统中由于操作或发生故障时，使电容、电感等储能元件发生突变，引起电压发生振荡而产生操作过
5、压。操作过压水平过高，将危及设备绝缘。操作过压的大小与系统接地、容量及参数、中性点接地方式、断路器性能、母线出线回路数以及系统运行操作方式等有关。我们在电力系统设计中采用的计算用的最大操作过压水平如表1所示。 表 1 设计计算用操作过压水平35KV及以下（ 低电阻接地系统 ） 3.2p.u. 66KV及以下（ 除低电阻接地系统以外 ） 4.0p.u. 110220KV（ 有效接地系统 ） 3.0p.u. 330KV（ 有效接地系统 ） 2.2p.u. 500KV（ 有效接地系统 ） 2.0p.u. 2.4雷击过压 室内电缆头直接承受雷击过压的概率很小，但有可能承受感应雷击过压。 3.交联电缆的
6、耐受过压水平和试验电压水平 35KV及以下电压等级交联电缆的耐受过压水平和试验电压水平如表2。 表 2 过压水平和试验电压水平 系 统 方 式 UO / U 耐压出厂 交流试验值 系统最高过压水平 6KV大电流接地系统 3.6 / 6 1 1 1 2 .7 6KV大电流接地系统 6 / 6 1 5 1 5 .9 10KV大电流接地系统 6 / 10 1 5 2 1 .2 10KV大电流接地系统 8.7 / 10 2 2 2 6 .5 35KV大电流接地系统 21 / 35 5 3 7 4 .8 35KV大电流接地系统 26 /35 6 5 9 3 .5 由表2可知，交联电缆出厂时的耐压试验值均
7、低于电缆应耐受的最大过压水平。 另外交联电缆直流耐压交接试验电压值为4U0，折算为其交流耐压试验值为1.67U0。不足电缆出厂试验电压值的70%，这种交接试验根本无法反映电缆本身的绝缘水平，对于检验电缆绝缘损害也存在较大的缺陷，只能作为电缆能否投用的依据。 目前交联电缆的交接试验电压值低的主要原因有：一是目前尚无一种便于现场使用的交流试验设备；二是过高的直流耐压会导致在有水树的塑料绝缘电缆中聚焦空间电荷，如紧接着在交流电压下运行，会导致局部放电产生“电树”，引起绝缘不可逆。试验电压越高，次数多了，电缆受到的损害越大，寿命越短。 从上面可知交联电缆一旦敷设好后，目前的试验手段无法真正知道电缆的整
8、体绝缘情况。然而电缆头是电缆线路中不可缺少的组成部分，但又是整个电缆线路的薄弱环节。 4.防范措施 安装电缆头时要保证有可靠的密封，因为制作电缆头时电缆外屏蔽切断后会引起切断外电场畸变。 绝缘的电气性能要可靠，半导电屏蔽层要刮干净，外界的水及导电介质不得侵入，否则容易引起爬电。 定期对电缆头进行检查，尤其是三叉口处的灰尘要及时清除。 对热缩材料进行加热时，火力不要集中一点，尽量避免过热使套管变质。加热时应从热缩管的中部均匀加热向两端收缩，排出管内残留空气。 电缆头做好后安装接线时，引线不能多次被弯曲、扭转。 5.结束语 我国目前交联电缆的电压试验标准还是比较低的，有些电缆存在的缺陷未能及时发现，电缆头制作或安装过程中存在的有些缺陷在试验时无法反映。因此，交联电缆的绝缘故障时有发生。笔者以为，生产厂家有必要提高交联电缆的绝缘水平，也就是交流耐压出厂试验值的提高。同时，建议使用新的、切实有效的交接和预防性试验方法，确保交联电缆运行的安全性。对电缆的过压保护问题，在有关规程和标准中应作出相应的规定。
