35kV电缆接头击穿故障分析及处理

35 kV电缆接头击穿故障分析及处理
摘要：电缆以其受自然环境限制少、占地少、对市容影响小、可靠性高等优点，在城市电网中得到越来越广泛的应用。

其中，交联聚乙烯(XLPE)电缆安装敷
设方便，接头制作简单，不存在漏油引发火灾的隐患，因此受到城市电网的青睐。

关键词：35 kV电缆接头；击穿故障；原因；防范措施
电力行业一直是人们关注的重点行业，特别是在经济快速发展的今天，生产
生活活动均需大量的电力供应。

电力需求的持续增长要求电力供应稳定、持续，
这是社会对电力企业的新要求。

电缆在电力系统中的应用，逐渐取代以往的架空
线路，能最大限度地提高供电的稳定性。

由此可见，电缆设备直接关系到供电的
可靠性。

基于此，本文重点论述了35 kV电缆接头击穿故障原因及其防范措施。

一、电缆接头概述
电缆接头又称电缆头。

电缆铺设好后，为了使其成为一个连续的线路，各段
线必须连接为一个整体，这些连接点就称为电缆接头。

电缆线路中间部位的电缆
接头称为中间接头，而线路两末端的电缆接头称为终端头。

电缆接头是用来锁紧
和固定进出线，起到防水防尘防震动的作用。

其主要作用是使线路通畅，使电缆
保持密封，并保证电缆接头处的绝缘等级，使其安全可靠地运行。

若密封不良，
不仅会漏油，造成油浸纸干枯，而且潮气也会侵入电缆内部，使之绝缘性能下降。

二、电缆常见故障
1、外部损伤。

例如：电缆敷设安装不合格的施工，容易造成机械损伤，在
民用建设也容易在电缆损坏等作业的地下电缆。

有时若损伤不严重，要几个月甚
至几年可能会导致损伤部位彻底击穿故障，有时会严重损害可能发生短路故障，
直接影响到安全生产的电气单元。

2、绝缘受潮。

例如：电缆接头制作不合格和在潮湿的气候关节，会使水或
水蒸汽在电场作用下长时间地层水树混合，绝缘强度逐渐造成的损坏的电缆故障。

3、化学腐蚀。

在酸-碱相互作用区域，由于长期遭受化学或电化学腐蚀的由铠装电缆，导线或腐蚀保护层，外保护层往往引起，导致保护层绝缘不良，导致电缆故障。

4、长期超负荷运行。

超负荷运行，由于电流、负载电流通过电缆的热效应将不可避免地导致在导体加热，同时，集肤效应和电荷的涡流损耗，介质损耗的钢装甲也可产生额外热量，从而使电缆升温。

5、电缆接头故障。

电缆接头是其故障频繁的最薄弱环节。

建筑工人在电缆接头制造中，若压接不紧，加热不充分，导致电缆头绝缘降低，从而造成事故。

三、35 kV电缆接头击穿故障查找处理
35 kV系统采用消弧线圈接地，电缆线路接地时，不跳闸，可持续运行2h。

主变电站至污水处理厂变电所的2号变电器线路为全电缆线路，全长1600m，型号：ZRC-YJV-26/35kV 3×185。

该馈出有冷缩接头一处，电缆穿桥架至变压器，不进行埋地敷设，电缆桥架上不进行作业。

可排除土方施工中因外力破坏引起的接地故障。

故障动作后，检查变压器、断路器绝缘正常，排除变压器、断路器内部接地故障。

在送电前，电缆刚刚通过谐振耐压试验，谐振耐压试验电压1.6Uo，耐压时间5min，频率36Hz。

电缆A、B两相耐压过程无异常。

当电缆C相耐压至4min 时，串联谐振控制箱自动报“低压过流故障”，并停止耐压。

测试仪测得的电缆C相绝缘为58GΩ。

怀疑串联谐振控制箱内部故障，再次进行C相电缆谐振耐压试验。

当电压升至10 kV时，控制箱内不断听到继电器动作的声音，并再次报“低压过流故障”，耐压自动停止。

测试人员询问串联谐振设备制造商，制造商解释说控制箱中的继电器有故障。

再次测量电缆C相绝缘，即66 GΩ。

此时，污水处理厂变电所接到通知，立即向2号变压器送电。

值班员根据电缆绝缘数据及厂家说明，判断电缆无故障，申请主变电站送电操作。

送电后，电缆C相发生接地故障。

故障发生后，测试人员利用串联谐振设备进行了其他35 kV电缆耐压试验，控制箱内无继电器动作及低压过流故障。

由此可见，串联谐振设备无异常，继电器动作和低压过流故障应是电缆高电阻接地时，持续放电引起。

变压器停电检修一天，电缆在停电前运行正常，因此判断电缆绝缘性能在耐压前已大幅降低，但并未有放电现象。

在第一次试验中，C相电缆在耐压4min后放电，电缆绝缘彻底击穿。

在第二次试验中，电缆在10 kV下放电，由于绝缘电阻测试仪电压过低，未能发现电缆故障。

经分析，该电缆故障点更可能位于接头处。

电气人员检查了电缆，确定故障点在接头处。

在对故障接头解体前，测量电缆C相绝缘为1.9 kΩ，A.B相绝缘良好。

解体故障接头的过程为：
1、故障接头表面有明显的烧穿孔洞，依次去除外护套、钢铠、内护套、铜网、冷缩管。

发现接头内部碳化严重，C相主绝缘上有明显烧蚀点，该点应是接地故障点。

2、将C相电缆绝缘附件剖开，可见故障点在电缆主绝缘切断面附近。

解体未发生故障的A、B相绝缘附件，发现电缆绝缘切断面未按工艺要求进行倒角处理。

3、检查发现三相冷缩管与中心线的相对位置严重偏离。

4、检查其他两相发现，半导体和主绝缘表面的硅脂干涸或涂抹不均。

电缆C相主绝缘切断面处是故障放电的起始点，正常运行时，电缆的电场应力高度集中，在谐振耐压试验中，试验电压为运行电压的1.6倍，电场应力急剧上升，直至发生放电故障。

接头表面的烧穿孔洞是第一次谐振耐压试验放电贯穿造成的，此时内部绝缘层已损坏，通过第二次谐振耐压试验送电时，接头内部不断向钢铠或铜网放电，致使内部严重碳化。

四、35 kV电缆接头击穿故障原因
1、电缆的压接管应位于冷缩管中间，使两侧应力锥达到主绝缘表面电场均匀的目的。

故障电缆三相压接管与冷缩管中心线相对位置偏差严重，导致应力锥与半导体一侧搭接过多，另一侧搭接过少，致使两侧局部电场应力不均匀度增大，而应力锥起不到均匀电场的作用。

2、电缆主绝缘未按要求倒角处理，切截面近90°垂直，造成与绝缘附件间易形成气隙，半导体层不能平滑过度，使电缆切断面处电场集中，造成电应力集中。

另外，切断面较锋利，易割伤、划伤绝缘附件，造成绝缘缺陷。

3、在中间接头内侧、绝缘层和半导体层上均匀涂抹一层硅脂，对冷缩管的安装起到润滑作用，填充内部不平整部分留下的气隙，有效改善电场分布。

如果硅脂涂抹不均或漏涂，电缆运行一段时间后，主绝缘与冷缩管间易形成气隙，局部电场会发生畸变。

此次电缆故障暴露出隐患，由于电缆未加负荷，未影响工厂生产。

如果不及时发现，隐藏的缺陷对安全生产构成较大威胁，虽然表面正常运行，但内部局部放电一刻也未停止。

五、35 kV电缆接头击穿故障的防范措施
1、造成这一故障的主要原因是电缆接头制作工艺不规范，需加强对电缆从业人员的监督培训，要求电缆接头或终端制作必须由具有相关资质的人员进行，制作过程应严格按制造厂技术说明书要求进行，不得缺项或不按步骤进行制作。

2、电缆接头或终端制作时，应建立健全电缆线路档案资料，保存制作中关键部位的照片，验收时一并提交检查，防止遗留隐藏缺陷。

3、满足条件后，在电缆交接试验中增加局部放电检测，提前发现因制造工艺不规范造成的电缆本体或接头缺陷。

4、在今后的预防性试验管理中，应根据电缆运行状况，定期进行谐振交流耐压试验。

合理配置电抗器和电容器，输出频率应尽量接近工频，输出正弦电压波形应接近电缆的运行工况。

参考文献：
[1]马晓东.电缆接头击穿故障剖析[J].设备管理与维修，2018(05).
[2]黄志滔.基于10kV电缆接头击穿故障分析及改进措施[J].科技资讯，2018(32).
[3]武彦诚.35 kV电缆接头击穿故障分析及处理[J].广东电力，2021(04).。