35kV电缆终端头尾端接地故障分析

35kV电缆终端头尾端接地故障分析
【摘要】35kV单芯电缆终端头的制作和安装质量，是提高设备供电安全和稳定生产的基本要求。

为防止电缆终端头制作工艺缺陷、热胀冷缩带来的安全隐患，本文根据项目上电缆接地故障案例展开分析，提出应对措施。

【关键词】终端头屏蔽层接地相
0 前言
内蒙古某硅颗粒企业，设立220kV变电站一座，馈出线路全部采用电力电缆传输和分配电路，组成放射式电缆网架。

1号电炉35kV单芯进线电缆，型号为1*300mm，26/35kV。

电缆空载运行期间，电炉侧高压柜进线仓发生C相终端头尾端接地故障，电缆接地位置距离外部半导体层0.5cm处，硅材料绝缘体被击穿，击穿孔洞直径2mm。

未造成设备损坏及人身伤害事故。

1 电缆终端头工艺缺陷检查
220kV变电站内，对1号电炉馈线柜分隔离刀，合接地刀闸并悬挂检修标识牌后，在电炉对35kV单芯电缆进行拆卸作业。

使用工具刀对C相电缆终端头进行剖解，进一步查看故障点和分布状况（见图1）。

图1 电缆击穿位置
按照35kV单芯电缆终端头安装工艺要求，测量主绝缘长度尺寸；硅材料表面即主绝缘层光滑程度；恒力弹簧在钢凯与铜屏蔽之间可靠连接。

检查结果（见图2）。

图2 终端头工艺检查表
2 电缆结构常见故障位置
35kV电缆单芯电缆，线芯外均有一接地的铜屏蔽层，通电情况下导体的屏蔽层之间形成径向分布的电场。

正常电缆线芯与屏蔽层的电场只有从导体沿半径向铜屏蔽层的电场，没有芯线轴向的电场，且电场分布是非常均匀。

电缆终端头的绝缘性能应不低于电缆本体，所用绝缘材料的介质损耗要低，在结构上应对电缆电场的突变，有改变电场分布的能力。

电缆终端头在制作时，剥去屏蔽层，改变了电缆原有的电场分布，将产生对绝缘极为不利的切向电场。

剥去屏蔽层芯线的电场向屏蔽层断口处集中，那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。

在电缆最容易击穿的屏蔽层断口处，为了分散集中的电场，采用了电应力控制管，套在屏蔽层断口处，以分散断口处的电场应力，终端头达到与电缆绝缘同等绝缘功能。

3 电缆接地保护
35kV电缆接地有一端保护器接地，用于直接接地，且没有中间接头的电缆；两端保护
器接地，用于截面积＞240mm，长度＞1000m的电缆；还有一种是交叉互联接地保护，三相电
缆都有n个等距离中间接头，用于截面积＞240mm，长度＞1000m的电缆，中间接头位置在交
叉互联保护器箱内交叉互接，电缆两侧终端直接接地的电缆。

1号电炉距离220kV变电站最远，电缆铺设路径复杂，多属于架空路径，电缆铺
设长度1300m。

设计使用保护接地方式为一端接地保护。

220kV变电站35KV电气室一侧安装
电缆屏蔽层保护接地箱，内置三相微型避雷释压功能装置。

电炉侧进线柜内电缆屏蔽层经过
绝缘胶带缠绕后，使用线鼻子压接与高压柜接地排上，属于直接接地，且电缆全线路路径再
无任何绝缘层破损或者接地点。

该电缆保护层接地箱依据GB/112706-2008执行标准，功能在于当雷电波或内部过
电压时，电压沿着电缆线芯流动，电缆金属保护层不接地端会出现很高的冲击过电压。

当系
统短路事故电流流经电缆线芯时，其保护层不接地端也会出现很高的工频感应过电压。

这几
种情况过电压都会击穿电缆保护层绝缘，使其金属保护层绝缘性能急速下降，造成电缆金属
互层多点接地故障，严重时影响电力电缆正常运行甚至大幅度缩短电缆使用寿命。

4 故障分析及措施
（1）提高电缆运行寿命以及可靠性，从电缆结构上电缆头制作中应力管非常重要，而
应力管是在不破坏主绝缘层的基础上，才能达到分散电应力的效果。

在电缆本体中，芯线外
表面不可能是标准圆，芯线对屏蔽层的距离会不相等。

根据电场原理，电场强度也会有大小，这对电缆绝缘也是不利的。

为尽量使电缆内部电场均匀，芯线外有一外表面圆形的半导体层，使主绝缘层的厚度基本相等，达到电场均匀分布的目的。

（2）工频过电压对电缆造成的危害也是故障原因之一。

如突然甩负荷引起的工频电压
升高，或者冶炼工艺连锁复杂，任何一项指标达不到都有可能造成220kV变电站电压系统波动，造成用电负荷降低，短时产生过电压。

（3）非对称接地故障，系统发生单相接地时，非故障相电压由相电压升高为线电压。

此种现象多发生在系统出现故障后。

（4）提高变电站智能检测功能，选择一种有效监测手段，带电检测的高频局部放电检测，超声波检测，热成像检，电缆介损试验等，需要定期进行趋势性的监测，根据趋势判断
电缆故障。

（5）按照电力行业标准DL/T401-2002《高压电力电缆选用导则》的规定必须从采用电缆保护层保护器以限制电力电缆金属保护层上的感应电压和故障过电压。

为限制电力电缆金属保护的感应电压和故障过电压，并避免在保护层中形成环流，电缆互层一端直接接地，另一端需要经过保护器接地，这样保护层上感应的过电压被保护层保护器吸收，避免了电缆的损坏，起到了保护电缆的目的。

(6)在电缆中间接头处，拐弯处，垂直处增加刚性固定和挠性固定夹具。

特别是在电炉高压柜进线柜下方对电缆进行夹具固定，防止电缆自身重力作用在进线柜接线母排上，防止热胀冷缩带来的轴向窜动，造成潜在的安全隐患。

5 结束语
从以上分析可以看出，1号电炉进线柜C相电缆接地故障，并非终端头工艺及安装问题导致，间接原因在于电缆生产工艺的不稳定，造成绝缘体硅材料带有缺陷，在过电压下导致电缆绝缘体薄弱点被过电压击穿。

工程上使用热胀冷缩适应性好的合格电缆、出厂及现场检验合格的终端头冷热缩材料，以及采用经过工艺评定合格的电缆头附件制作安装程序，是确保35kV高压电缆运行质量的关键环节，才能保证生产的稳定运行。

参考文献
1《10kV交联聚乙烯电缆接地故障分析》乔伟平
2 电缆保护层接地箱GB/112706-2008。