浅析10kV电缆故障及对策

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【摘要】随着城镇化建设步伐加快和经济的快速发展，对电力需求量的不断增高，电缆线逐渐取代原有的架空线，新会会城城区现有电缆长度511.23公里。由于电缆线路越来越多，电缆故障也随着增多，给运行维护工作带来不少困难，也增加不正常的抢修工作，给生产、人民生活和供电安全造成了严重的影响，为减少电缆故障发生，结合10kv电缆的特点，本文主要对电缆故障进行分析，并提出解决对策。对于解决故障问题、保障供电可靠性具有现实意义和参考价值。

【关键词】10kV电缆；10kV电缆接头故障；10kV电缆接头制作工艺；电缆附件；供电安全；

在电力设施中，10kV电力电缆主要应用于电气设备的传输以及分配中，随着技术的成熟，成本的下降，加上电缆线自身的可靠性高、安全性强、使用时寿命长等特点，电缆得到了广泛的应用。然而现阶段电缆线由于安装、使用和保障等原因，引发电缆故障，给生产、人民生活和供电安全造成了严重的影响，特别是10kV电缆故障。电力电缆规范的敷设安装是保证电缆线路正常安全运行的重要环节，否则，会对安全运行产生重大的隐患，并将导致事故的发生。近年来的统计表明有一半的电力电缆故障是电缆敷设安装不规范和安装质量不符合要求引起的。本文主要结合10kV电缆故障分析，研究10kV电缆故障的主要原因及解决方法，减少电缆故障发生，保障供电安全。

一、电缆头制作不规范和存在质量隐患

施工人员在制作电缆头过程中未按施工环境要求及工艺标准严格施工，是导致电缆头故障的主要原因。从已发生的电力电缆头故障分析中发现，引起电缆头故障的电缆头施工主要有三个方面的问题。

A. 制作中不重视密封处理的环节

电缆接头密封不良，如果电缆工井内有积水，就易使电缆投运后，潮气水分进入使主绝缘受潮，发生故障。2012年1月10kV东膜线电缆接头故障，经过解剖电缆接头发现绝缘护套内有水分，其中一相主绝缘表面电蚀严重碳化发黑（如右图），其他两相也形成了水树枝放电。

B.为赶工期不顾环境因素对制作质量的影响且工艺粗糙

如10KV龙潭线电缆，型号为YJV22-8.7/10KV，电缆头为中间头，在投入运行不足一个月即发生电缆头接头绝缘击穿短路故障。在对电缆头进行解剖发现，故障原因为电缆头半导电层剥削长度较短，而制作过程中又未将剥削半导电层的那一部分电缆绝缘表面处理干净，造成运行中存在爬电现象，发展到最终形成贯穿性放电。另据施工人员回忆，当时为赶工期，电缆头是在刚下完雨、空气湿度较大的情况下制作的。

C. 未按要求完善好每一道工序

如电容薄膜厂10kV线路电缆，穿管敷设，型号为YJV22-8.7/10KV，于2012年1月28日发生短路故障，现场检查为该电缆中间接头故障，故障点发生在电缆芯线连接管处，通过对故障点解剖发现连接管在压接后，未按工艺进行打磨，有尖角毛刺存在，运行中使接头处电场强度严重畸形，产生局部放电，使该处绝缘不断劣化，最终导致绝缘击穿。

二、电缆故障原因分析

电缆线近年来得到了较大范围的推广和使用，根据笔者经验以及对电缆线故障的掌握和了解，就故障的具体原因，进行分析总结，主要是中间接头故障和外力破坏，得出以下原因分析：

1.电缆线绝缘体受潮

电缆线绝缘体受潮是非常常见的故障之一，主要出现在直埋或者排管的中间接口处，由于在制作电缆中间接头时防水处理不当，电缆中间接头绝大部分都在地下的电缆井，在复杂的地下环境中，很容易受到地下水，化学侵蚀等影响，水气容易穿过绝缘体进入电缆线内部，时间长就会破坏电缆线，而造成电力事故。

2.电缆施工质量不符合要求

电缆施工质量不符合要求主要原因有以下几个方面：一是现场条件比较差，电缆和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、湿度、灰尘都不好控制，电缆绝缘表面处理不干净，造成运行中存在爬电现象，发展到最终形成贯穿性放电。二是电缆施工过程中在绝缘表面难免会留下细小的划痕，半导电颗粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入绝缘中，另外接头施工过程中由于绝缘暴露在空气中，绝缘中也会吸入水分，这些都给长期安全运行留下隐患。我们对故障电缆中间接头进行解剖分析，发现绝大多数电缆接头的主绝缘都有爬电的痕迹，是由于制作工艺不当，经过长期高电压运行，主绝缘受水分的侵蚀，形成了水树枝放电引起故障。三是安装时没有严格按照工艺施工或工艺规定没有考虑到可能出现的问题。四是热缩电缆附件电缆头热缩材料烘烤不匀或烘烤过度，造成绝缘材料热缩不紧密或热熔过度，从而降低本身绝缘程度；

3.电缆接头电场强度严重不均匀或畸形

故障点发生在电缆芯线连接管处，通过对故障点解剖发现连接管在压接后，未按工艺进行打磨，有尖角毛刺存在，运行中使接头处电场强度严重畸形，产生局部放电，使该处绝缘不断劣化，最终导致绝缘击穿。应力管安装不符合要求，产生局部放电。

三、防止电缆故障的技术措施

1.电缆开皮及表面处理

在电缆中间接头制作时，严格按规定的尺寸进行制作，使用专用电缆工具开电缆，防止损伤电缆主绝缘，对电缆的主绝缘进行打磨，磨去主绝缘表面的可能残留的半导体和表面的刀痕，打磨时要用砂带横向打磨，防止顺电缆打磨时产生爬电通道放电，并电缆清洁纸清洗干净，防止运行中发生爬电现象。使用剥半导体的专用工具，避免损伤电缆主绝缘层。

2.改善电场分布

1）电缆接头的连接管在压接后， 要将连接管进行打磨，不能有尖角毛刺存在，否则运行中使接头处电场强度严重畸形，产生局部放电，导致故障发生。

2）高压电缆每一相线芯外均有一接地的（铜）屏蔽层，导电线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。也就是说，正常电缆的电场只有从（铜）导线沿半径向（铜）屏蔽层的电力线，没有芯线轴向的电场（电力线），电场分布是均匀的。在做电缆头时，剥去了屏蔽层，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（沿导线轴向的电力线）。在剥去屏蔽层芯线的电力线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。电缆最容易击穿的屏蔽层断口处，我们采取分散这集中的电力线（电应力），用电应力控制管（简称应力管），套在屏蔽层断口处，以分散断口处的电场应力（电力线），保证电缆能可靠运行。

要使电缆可靠运行，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。在主绝缘层外，铜屏蔽层内的外半导体层，同样也是消除铜屏蔽层不平，防止电场不均匀而设置的。

3.选择合适的电缆附件

中低压电缆附件目前使用得比较多的产品种类主要有热收缩附件、预制式附件、冷缩式附件。它们分别有以下特点：

3.1 热收缩附件

所用材料一般为以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯（EVA）及乙丙橡胶等多种材料组分的共混物组成。该类产品主要采用应力管处理电应力集中问题。亦即采用参数控制法缓解电场应力集中。主要优点是轻便、安装容易、性能尚好，价格便宜。

其使用中关键技术问题是：

要保证应力管的电性参数必须达到上述标准规定值方能可靠工作。另外要注意用硅脂填充电缆绝缘半导电层断口出的气隙以排除气体，达到减小局部放电的目的。交联电缆因内应力处理不良时在运行中会发生较大收缩，因而在安装附件时注意应力管与绝缘屏蔽搭盖不少于20mm，以防收缩时应力管与绝缘屏蔽脱离。热收缩附件因弹性较小，运行中热胀冷缩时可能使界面产生气隙，潮气易浸入。

3.2 预制式附件

所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。主要采用几何结构法即应力锥来处理应力集中问题。 其主要优点是材料性能优良，安装更简便快捷，无需加热即可安装，弹性好，使得界面性能得到较大改善。存在的不足在于对电缆的绝缘层外径尺寸要求高，通常的过盈量在2～5mm（即电缆绝缘外径要大于电缆附件的内孔直径2～5mm），过盈量过小，电缆附件将出现故障；过盈量过大，电缆附件安装非常困难（工艺要求高）。特别在中间接头上问题突出，安装既不方便，又常常成为故障点。此外价格较贵。

3.3 冷缩式附件

所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。冷缩式附件一般采用几何结构法与参数控制法来处理电应力集中问题。几何结构法即采用应力锥缓解电场集中分布的方式要优于参数控制法的产品。

与预制式附件一样，材料性能优良、无需加热即可安装、弹性好，使得界面性能得到较大改善，与预制式附件相比，它的优势在如安装更为方便，只需在正确位置上抽出电缆附件内衬芯管即可安装完工。所使用的材料从机械强度上说比预制式附件更好，对电缆的绝缘层外径尺寸要求也不是很高，只要电缆附件的内径小于电缆绝缘外径2mm（资料上这样的，这与预制式附件要求2～5mm有偏差-编者）就完全能够满足要求。因此冷缩式附件施工安装比较方便。其最大特点是安装工艺更方便快捷，安装到位后，其工作性能与预制式附件一样。价格与预制式附件相当，比热收缩附件略高，是性价比最合理的产品。

另外，冷缩式附件产品从扩张状况还可分为工厂扩张式和现场扩张式两种，一般35kV及以下电压等级的冷缩式附件多采用工厂扩张式，其有效安装期在6个月内，最长安装期限不得超过两年，否则电缆附件的使用寿命将受到影响。

四、结 语

从以上分析，电缆的故障主要是由于电缆中间接头的发生率较高，电缆中间接头故障主要是由于电缆线绝缘体受潮、电缆施工质量不符合要求，施工现场温度、湿度、灰尘都不好控制，电缆绝缘表面处理不干净，造成运行中存在爬电现象；连接管有尖角毛刺，运行中使接头处电场强度严重畸形，产生局部放电等原因造成绝缘击穿。防止电缆中间接头故障，要从改善电缆中间接头制作工艺，选择合适的电缆附件，保证电缆接头的质量，从而减少事故发生。

热缩电缆附件容易受人为因素影响，热缩材料烘烤不匀或烘烤过度，造成绝缘材料热缩不紧密或热熔过度，从而降低本身绝缘程度；热收缩附件因弹性较小，运行中热胀冷缩时可能使界面产生气隙，潮气易浸入，建议不使用。预制式附件其主要优点是材料性能优良，安装更简便快捷，无需加热即可安装，弹性好，使得界面性能得到较大改善。存在的不足在于对电缆的绝缘层外径尺寸要求高，各厂家的电缆绝缘层外径尺寸不一，绝缘层外径尺寸过小可能使界面产生气隙，潮气易浸入；电缆绝缘层外径尺寸过大安装困难。冷缩电缆附件材料性能优良、无需加热即可安装、弹性好，使得界面性能得到较大改善，与预制式附件相比，它的优势在如安装更为方便，只需在正确位置上抽出电缆附件内衬芯管即可安装完工，受人为的工艺因素影响较小，质量保证，故障少。比较冷缩电缆附件具有非常多的优势，我局已全部使用冷缩电缆附件进行安装，今后应加大相关推广和应用。

参考文献：

[1]梅其建.10kV 电力电缆故障分析、探测及改进措施[J].电力技术，2013（05）

[2]曹虹.浅谈10kV电缆故障及测试方法[J].广东科技，2012（23）