高原地區(qū)高壓電纜終端頭放電爆炸原因分析與處理

摘 要：文章闡述了金鋼礦業(yè)公司35kV、10kV高壓線纜在運(yùn)行過程中，陸續(xù)出現(xiàn)的高壓電纜終端頭放點(diǎn)爆炸現(xiàn)象。從分析故障現(xiàn)象、查找故障原因方面著手，進(jìn)而采取相應(yīng)防范措施，有效解決了電纜終端頭放電爆炸事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：高原地區(qū)；電纜終端頭；放電爆炸

塔什庫(kù)爾干縣金鋼礦業(yè)有限責(zé)任公司隸屬山東鋼鐵集團(tuán)山東金嶺鐵礦，是山東金嶺鐵礦的全資子公司。金鋼礦業(yè)公司處于帕米爾高原東坡，平均海拔4000m以上，山勢(shì)險(xiǎn)峻，溝壑縱橫，許多山峰常年積雪。當(dāng)?shù)貧夂驅(qū)俅箨懜咴降馗珊禋夂颍曛挥欣渑瘻貎杉荆瑯O端氣溫最低-42°C，最高32.5°C，平均氣溫3.4°C，空氣干燥稀薄，平均氣壓699.7Pa。

1 故障情況

金鋼礦業(yè)共有35kV電纜終端24個(gè)，10kV電纜終端67個(gè)，所有高壓動(dòng)力電纜均采用絕緣增強(qiáng)的YJV22型的交聯(lián)聚氯乙烯絕緣銅芯電纜，電纜頭采用伸縮性更好的冷縮電纜終端技術(shù)。但自2013年9月25日供電生產(chǎn)以來，在近一年的時(shí)間里已發(fā)生十多起電纜終端著火、爆炸等事故從而造成全廠的電力停電，不僅嚴(yán)重阻滯了公司的順利生產(chǎn)，而且對(duì)人身安全也構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2 原因分析

電纜終端頭作為電力供應(yīng)線路的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其故障率的高低嚴(yán)重制約了供電線路的穩(wěn)定運(yùn)行，制約了企業(yè)的安全生產(chǎn)。通過對(duì)電纜終端故障進(jìn)行深層次的分析，找出了以下幾個(gè)主要原因。

2.1 未充分考慮使用環(huán)境

海拔超過1000m的地區(qū)稱為高海拔地區(qū)，氣壓降低容易使空氣電離而降低介電強(qiáng)度，同時(shí)冷卻效能下降，導(dǎo)致電氣溫度升高。另外，高海拔地區(qū)日夜溫差大，易產(chǎn)生凝露，使電氣材料變硬、變脆，絕緣降低。因而，高原地區(qū)的設(shè)備選型有其特殊的要求，需要校驗(yàn)其電氣參數(shù)或選用高原型的電氣設(shè)備產(chǎn)品。金鋼礦業(yè)公司地處海拔3700米的高原，依據(jù)電氣標(biāo)準(zhǔn)，電纜終端長(zhǎng)度應(yīng)增加3%。

2.2 制作工藝不規(guī)范

電纜終端的制作工藝過程存在多個(gè)導(dǎo)體連接環(huán)節(jié)，不規(guī)范的制作過程，會(huì)造成連接點(diǎn)接觸電阻過大，溫升加快，使電纜頭的絕緣層破壞，形成相間短路、對(duì)地?fù)舸┓烹姡l(fā)電纜終端著火或爆炸。典型套管示意圖如圖1所示。

圖1 典型套管示意圖

事故終端頭剖析示意圖如圖2所示。通過查詢線路繼電保護(hù)故障時(shí)的運(yùn)行參數(shù)發(fā)現(xiàn)，電纜運(yùn)行時(shí)并無過載現(xiàn)象，也無接地現(xiàn)象。從剖析故障電纜頭可以看出，電纜頭擊穿故障多發(fā)生在銅屏蔽層斷口和半導(dǎo)體層斷口兩處電場(chǎng)畸變最嚴(yán)重的地方。

分析其原因主要包括以下幾點(diǎn)：（1）銅屏蔽層劃傷、斷口處毛刺未處理，電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)易放電擊穿絕緣層。（2）半導(dǎo)體層劃傷，存在氣隙。（3）主絕緣層劃傷，造成絕緣等級(jí)降低。（4）半導(dǎo)體層環(huán)剝時(shí)未清除干凈，主絕緣層上殘留半導(dǎo)體材料，易聚集電壓造成閃絡(luò)放電。（5）應(yīng)力錐與絕緣屏蔽搭接過短，未將半導(dǎo)體層、銅屏蔽層完全包住。（6）交聯(lián)電纜終端頭應(yīng)力處理不良，安裝時(shí)拉伸較大或過小，容易產(chǎn)生氣隙。綜上所述，各部位產(chǎn)生氣隙、雜質(zhì)、尖角毛刺，在這些缺陷處易產(chǎn)生局部電場(chǎng)集中，是造成終端頭放電爆炸的主要原因。

2.3 電纜護(hù)層接地方式不正確

金剛礦業(yè)35kV電纜均采用單芯電纜，兩端鋼鎧及銅屏蔽層均采取直接接地。當(dāng)線芯通過電流時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)進(jìn)而交鏈金屬屏蔽，使其兩端出現(xiàn)感應(yīng)電壓。金鋼礦業(yè)大部分35kV電纜長(zhǎng)度均在100m以上，部分線路甚至在200m以上，在線路發(fā)生短路故障、過電壓或雷擊時(shí)，屏蔽層會(huì)感應(yīng)形成高電壓，甚至擊穿護(hù)層絕緣。此時(shí)金屬屏蔽層兩端互聯(lián)接地，會(huì)出現(xiàn)較大環(huán)流，其值可達(dá)到線芯電流的50%至95%，使金屬屏蔽層發(fā)熱，在浪費(fèi)電能的同時(shí)大大降低了電纜的載流量，致使電纜絕緣老化。

3 防范措施

為有效遏制終端電纜頭事故的發(fā)生，提高電纜頭的運(yùn)行質(zhì)量，必須加強(qiáng)以下幾個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)的管控和監(jiān)督。

3.1 徹底更換電纜終端

采用高原專用電纜終端替換原普通終端頭。

3.2 嚴(yán)把工藝制作關(guān)

（1）嚴(yán)格按規(guī)定環(huán)切銅屏蔽層、半導(dǎo)體層及主絕緣層，杜絕傷及內(nèi)層結(jié)構(gòu)。（2）銅屏蔽層切斷面進(jìn)行磨平處理，去除毛刺。（3）半導(dǎo)體層斷面光滑平整，與絕緣層搭接處增加坡度，使其平緩過渡。（4）用細(xì)砂紙打磨主絕緣層表面，使其光滑無刀痕，無半導(dǎo)體殘點(diǎn)。（5）主絕緣層涂抹絕緣硅脂以充填主絕緣層刀傷、劃痕并排除氣體。（6）應(yīng)力錐與絕緣屏蔽搭接不少于20mm，避免收縮時(shí)應(yīng)力錐與絕緣屏蔽脫離。

3.3 安裝電纜護(hù)層保護(hù)器

為限制電力電纜金屬護(hù)層上的感應(yīng)電壓和故障電壓，并避免在護(hù)層中形成環(huán)流，電纜護(hù)層一端直接接地，另一端通過保護(hù)器接地，避免感應(yīng)電壓過高、放電電流過大造成絕緣燒毀。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過采取多項(xiàng)有效措施，自2014年7月份至今有效避免了電纜終端頭放電爆炸事故的發(fā)生，保障了公司的順利生產(chǎn)。因此，選用符合運(yùn)行要求、耐壓標(biāo)準(zhǔn)的電纜頭，嚴(yán)格按規(guī)定制作、保留耐壓余量，才能從根本上杜絕高原地區(qū)高壓電纜頭故障的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)供電安全，最大程度上保障企業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)、順產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王文珍，王志堅(jiān).35kV高壓電纜頭故障對(duì)策分析[J].山西電力.

[2]申積良.110kV電纜終端頭爆炸事故分析[J].高電壓技術(shù).

作者簡(jiǎn)介：邊洪波（1982，6-），男，工程師，就職于山東金嶺鐵礦，現(xiàn)從事電氣設(shè)備及技術(shù)管理、自動(dòng)化控制管理工作。