交聯電纜接頭故障檢測及處理分析

胡正茂　周剛　湯曉石　戚中譯　張擁軍

摘 要：交聯電纜接頭故障是電纜故障中最常見的一種，因此，快速、準確地檢測、處理交聯電纜接頭故障對保障電網的安全、可靠運行有重要意義。提出了交聯電纜接頭故障的檢測方法，詳細分析了絕緣電阻法和局部放電帶電檢測法的原理及適用范圍，并指出了交流電纜接頭發生故障的原因。以嘉興供電局嘉李908線電纜線路為例，對試驗過程中出現的交聯電纜接頭故障進行了詳細分析和處理，取得了比較滿意的結果。

關鍵詞：交聯電纜；絕緣電阻；局部放電；帶電檢測

中圖分類號：TM855 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.126

交聯聚乙烯絕緣電力電纜（以下簡稱“交聯電纜”）具有電氣性能好、絕緣電阻高、介質損耗角正切值小、耐熱性強和耐老化等特點，在電力系統中得到了廣泛應用。電纜接頭是電纜的薄弱環節，隨著電纜的大量投入，其接頭和附件的完好程度對電力系統設備的安全、經濟、可靠運行有重要意義。目前，電纜接頭故障造成擊穿，進而導致停電事故的概率逐年上升，嚴重威脅著電力系統的安全運行。準確檢測、處理交聯電纜接頭故障具有十分重要的意義。

1 交聯電纜接頭故障檢測技術

1.1 絕緣電阻測試法

電纜的絕緣電阻是反映電纜絕緣特性的重要指標之一，可反映電纜承受電壓擊穿能力的大小。此外，它還是判斷電纜是否存在故障的重要依據之一。

電纜絕緣電阻的測量原理如圖1所示。

1.2 局部放電帶電監測法

在交聯電纜發生缺陷，進而產生局部放電的情況下，由于放電初期的放電量小，采用絕緣電阻測量法常無法測出故障。此時，應采用局部放電帶電監測法來檢驗交聯電纜是否存在故障。

電纜發生局部放電時，會產生單極性脈沖，上升時間很短，脈沖寬度很窄，且脈沖會從生成位置向兩邊傳播。由于脈沖在電纜中傳播時會發生衰減和散射，當其抵達測量點時，脈寬增加、幅值減小，所以，測量時能檢測到較好的脈沖波形，如圖2所示。如果上升時間和脈沖寬度在電纜局部放電脈沖的范圍內，則可判斷該電纜存在局部放電現象。

根據電纜的長度，可分別采用時域反射法（TDR）和到達時間分析法（ATA）兩種定位故障位置的方法。

對于較短的電纜，可采用時域反射法。時域反射法利用局放信號在電纜線路中傳播時，遇到波阻抗不匹配點時產生反射的原理，并根據波速和反射波時間確定電纜故障點的位置。由于局部放電高頻脈沖信號具有在電纜內的反射、衰減等傳輸特性，導致時域反射法一般只適用于較短電纜的局部放電定位檢測，且通常結合振蕩波（OWTS）局部放電測試裝置開展停電檢測。

時域反射法局部放電定位的計算公式為：

式（3）（4）（5）中：t1為局部放電脈沖波直接到達測試點的時間；t2為局部放電脈沖波經電纜終端反射后到達測試點的時間；v為局部放電信號在電纜中的傳播速度；△t為測試點測得的兩個局部放電脈沖波的時間差。

對于較長的電纜，應采用到達時間分析法。到達時間分析法是指在電纜線路上的每個接頭處安裝高頻電流傳感器，從而采集、分析各個傳感器上的局放信號的方法。具體而言，根據最先檢測到的兩個局部放電脈沖波的時間差和波速確定電纜故障點的位置。采用到達時間分析法可對較長的電纜進行帶電局放定位，定位結果較為精確，但要求每個檢測點都能實現信號的同步采集。采用該方法時，通常采用光纜或GPRS同步，測試過程較為復雜。

到達時間分析法局部放電定位的計算公式為：

△t=（l-2x）/v. （6）

式（6）中：△t為測試點測得的兩個局部放電脈沖波的時間差；v為局部放電信號在電纜中的傳播速度。

2 交聯電纜接頭的結構和故障原因分析

2.1 連接金具接觸面的處理不佳

交聯電纜與油紙電纜的介質不同，油紙電纜接頭發生故障主要影響的是絕緣性，而交聯電纜接頭發生故障主要影響的是導體連接。無論是接線端子還是連接管，管體內壁有雜質、毛刺和氧化層均會嚴重影響導體連接的質量。

2.2 連接金具空隙大

目前，多數單位使用的連接金具為油紙電纜、按扇型導線生產的端子和壓接管。從理論上講，圓型和扇型線芯生產的端子和壓接管的有效截面是相同的。但從運行情況看，由于交聯電纜的導體為緊絞的圓型線芯，連接后與常用金具的內徑有較大空隙，壓接后達不到足夠的壓縮力，進而導致接觸電阻過大、溫升過快，促使接頭的氧化膜加厚，造成接頭的絕緣層損壞，形成相間短路，最終引發爆炸。

2.3 導體連接時線芯不到位

導體連接時，要求絕緣剝切長度壓接金具孔深+5 mm，但因產品孔深不標準，易造成剝切長度不足，或因壓接時串位而導線端部形成空隙，僅靠金具壁厚導通，導致接觸電阻增大，發熱量增加，最終引發爆炸。

2.4 電纜溝排水系統排水不暢通

電纜溝積水會使電纜中間接頭長時間浸泡在污水中，這會對接頭的外絕緣造成一定的腐蝕，進而使外界潮氣滲入接頭內部，使接頭內部的絕緣性能下降，最終導致接頭損壞。

3 案例分析

嘉興電力局35 kV南門變電所嘉李908線電纜的型號為（YJV22-8.7/15-3×300），線路全長4 856 m，全線電纜共分為11個段長，10個中間接頭。線路運行期間，出現了線路過流保護動作開關跳閘、線路重合閘保護不投入的情況。對電纜兩端的電纜頭查看后發現并無異樣，隨后對電纜進行了絕緣電阻試驗，數據如表1所示。

表1中的數據顯示，具體的電纜故障為BC相相間短路接地。沿嘉李908線電纜溝查找后并未發現施工或人為破壞的現象，所以，對11個中間接頭的電纜井檢查后發現，嘉李908線所有電纜的中間接頭全部浸泡在電纜溝的污水中，且與其他電纜交織在一起，無法看清電纜外表是否已損壞。電纜故障儀測量測出的故障位置約為1 792 m處，根據電纜投產資料，1 792 m處在第4段的末端附近，即第4個中間接頭附近，因此，在第4個中間接頭的電纜井中找到了故障點，如圖3所示。

切除故障后，分別對故障點兩側（甲段、乙段）的電纜進行了絕緣電阻試驗測試結果，如表2和表3所示。

表2和表3中絕緣電阻數據滿足運行要求，因此，可判斷嘉李908線電纜只有一處故障點，故障點兩側電纜（甲段、乙段）的絕緣性能良好，可重新制作中間接頭，以盡快恢復供電。

4 結束語

交聯電纜接頭故障是電纜故障中最常見的一種，準確檢測并處理交聯電纜故障是保證電纜安全運行重要的環節。本文提出了交聯電纜接頭故障的檢測方法，分析了交流電纜接頭發生故障的原因，并采用新方案解決了嘉李908線的電纜接頭故障，具有一定的工程指導意義。

參考文獻

[1]何宏茂.高壓電纜局部放電帶電檢測系統研究[D].北京：華北電力大學，2012.

[2]周鳳爭，朱曉輝，沈毅，等.XLPE電力電纜局部放電定位技術研究[J].天津電力技術，2011（4）.

[3]胡漢陽.淺談10 kV交聯電纜接頭故障分析及防范措施[J].黑龍江科技信息，2012（11）.

作者簡介：胡正茂（1975—），男，浙江嘉興人，高級技師，主要從事電力系統的電氣試驗工作。周剛（1966—），男，浙江湖州人，高級技師，主要從事電力系統的電氣試驗工作。湯曉石（1974—），男，浙江海寧人，高級技師，主要從事變電運行工作。戚中譯（1991—），男，江西贛州人，碩士研究生，主要從事電力系統的電氣試驗工作。

〔編輯：張思楠〕