110kV 海纜登陸段故障分析案例

張秀峰

（國網舟山供電公司，浙江 舟山316100）

海纜是確保海島之間電力供應的紐帶和橋梁，是確保供電可靠性的重要電力設備，一旦海纜發生故障，可能會直接造成電力中斷，為防止海纜發生類似事故和故障，文章就一則110kV海纜登陸段的故障展開對海纜登陸段故障原因分析，對海纜的故障定位技術和修復技術進行簡要的介紹，并提出整改措施。

1 海纜故障經過

110 千伏線，線路全長28.159 公里，其中架空線路長16.824公里，陸纜長度1.135 公里（型號：YJV22-26/35-1*500，）；海纜長度10.2 公里（型號：YJQF41G-110kV-1*500）。海纜及架空線路于2XXX 年X 月X 日建成并同時投運，陸纜及陸纜的三個接頭為2XXX 年X 月X 日移位后投運。

2XXX 年X 月X 日23 時03 分，線路C 相電纜接地，海纜與陸纜接頭處擊穿（接頭為直通接頭）。線路跳閘前負荷情況：有功功率-53.97MW、電流11.59A、無功功率-11.59MVar。天氣晴，無風。經查詢雷電定位系統，線路跳閘時刻，線路通道內無雷電活動。

2 故障接頭現象及原因分析

2.1 故障現象

2.1.1 打開防水外盒后，發現接頭陸纜側、海纜側防水膠（AB膠）均比較容易脫落，無韌性，不牢固、有裂紋（見圖1、圖2）。接頭中部有裂紋，局部防水膠容易脫落，無韌性，但大部分防水膠比較牢固、有韌性。

2.1.2 故障接頭陸纜側鋸斷后，陸纜纜芯有水流出，纜芯積水，（鋁護套與主絕緣間有積水，電纜導體無積水）故障接頭處環境干燥，沿陸纜側鋸掉20 米電纜后積水消失；接頭密封管打開后有大量積水流出

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圖1 故障接頭海纜側防水膠脫落

2.1.3 故障接頭陸纜側密封管與鋁波紋管焊接處有大量白色粉末，并有裂痕，鋁波紋管有氧化現象（見圖3）；故障接頭海纜側密封管與鋁波紋管焊接處也有裂痕，并有少量粉末（見圖4）。

圖3 陸纜側密封管與鋁波紋管焊接處粉末、裂痕

2.1.4 故障接頭密封管與接地引線連接良好，接地點無明顯發熱放電或燒傷痕跡。

2.1.5 故障接頭陸纜側鋁波紋管末端處（與鉛封連接處）有燒灼擊穿痕跡（見圖5）。（這不是擊穿，是電腐蝕造成的）

圖2 故障接頭陸纜側防水膠脫落

圖4 海纜側密封管與鋁波紋管焊接處裂痕

圖5 鋁波紋管末端有燒灼擊穿痕跡

2.1.6 故障接頭密封管A 末端處擊穿，擊穿點距接地端子6厘米，距鉛封處約10 厘米（見圖6），打開密封管后發現接頭應力堆末端鋁波紋管端口處電纜絕緣擊穿，擊穿孔直徑約4 厘米（見圖7）。接頭硅橡膠打開后發現主絕緣及應力堆無放電痕跡。

圖6 故障接頭陸纜側密封管A 擊穿

圖7 鋁波紋管斷口電纜絕緣擊穿

2.2 接頭進水原因分析

2.2.1 故障接頭防水盒約2 米長，內填充防水膠，擊穿點在陸纜側（密封管A），很顯然防水盒及防水膠沒起到防水作用。圖1、圖2 顯示海纜側防水膠均比較容易脫落，無韌性，有裂紋。接頭中間部位局部防水膠容易脫落，無韌性，但大部分防水膠比較牢固、有韌性。如果是因為擊穿時熱力或電弧導致防水膠變質而易脫落，應該是陸纜側最嚴重，中間次之，海纜側較遠應該最輕，實際現象是兩側比較嚴重，中間較輕。說明這現象是在故障前就存在，應該是防水膠的質量有問題，可能是制作時防水膠配比不合理或攪拌不均勻導致防水膠功能喪失，沒起到防水效果。

2.2.2 故障接頭處環境干燥，說明進水不是故障后產生，應該是在雨季地下水上升時，電纜接頭浸于地下水中而產生進水。 而從密封管(銅套)結構看，除了連接部位都是整體結構，因此進水的地方只有兩處，一是密封管A 與密封管B 連接部位，二是鉛封部位。由于密封管A 與密封管B 連接部位是對接的，中間為鼓型，兩側收口變小，如果是對接部位有縫隙進水，在地表水下降后，進水也應從對接處排出，不可能產生積水。電纜擊穿后密封管內的積水從擊穿點進入陸纜纜芯，因此電纜纜芯進水是故障后產生的。鉛封與電纜波紋管處有裂痕產生原因可能為制作工藝不良導致，也有可能是因為電纜制作后接頭經過搬動導致鉛封脫焊。

2.3 接頭擊穿原因分析

2.3.1 由于接頭工藝處理不當，防水盒及鉛封功能喪失，造成密封盒進水，在水份和電位差的共同作用下，使鋁波紋管及鉛封受到嚴重的電腐蝕。產生大量白色腐蝕粉末。鋁波紋管和封鉛之間的電氣連接不良及電腐蝕相互作用，則經長期運行，電氣連接不良的情況日益加重，引導致鋁波紋管和鉛封間電場畸變越發嚴重，最終導致致鋁波紋管和鉛封間電纜主絕緣擊穿。

2.3.2 電纜本體擊穿點絕緣層表面有明顯放電碳化通道，該通道從線芯一直到外屏蔽層位置，密封管也擊穿。事故原因可能是廠家制作人員在制作安裝預制接頭，處理鋁波紋管喇叭口位置時，對絕緣表面造成損傷, 發生局部放電, 最后導致接頭擊穿。

2.3.3 電纜鋁波紋管斷口在絞斷后沒有采用弧形平滑過渡打磨平整，斷口邊緣有毛刺形成尖角，引起電場在鋁波紋喇叭口毛刺部位畸變，在斷口邊緣處形成尖端電場，造成內部電場不均勻。從而導致絕緣層表面的局部電場發生畸變；最終導致局部放電乃至擊穿。

2.3.4 在鉛封制作時，需用噴燈高溫將焊錫吹熔后覆蓋于密封管與鋁波紋管接合處，有可能是噴燈高溫吹焊錫時，局部溫度過高導致電纜主絕緣燒傷。

3 修復過程

海路段接頭的修復處理主要是對內部進行密封防水性處理，對接頭部分進行密封套件的加裝，確保后期接頭部分不受到海水的腐蝕，保證其電氣性能正常安全的進行，同時，對接頭的外部進行防護，對整體接頭安裝強度足夠的夾具，防止接頭受到外力的機械性損傷，進一步與外環境隔離，保證海纜的機械性能。

圖8 故障接頭外部夾具處理

圖9 故障接頭內部防水處理

4 海纜敷設問題和建議

4.1 電纜接頭施工工藝不到位

電纜接頭是由電纜附件廠家沈陽國聯電纜附件制造有限公司到現場負責施工的，但解剖卻發現，接頭防水膠局部較容易脫落，無韌性，有裂紋，這應該是制作時防水膠配比不合理或攪拌不均勻導致；鉛封焊接的施工工藝較差，這主要表現在，一是鉛封焊錫有裂紋；二是鉛封焊錫層斷口厚薄很不均勻；三是鉛封焊錫層熔融程度很不好；四是鉛封焊錫層表面處理不精細，顯得很毛糙，不光滑。

4.2 電纜接頭施工管理有待進一步加強

從以上接頭故障原因分析中可以發現，接頭鉛封制作時存在較明顯的施工缺陷，由此可以說明施工監管不到位，施工管理有待進一步加強。建議監理在電纜接頭施工制作過程中全程監控，加強現場監督力度，對制作工藝不合格、制作不夠精良的電纜接頭，在施工環節予以剔除，確保電纜接頭在正式投入運行前無安全隱患。建議物資采購應加強電纜接頭本體及所使用附件的出廠驗收工作，嚴禁不合格產品應用于電纜終端制作過程中。