110 kV干式柔性戶外電纜終端常見問題分析

姚舜禹

(國網(wǎng)河南省電力公司鄭州供電公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

對于110 kV 電纜，常見的戶外終端有油浸復(fù)合套管式和干式柔性兩種類型[1-3]。相比于油浸復(fù)合套管式電纜終端，干式柔性終端具有如下優(yōu)勢：一是制作方便[4]，可以在終端塔下制作，然后進行吊裝，相比需要在檢修平臺上制作的油浸復(fù)合套管式電纜終端，更容易獲得較好的制作環(huán)境，可以有效避免環(huán)境對終端制作質(zhì)量的影響；二是結(jié)構(gòu)簡單，制作快捷，其終端采用整體預(yù)制，不需要分開安裝應(yīng)力錐和套管[5]，也不要灌油，大大縮短了制作時間；三是干式柔性終端沒有填充絕緣劑，因而運行中不存在漏油的可能性[6]。

對干式柔性戶外電纜終端進行分析和研究存在現(xiàn)實意義：一方面，目前許多地區(qū)仍有在運電纜線路采用戶外干式柔性終端，如果出現(xiàn)故障或缺陷，需要進行處理，受到終端塔型的限制，可能仍需要安裝同類型終端；另一方面，電纜附件的結(jié)構(gòu)仍處于不斷優(yōu)化的過程中，對在運電纜附件類型常見問題進行分析有利于揚長避短，開發(fā)出更科學(xué)的電纜附件。下面先對兩種類型的干式柔性戶外電纜終端結(jié)構(gòu)進行介紹，然后通過現(xiàn)場案例，分析干式柔性戶外終端在制作和吊裝過程中可能引起缺陷和故障的常見問題。

1 結(jié)構(gòu)介紹

干式柔性戶外電纜終端采用整體預(yù)制工藝，外絕緣和應(yīng)力錐預(yù)制在一起，無需分開安裝。常見有尾管和無尾管兩種類型。不同廠家的終端結(jié)構(gòu)稍有差異，但大體相似。

有、無尾管的干式柔性戶外電纜終端外觀相似，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)有所差異。對于有尾管的干式柔性戶外電纜終端，終端主體下端內(nèi)部有一凹槽，可將尾管卡在其中，尾管和金屬護套之間采用封鉛方式進行密封。對于無尾管的干式柔性戶外電纜終端，需要嚴(yán)格按照預(yù)先標(biāo)記的定位線安裝終端主體，靠抱緊力保證終端主體不下滑，并且由于沒有尾管，無法進行封鉛，一般用環(huán)氧泥進行密封。

2 案例分析

2.1 制作問題

110 kV W 線電纜為區(qū)政府自行組織施工，采用無尾管的干式柔性終端。起止點為11 號至12 號電纜終端塔，電纜全長844 m。

某年4 月，W 線C 相跳閘，巡視發(fā)現(xiàn)W 線11 號電纜終端塔上終端擊穿。將故障終端從塔上卸下，發(fā)現(xiàn)終端末端存在一個擊穿孔，從孔中可以看到裸露的線芯。

對故障終端進行解剖，發(fā)現(xiàn)故障位置位于絕緣屏蔽層斷口附近。斷口處出現(xiàn)明顯豁口，仔細觀察發(fā)現(xiàn)是絕緣屏蔽層翻折導(dǎo)致，應(yīng)是故障瞬間高溫導(dǎo)致斷口處絕緣屏蔽層和絕緣層脫離并翻折。翻折前的絕緣屏蔽層斷口與應(yīng)力錐部分的搭接位置如圖1中位置1 所示，而設(shè)計的正確搭接位置應(yīng)該在圖1中位置2 處。

圖1 應(yīng)力錐與絕緣屏蔽層斷口搭接情況實物

經(jīng)現(xiàn)場及解剖鑒定發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力錐與絕緣屏蔽層斷口搭接位置與設(shè)計位置偏差過大是導(dǎo)致本次事件的主要原因。

經(jīng)測量，應(yīng)力錐半導(dǎo)電部分與絕緣部分的分界線(位置3)與電纜絕緣屏蔽層斷口(位置1)實際搭接約10 mm，實際搭接位置(位置1)與設(shè)計搭接位置(位置2)偏差約30 mm，臨近應(yīng)力錐設(shè)計允許臨界位置。

安裝人員在套入整體預(yù)制橡膠絕緣件之前，沒有在電纜上做好定位標(biāo)記，或者標(biāo)記尺寸不正確，導(dǎo)致套入過深，絕緣屏蔽層斷口與應(yīng)力錐搭接位置比正確位置靠上。絕緣屏蔽層斷口附近是應(yīng)力最集中的位置，應(yīng)力錐中半導(dǎo)電部分的形狀是根據(jù)該位置周圍各處場強情況對應(yīng)設(shè)計的，按照正常尺寸搭接，才能夠準(zhǔn)確實現(xiàn)應(yīng)力控制。當(dāng)尺寸搭接錯誤，應(yīng)力錐控制場強的效果變差，絕緣屏蔽層斷口附近的應(yīng)力仍較為集中，在長期運行過程中，該位置絕緣逐漸劣化，最終導(dǎo)致徑向擊穿。

2.2 吊裝問題

某年7 月，110 kV Q 線B 相故障，巡視發(fā)現(xiàn)Q 線1 號電纜終端塔B 相上終端擊穿。110 kV Q線電纜段起點為站內(nèi)終端，終點為1 號終端塔，電纜長度1 020 m。故障終端采用有尾管的干式柔性終端。

處在三角形OAB區(qū)域的P6，是一種低成本低功能的價值溢出狀態(tài)，表明高校較少的資源投入得到了遠高于其投入的回報，需要鼓勵和加大投入，使其保持這樣高效率的狀態(tài)。

將故障終端從塔上卸下，發(fā)現(xiàn)終端應(yīng)力錐位置有擊穿痕跡，整體預(yù)制橡膠絕緣件末端部分燒毀。

對故障終端進行解剖，發(fā)現(xiàn)故障位置位于絕緣屏蔽層斷口附近，斷口以下的絕緣屏蔽層已與絕緣層脫離，應(yīng)是故障瞬間高溫導(dǎo)致斷口處絕緣屏蔽層和絕緣層脫離。脫離前的絕緣屏蔽層斷口位置如圖2 中位置1 所示，而設(shè)計的正確搭接位置應(yīng)該在位置3，電纜絕緣屏蔽層斷口的位置比設(shè)計正確位置下移約35 mm，甚至低于應(yīng)力錐內(nèi)部凹槽下沿，即應(yīng)力錐半導(dǎo)電部分未搭接上電纜本體絕緣屏蔽層斷口。

經(jīng)現(xiàn)場及解剖鑒定發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力錐與電纜絕緣屏蔽層斷口錯位是導(dǎo)致本次事件的主要原因。絕緣屏蔽層斷口附近是場強最集中的位置，因此需要利用應(yīng)力錐來實現(xiàn)場強控制，而此終端的應(yīng)力錐半導(dǎo)電部分沒有搭接上電纜絕緣屏蔽層斷口。絕緣屏蔽層斷口附近場強集中，在長期運行過程中，該位置絕緣逐漸劣化，最終導(dǎo)致徑向擊穿。

經(jīng)測量，電纜絕緣屏蔽層剝切尺寸與工藝要求一致，因此可以排除制作工藝錯誤導(dǎo)致終端應(yīng)力錐的半導(dǎo)電部分沒有搭接上電纜絕緣屏蔽層斷口的可能性。

該終端上塔吊裝時采用電纜護套牽引方式，即吊裝過程中主要由電纜護套承受上塔牽引力作用，電纜終端塔呼程高30 m，B 相終端距地面高度約為38 m。對于截面積為1 200 mm2的單芯銅芯電纜，每米質(zhì)量約為17 kg，電纜終端約30 kg。

通過計算可知電纜及終端吊裝重量為6 623 N（質(zhì)量676 kg），采用電纜護套牽引方式吊裝時的金屬電纜鋁護套因受力會發(fā)生彈性變形，造成鋁波紋護套有一定程度的延展(約為0.2 %)。同時，因為鋁護套與纜芯連接不密實，存在縫隙，吊裝時鋁護套會發(fā)生滑動。

而該終端為帶有尾管的干式柔性終端，其橡膠絕緣件尾端內(nèi)部設(shè)計有凹槽，容納尾管，使尾管上沿正好可以抵在凹槽下沿，使絕緣件無法下滑。當(dāng)鋁護套出現(xiàn)延展，并與纜芯產(chǎn)生滑動時，鋁護套會通過金屬尾管推動整體預(yù)制橡膠絕緣件向頂部壓縮，造成安裝尺寸發(fā)生變化。

吊裝導(dǎo)致應(yīng)力錐錯位的情況，不只出現(xiàn)在帶有尾管的干式柔性終端，在實際工作中，沒有尾管的干式柔性終端也出現(xiàn)過類似情況。

3 防范措施

結(jié)合以上現(xiàn)場案例，針對戶外干式柔性終端在制作和吊裝過程中可能引起缺陷和故障的常見問題，提出以下防范措施。

1) 全面加強附件安裝質(zhì)量管理，充分發(fā)揮監(jiān)理人員的職責(zé)，明確附件安裝責(zé)任劃分、人員資質(zhì)要求、現(xiàn)場裝備要求、現(xiàn)場準(zhǔn)入要求、附件制作要求、檔案管理以及考核評價規(guī)定。嚴(yán)格審查附件安裝人員資質(zhì)，安排合理工期，關(guān)鍵環(huán)節(jié)需錄制影像資料存檔或派專人旁站監(jiān)督。建立合格的服務(wù)商和優(yōu)秀附件制作人員名單，減少因安裝質(zhì)量而造成的跳閘事件。

2) 運維單位嚴(yán)把驗收關(guān)，嚴(yán)格按照規(guī)程要求開展各項交接試驗，制訂驗收卡，詳細列出驗收要點，驗收人員需逐項檢查并作出評價，并將驗收卡留檔備查。加強用戶自建項目隱蔽工程的驗收，關(guān)鍵環(huán)節(jié)不能提供影像資料的需進行返工。

3) 對于整體預(yù)制終端，應(yīng)采用多點固定式吊裝方式進行吊裝。多點固定式吊裝方式主要受力物體為電纜線芯，為防止吊裝過程中接線端子脫落而導(dǎo)致電纜掉落，在電纜終端尾部及電纜本體處各剛性固定一個點。多點固定式吊裝工具由吊環(huán)、吊裝桿、電纜固定夾、高強度螺栓組成，為全預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架，很好地解決了高落差、大截面電纜的吊裝問題，尤其是干式柔性終端地面制作后吊裝造成電纜金屬護套彈性變形和延展問題。

4) 為避免戶外干式柔性終端安裝高度過大導(dǎo)致電纜外護套和鋁波紋管拉伸變形，禁止使用超高塔型，吊裝前做好安裝標(biāo)記，吊裝后復(fù)核尺寸，防止出現(xiàn)較大移位。另外，建議吊裝后再進行電纜主絕緣交流耐壓試驗。

4 結(jié)論

介紹了有尾管和無尾管兩種干式柔性電纜終端的結(jié)構(gòu)，結(jié)合兩起現(xiàn)場案例，分析了干式柔性電纜終端出現(xiàn)缺陷或故障的一些原因。

1) W 線C 相電纜終端擊穿，原因是安裝過程中應(yīng)力錐與電纜絕緣屏蔽層斷口搭接過深。

2) Q 線B 相電纜終端擊穿，原因是吊裝過程中應(yīng)力錐與電纜絕緣屏蔽層斷口錯位。

針對以上問題，提出采用加強附件安裝質(zhì)量管控、多點吊裝以及避免采用超高塔型等措施，盡可能避免戶外干式柔性終端出現(xiàn)缺陷和故障。