电缆终端头故障分析与预防措施

我县随着城网改造工程深入开展，为施工方便、减少线走廊的占地面积，提高供电的可靠行，在变电站10kV线路出线段，工业园区客户10kV供电线路进线段，城镇10kV配电线路、箱式变10kV电源进线等，都设计选用了YJLV22～8.7/15kV橡塑绝缘电力电缆供电。电缆终端头早期配用热缩终端头，后期配用冷缩终端头，但电缆线路投入运行3～5年后，电缆终端头每年都多次发生过故障，造成变电站或线路分段开关跳闸。直接影响了10kV城网供电的可靠性。

为了吸取故障教训，经运行人员、电缆终端头制造人员、销售单位共同研究探讨，分析了发生故障的原因，并提出了防止故障的技术措施，以便和大家共同探讨。

一、电缆终端头发生故障的情况

1.电缆终端头故障情况的比较

在水泥电杆上安装运行的户外10kV电缆终端头发生故障的数量较多。其中电缆终端头距电杆和线路导线梯接点距离较小，使三相冷缩管弯曲受力，这样设计安装的电缆终端头在冬季和初春温度较低的情况下运行最容易发生故障，从电缆终端头型号比较，热缩电缆终端头较冷缩电缆终端头发生故障的数量较多。

在变电站10kV配电室内、电缆线路电缆分支箱、箱式变内，10kV户内电缆终端头运行中却很少发生故障。另外，在城网安装运行的电缆终端头较农村10kV电网故障率也较高。

2.电缆终端头故障损坏情况。电缆终端头在运行中发生故障时，一般是先引起10kV系统单相接地，短时间后扩大为两相或三相短路故障，造成线路断路器跳闸。故障后经检查，发现电缆终端头已烧坏。烧坏部位是从终端头的指套起至户外终端(防雨裙)之间，将两相或三相的冷塑管，绝缘体烧坏，暴露出芯线也被烧伤，其中接地故障相烧伤最严重。冷缩电缆终端头故障后损坏情况如图所示：

二、电缆终端头故障原因分析

1.运行环境的影响

杆上安装运行的户外电缆终端头，常年受风、雨、雪、雷电的侵袭及温度诸因素的影响，经多年运行后，使绝缘老化而损坏。室内，箱内安装运行的户内电缆终端头不受上述环境的影响，绝缘不易老化，所以很少发生故障。杆上户外电缆终端头在电缆线路的首段。首先受到雷电过电压的侵袭，当避雷器放电时，雷电流通过地线接地装置流入大地，会在接地装置的电阻上产生压降，如果电缆接地装置的电阻大于10Ω。产生的压降较大，加上避雷器的残压，会加在电缆芯线至终端头的绝缘体上，会使相线绝缘放电击穿。而室内户内电缆终端头在电缆线路的末端，它和变压器安装的避雷器公用一个接地装置，变压器接地装置的接地电阻一般小于4Ω。避雷器放电时，放电电流在接地装置上产生的压降小。所以户内电缆终端头不易因过电压发生故障。另外，因电缆线路有防止雷电压的作用，所以电缆分支箱内的户内电缆终端头，虽然没有设计安装10kV避雷器，也很少发生故障。

2.施工现场环境的影响

户外电缆终端头的制造，必须在天气晴朗、空气干燥，相对湿度在70%以下时进行，更不能在雨天、雪天进行，如果在空气湿度大于70%的环境下制造，终端头的配套材料和绝缘体表面都会附有水气，冷缩管收缩后，管内部和电缆绝缘体表面凝结的水气，在电场作用下就会产生树枝劣化。运行中，在高温和交流电场作用下逐步向电树枝转移，这势必降低冷缩管內界面绝缘强度形成内闪，直到绝缘击穿造成故障。另外，在制造终端头过程中，如果施工现场有飞扬的灰尘或纸屑，或手戴有杂质不干净的手套，剥电缆外护套、铠装、内衬套、铜屏蔽，外半导层等工作时，有害尘埃沾染到配套材料和绝缘体表面，外半导层又没用清洁纸清洁干净，从而在运行中使配套材料和绝缘体界面爬行放电，导致纵向击穿电缆绝缘，造成故障。

3.制造工艺技术水平的影响

电缆终端头制造工艺标准要求严格，它应由具有制造经验技术较高的专职人员进行。否则会影响制造质量。

剥切电缆的外护套，钢铠和内衬层、铜屏蔽、外半导层时，剥去和保留的尺寸不符合厂家要求。半导层是均匀电缆绝缘体表面电场的，三相保留和剥除尺寸要求一致，剥切时可能伤及绝缘体和线芯。制造中缠填充胶、缠自粘带、半导电带等层数不够。最重要的是固定密封管，密封管和端子间有间隙时，但没有用密封胶密封好，同时也没用密封胶密封好冷缩指套，都会从这两处进潮气、进水，降低了终端头的绝缘水平。电缆终端头制造好后，有没有做20HZ——300HZ谐振耐压试验，一些制造缺陷没有发现处理。以上制造中存在的缺陷，都会给运行留下故障隐患，影响电缆终端的安全运行。

4.设计安装不当的影响

杆上设计安装的电缆终端头，距杆和线路导线或刀闸接线点距离较近，接线后三相冷缩管严重弯曲受力，有的几乎接近水平，使户外终端起不到防雨作用，容易从冷缩指套处进水，冷缩管直径有随导线芯线直径变化而变化的特点，(热缩管不能)，但由于冷缩管严重弯曲受力，就不能随导线直径变化而变化。长期弯曲可能使冷缩管变形产生裂纹，使冷缩管和绝缘体之间形成间隙，当间隙内存有水气时，到了冬季温度较低时，会在绝缘体和冷缩管内部表面凝结成冰层，这样就降低了冷缩终端头管内绝缘强度，在交流电场作用下形成内闪，致使某相绝缘击穿放电，所以这样设计安装的电缆终端头在冬季和初春温度较低的情况下运行很容易发生故障。

5.系统对地电容电流的影响

在中性点不接地系统中，运行经验证明，由水泥电杆和电缆组成的10kV线路，当系统发生单相接地时，接地点流过的电容电流为10A或以上时，在接地点产生的电弧就不会自行熄灭。还会引起系统过电压，使故障范围扩大，造成交联电缆绝缘击穿，引起短路故障。

涿鹿110kV站10kV系统，主要对涿鹿镇和工业园区客户供电。城网改造后10kV电缆线路增加，经计算10kV接地电容电流已达到10A培以上，所以当城网10kV电缆终端发生单相接地故障时，还会引起相间短故障，造成开关跳闸。而农村变电站10kV系统因接地电容电流少，所以很少发生因电缆终端头故障引起相间短路。

三、防止电缆终端头故障的技术措施

1.要求电缆及电缆终端头制造厂，产品要保证质量，并做好售后服务工作，协助客户做好维护和管理工作，客户购定10kV电缆时，要选择信得过的厂家。

2.提高电缆终端头的制造工艺水平

制造电缆冷缩终端头，要按照厂家制造说明书要求，按剥切和保留的尺寸和12项制造程序(略述)一次连续完成。主要制造程序有：

(1)固定冷缩管

先量冷缩管端头到线芯端部距离E=B+Cmm，B=250mm，C=端子压接深度mm，如果E小于B+C，则切除多余冷缩管，切除时先用胶带环绕固定然后环切，切工不能留刀口，严禁轴向切割;如果E大于B+C,则锯除多余的线芯。

(2)剥铜屏蔽，外半导层

距冷缩管端10mm保留铜屏蔽，其余剥除。从铜屏蔽端保留15mm半导层，其余剥除，按端子深度C切除各相绝缘。将外半导电层及绝缘体末端用刀具切成倒角，按原相色缠绕相色条，按照冷缩终端的长度D=285mm安装限位线。

(3)绕半导电带

搭接半导电层及冷缩管端口各5mm，在铜屏蔽上缠绕半导电自粘带。检查绝缘体表面有无刀痕及导电颗粒，如有则用砂带打磨光滑，后用清洁纸清洁绝缘体。清洁时，从绝缘体起，撸到半导电层，且不可来回擦。等清洁剂风干后，将硅脂膏均匀多涂抹到绝缘体表面。

(4)固定冷缩终端，并将端子插上并压接

(5)固定密封管

用填充胶将端子压接部位的间隙和压痕缠平，从最上一个伞裙至整个户外终端填充胶再缠绕一层密封胶，终端上除密封胶外还要缠绕一层pvc带，如果密封管和端子间有间隙，可把密封管翻卷过来，在端子上缠一些密封胶后再把密封管翻卷回来，防止从此处进水。

(6)密封冷缩指套

将指套大口端连地线一起翻卷过来，用密封胶将地线连同电缆外护套一起缠绕，然后将指套翻卷回来，用扎线将指套外的地线绑牢，按12项程序安装完毕。

尽管按照上述制造方法，可保终端头合格。但为了万无一失，还应进行绝缘电阻和交流谐振耐压试验，实验值按2U0，(U0交流橡塑绝缘电缆的额定相电压。)为了防止试验时损坏橡塑电缆绝缘，规程规定不允许做直流耐压试验。

近几年，我分公司老职工逐渐退休，已缺少电缆终端头制造专职人员，目前新建电缆线路和故障后重新制造的电缆终端头，都委托销售单位派员制造，分公司派员配合，也为了培养新专职人员，这办法已起得比较好的效果。

3.提高户外电缆终端头的设计和安装质量

从沟道引出地面的电缆在杆上敷设需穿镀辟钢管保护，钢管顶部需要封堵。钢管和电缆终端头用角钢支架和水泥杆固定，为不影响登杆工作，钢管和电缆距电杆表面不小于300mm，并和梯接点导线或刀闸中相垂直。电缆终端头指套距梯接点为1500mm左右，大于1500mm距离的引出线应加绝缘支持点。终端头三相冷缩管之间夹角为15度左右，垂直伸出不得弯曲受力。从端子处再用防老化绝缘线用并沟线夹，设备线夹和线路导线或刀闸固定连接，终端头应安装10kV氧化锌避雷器，避雷器接地线、电缆钢铠，铜屏蔽，钢管接地线共同和接地装置接地引线相连可靠接地。独立的接地装置接地电阻值不大于10Ω。

4.装设自动跟综补偿的消弧线圈

涿鹿110kV站10kV两段母线上，原来没有设计安装10kV消弧线圈。该站随着10kV电网电缆线路的增加，经计标10kV三相对地的电容电流已超过10A，常因电缆终端头发生单相接地，引起相间短路断路器跳闸。

为防止故障再次发生，2012年9月份在涿鹿110kV站两段10kV母线上，分别设计安装了户外式10kV接地变和一套自动跟踪补偿的10kV消弧线圈。经调整试验合格后，现已投入了运行，以达到10kV系统发生单相接地时，消弧线圈产生感性电流，补偿对地的电容电流，使接地点电容残流变小。接地点的电弧就会自行熄灭。起到了保护电缆线路安全运行降低故障跳闸率的效果。