高壓冷縮電纜終端頭制作和交流耐壓試驗(yàn)中有關(guān)問題的探討
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譚志堅(jiān)
（中國(guó)電子系統(tǒng)工程第三建設(shè)有限公司成都610081）
摘要：本文通過闡述高壓冷縮電纜終端頭制作工藝和系統(tǒng)的交流耐壓試驗(yàn)方法，對(duì)高壓電纜和高壓冷縮電纜終端頭的絕緣問題、原因的查找以及處理方法進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：高壓冷縮 電纜終端頭 交流耐壓
中圖分類號(hào)：TM855 文章編號(hào)：1002-3607 (2016) 04-0044-05
1前言
現(xiàn)代電力系統(tǒng)中越來越多的使用到如YJV22-8.7/15-3×240mm2.YJV62-8.7/15-1×400mm2這樣的交聯(lián)高壓電纜，其電纜絕緣水平的高低是影響電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵
因素。而高壓電纜敷設(shè)時(shí)電纜終端頭的制作質(zhì)量又與電纜絕緣水平息息相關(guān)。鑒于冷縮型電纜終端頭具有安裝簡(jiǎn)便，耐壓高（可達(dá)36kV），不需要加熱，使用壽命長(zhǎng)和良好的絕緣、防水防潮效果等特點(diǎn)。因此在高壓電纜施工中用冷縮工藝進(jìn)行高壓電纜終端頭的制作，并選用交流耐壓試驗(yàn)方法檢查高壓電纜本身和高壓冷縮電纜終端頭的制作過程中出現(xiàn)的問題、產(chǎn)生的原因，然后提出解決問題的方法，問題以得到及時(shí)處理，最后保證大批量的高壓冷縮電纜終端頭一次耐壓試驗(yàn)成功，系統(tǒng)驗(yàn)收合格，保證系統(tǒng)后期的用電安全，避免較大的經(jīng)濟(jì)損失。
2高壓冷縮電纜終端頭
冷縮電纜終端頭是利用彈性體材料（如硅橡膠和乙丙橡膠）經(jīng)注射硫化成型，再經(jīng)擴(kuò)徑，襯以塑料螺旋支撐物構(gòu)成冷縮管的電纜附件�，F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，在常溫下將冷縮管套在經(jīng)處理
后的電纜終端，抽出其內(nèi)部的塑料螺旋支撐物，依靠彈性回縮力套管會(huì)自動(dòng)壓緊在電纜絕緣上。冷縮電纜終端頭的適用電壓等級(jí)從10kV到35kV。由于區(qū)別于熱縮電纜附件需用火加熱收縮，故將采用冷縮工藝制作的電纜頭稱為高壓冷縮電纜終端頭。
2.1高壓冷縮電纜終端頭特點(diǎn)
高壓冷縮電纜終端頭與熱縮電纜終端頭相比，具有安裝簡(jiǎn)便，耐壓高（可達(dá)36kV），不需要加熱，與電纜始終保持同步熱脹冷縮，能有效控制電纜頭縱向和徑向收縮，環(huán)向壓力均勻，線芯可于安裝后調(diào)整，以及良好的絕緣、防水防潮效果，使用壽命長(zhǎng)，安全可靠的特點(diǎn)。克服了熱縮材料在電纜運(yùn)行時(shí)，因熱脹冷縮而產(chǎn)生的熱縮材料與電纜本體之間的間隙的缺點(diǎn)。
2.2冷縮頭原理
利用冷縮管的收縮性，使冷縮管與電纜完全緊貼，同時(shí)用半導(dǎo)體自粘帶密封端口，從而達(dá)到良好的絕緣、防水和防潮性能。
2.3高壓冷縮電纜終端頭制作工藝
高壓冷縮電纜終端頭的制作主要分為施工準(zhǔn)備→剝外護(hù)套、鋼鎧和內(nèi)襯層→固定鋼鎧地線→纏填充膠、固定銅屏蔽地線→纏自粘帶、固定冷縮指套→固定冷縮管→剝銅屏蔽、外半導(dǎo)電層→繞半導(dǎo)電帶、固定冷縮終端→固定密封管→測(cè)試等工藝流程，如圖1～圖7所示。
2.4高壓冷縮電纜終端頭制作要求
(1)施工前備好機(jī)具，做好操作人員培訓(xùn)。制作前，嚴(yán)格執(zhí)行先技術(shù)、安全交底再試做，在試件耐壓合格后，方可進(jìn)行高壓冷縮電纜終端頭的正式制作。作業(yè)人員必須掌握一定的本專業(yè)作業(yè)技能及《電業(yè)安全工作規(guī)程》要求，持證上崗，嚴(yán)禁無(wú)證違章操作。進(jìn)入特殊部位作業(yè)人員，必須填寫工作票，且至少兩人。
(2)材料準(zhǔn)備和檢查工作。由項(xiàng)目部電氣技術(shù)人員進(jìn)行材料計(jì)劃編制，公司材料部門按照采購(gòu)程序提前進(jìn)行廠家篩選及供方評(píng)價(jià)，擇優(yōu)選擇供貨廠家，并實(shí)施采購(gòu)，組織材料進(jìn)場(chǎng)。材料進(jìn)場(chǎng)后先進(jìn)行材料報(bào)驗(yàn)，合格后方可使用。高壓冷縮終端的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接決定了高壓冷縮電纜終端頭的合格率，要特別重視。
(3)高壓冷縮電纜終端剝切操作時(shí)要做好屏蔽層的防護(hù)并保證剝除尺寸符合規(guī)定，以免造成二次施工，高壓冷縮電纜終端剝除尺寸見表1：
(4)高壓冷縮電纜終端頭制作前，應(yīng)先對(duì)電纜編號(hào)、電纜受潮情況、電纜終端組件與電纜型號(hào)規(guī)格是否一致進(jìn)行檢查，并對(duì)高壓電纜進(jìn)行絕緣測(cè)試，合格后，才能制作高壓冷縮電纜終端頭。
(5)高壓冷縮電纜終端頭制作必須在干燥的環(huán)境中進(jìn)行，且保證作業(yè)環(huán)境清潔、無(wú)飛揚(yáng)的紙屑和灰塵。平均環(huán)境低于00C時(shí)，電纜應(yīng)預(yù)熱后再進(jìn)行電纜頭的制作。制作時(shí)，施工場(chǎng)地要保證充足的照度。
(6)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)10kV高壓電機(jī)的接線位置特點(diǎn)，冷縮頭制作前，需要先將冷縮頭制作的操作平臺(tái)進(jìn)行固定，清除周圍雜物，以防止人員跌倒，確保操作人員安全及防止因人員跌倒或者雜物損傷冷縮管（冷縮管為易損傷件）。
(7)高壓冷縮電纜終端頭制作完成后，投入生產(chǎn)運(yùn)行前必須按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范和規(guī)程、制造生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每根高壓電纜及高壓冷縮電纜終端頭進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，以發(fā)
現(xiàn)高壓電纜本身質(zhì)量是否符合相關(guān)規(guī)范、技術(shù)要求。高壓冷縮電纜終端頭制作過程中出現(xiàn)的問題和原因分析，并提出相應(yīng)辦法進(jìn)行及時(shí)處理，保證用電安全、減小損失。
2.5 高壓冷縮電纜終端頭制作的注意事項(xiàng)
(1)高壓冷縮電纜終端頭制作應(yīng)避免電纜內(nèi)部受潮或進(jìn)水，一旦發(fā)現(xiàn)破損、劃傷、刺穿或鋼鎧外露處時(shí)必須做好標(biāo)記或記錄，及時(shí)處理缺陷。
(2)高壓電纜敷設(shè)后要及時(shí)進(jìn)行電纜終端頭的制作和安裝，且整個(gè)高壓電纜系統(tǒng)投運(yùn)前按照規(guī)程做好交接試驗(yàn)。時(shí)間間隔較長(zhǎng)未運(yùn)行的高壓電纜系統(tǒng)重新投運(yùn)前也要進(jìn)行交接試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后才能投運(yùn)。
3交流耐壓試驗(yàn)
交流耐壓試驗(yàn)是測(cè)試高壓電纜系統(tǒng)絕緣強(qiáng)度的常用方法。通過對(duì)高壓電纜系統(tǒng)的交流耐壓試驗(yàn)，來發(fā)現(xiàn)和判斷高壓電纜和高壓冷縮電纜終端頭是否符合制造單位出廠報(bào)告的數(shù)據(jù)以
及是否能保障正常運(yùn)行。該方法的優(yōu)點(diǎn)是交流耐壓試驗(yàn)等效性好，在交流電壓作用下，絕緣內(nèi)部電壓按電容分布，與電纜實(shí)際運(yùn)行情況相符，更能有效發(fā)現(xiàn)電纜絕緣缺陷。
3.1耐壓試驗(yàn)前檢查工作
交流耐壓試驗(yàn)前必須做好試驗(yàn)設(shè)備選型和各項(xiàng)檢查工作，合格后才能進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。主要包括：
(1)用干燥、清潔的軟布，擦凈電纜頭和接線母排端子上的污垢；
(2)電纜終端頭上的冷縮護(hù)套是否有破損，是否完全包裹住電纜；
(3)接頭處是否有過熱，流油，冒膠等現(xiàn)象；
(4)查看確認(rèn)電纜是否存在二次破壞（如因敷設(shè)電纜時(shí)導(dǎo)致電纜的劃傷露鎧或二次修復(fù)后的破損處），保持電纜溝或電纜隧道干燥、通風(fēng)、防水；
(5)電纜路徑的監(jiān)視保護(hù)，避免因?yàn)殡娎|破裂導(dǎo)致人員觸電；
(6)電氣核相，用萬(wàn)用表測(cè)試U、V、W三相兩端是否接線正確；
(7)測(cè)量前準(zhǔn)備一手資料的紀(jì)錄，包括時(shí)間、地點(diǎn)、測(cè)試電纜規(guī)格型號(hào)、電纜編號(hào)、電纜長(zhǎng)度、溫度、起點(diǎn)和終點(diǎn)、額定電壓、相間和相對(duì)地的絕緣電阻或耐壓值、測(cè)量?jī)x器的型號(hào)等；
(8)測(cè)量前檢測(cè)電氣室內(nèi)的接地裝置是否有效、是否達(dá)到要求的電阻值，以便于電氣測(cè)試設(shè)備的正常接地和有效接地。
3.2交流耐壓試驗(yàn)的具體方法和步驟
通過對(duì)某工程項(xiàng)目110kV變電站內(nèi)10kV高壓柜出線至用戶側(cè)的六根YJV62-8.7/15-1×400電纜并聯(lián)運(yùn)行線路及高壓冷縮電纜終端頭的耐壓試驗(yàn)分析，闡明了交流耐壓試驗(yàn)方法和步驟。
3.2.1電纜絕緣電阻測(cè)量
交流耐壓試驗(yàn)前先測(cè)量電纜絕緣電阻，并做好記錄。用2500V兆歐表依次測(cè)量各相線芯對(duì)其他兩相及金屬護(hù)套的絕緣電阻，金屬護(hù)套及被測(cè)試相線芯接地。測(cè)量前將被測(cè)線芯接地，使其充分放電，放電時(shí)間為2~ 5min。測(cè)量時(shí)待兆歐表指針穩(wěn)定后再讀取數(shù)值，作為電纜的絕緣電阻值(電纜絕緣電阻值不小于10MQ．km)。按照此步驟，依次測(cè)試其他兩相。絕緣電阻測(cè)量合格后，才能進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。
3.2.2串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)接線
耐壓試驗(yàn)按試驗(yàn)接線原理圖連接試驗(yàn)接線，并保證試驗(yàn)過程中良好接地（見圖8）。
3.2.3試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算
以10kV 1x400mm2交聯(lián)聚乙烯電纜為例進(jìn)行試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算。根據(jù)《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》GB50150-2006中18.0.5的規(guī)定，試驗(yàn)電壓為2.5Uo( 21.75kV)，試驗(yàn)時(shí)間為5min。由于諧振頻率在20~ 300Hz范圍內(nèi)，考慮到單相兩芯的試驗(yàn)要求，對(duì)諧振電抗器的參數(shù)做如下選型：
交流耐壓試驗(yàn)中諧振電抗器額定電壓為27kV，每臺(tái)額定電感量為85H，額定最大工作電流為1.0A，分壓器額定電壓為200kV，變比為12000：1，電容量為500PF±5%。
(1)諧振頻率計(jì)算
3.2.4交流耐壓試驗(yàn)
試驗(yàn)部位在受電端處的配電柜，試驗(yàn)設(shè)備采用變頻串聯(lián)諧振試壓裝置帶固定電抗器，試驗(yàn)電壓為工頻25倍U o( 21.75kV)，時(shí)間為加壓5min。試驗(yàn)電纜長(zhǎng)度為1000m，相對(duì)較長(zhǎng)，
試驗(yàn)設(shè)備中諧振電抗器有四個(gè)，一個(gè)諧振電抗器的有效距離為500m（根據(jù)電抗器的型號(hào)和電纜數(shù)據(jù)判斷）。試驗(yàn)電抗器采用四節(jié)并聯(lián)組成串聯(lián)諧振回路，實(shí)現(xiàn)單相兩根單芯電纜2000m
并聯(lián)進(jìn)行試壓（見圖9）。需注意的是：試驗(yàn)A相時(shí)，非測(cè)試相B、C相短接與電纜鋼鎧可靠接地；電抗器輸出端與高壓分壓器輸入端并聯(lián)后與電纜測(cè)試相A相連接，測(cè)試相A相與非測(cè)試相B、C相屏蔽層連接并與電纜鋼鎧可靠接地。按照試驗(yàn)步驟，A、B、C相依次測(cè)試。
3.3交流耐壓試驗(yàn)注意事項(xiàng)
(1)施加在電纜上的試驗(yàn)電壓值，在耐壓時(shí)間內(nèi)，電壓偏差不能超過試驗(yàn)電壓值的±3%。
(2)試驗(yàn)設(shè)備的系統(tǒng)接地與被試驗(yàn)物品的系統(tǒng)接地均應(yīng)可靠。
(3)耐壓試驗(yàn)裝置的升壓裝置周圍必須用警示帶隔離出安全距離，并派專人看守，任何人不得經(jīng)過（最小安全距離為0.7m），做好對(duì)人員和設(shè)備的保護(hù)。
(4)試驗(yàn)設(shè)備中的電抗器設(shè)備一定要保證有效的絕緣距離。
(5)交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)電壓應(yīng)從低值開始(不超過試驗(yàn)電壓的40%)，平穩(wěn)升壓至試驗(yàn)電壓，維持5min耐壓時(shí)間后，再降低電壓至試驗(yàn)電壓的40%，然后關(guān)掉電源。試驗(yàn)過程中，不能在高壓狀態(tài)下突然切斷電源，否則會(huì)出現(xiàn)過電壓。
(6)耐壓試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)再次測(cè)量電纜絕緣電阻，并做好記錄。耐壓試驗(yàn)前后，絕緣電阻測(cè)量無(wú)明顯變化。
(7)交流耐壓試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)電纜的絕緣有一定程度的損壞，屬于破壞性試驗(yàn)，應(yīng)盡量少對(duì)電纜作此試驗(yàn)。同時(shí)交流耐壓試驗(yàn)只能在絕緣缺陷已發(fā)展到較嚴(yán)重程度，才能以擊穿破壞的形式反映出來，不能明顯的揭示絕緣缺陷的性質(zhì)和根源。
對(duì)存在微小缺陷的電纜，若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，當(dāng)U o工頻電壓持續(xù)24h后，會(huì)產(chǎn)生負(fù)荷累積效應(yīng)，導(dǎo)致電纜缺陷處的熱擊穿。
3.4交流耐壓試驗(yàn)結(jié)果
按照試驗(yàn)步驟依次對(duì)電纜各相線芯測(cè)試完畢后，做好試驗(yàn)記錄，并填寫電力電纜交接試驗(yàn)報(bào)告（見表2），得出試驗(yàn)結(jié)論。
如果試驗(yàn)過程中未發(fā)生放電擊穿現(xiàn)象，則試驗(yàn)通過，電纜和電纜終端頭合格。
4 交流耐壓試驗(yàn)中查出的系統(tǒng)問題與排除
(1)在試驗(yàn)過程中，聽到有“吱吱”的放電聲，于是沿線檢查發(fā)現(xiàn)了聲音源，通過仔細(xì)查看，發(fā)現(xiàn)該處的電纜出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象（見圖10）。
通過觀察電纜外觀，分析原因如下：
1)電纜內(nèi)護(hù)層可能由于鋼鎧在組盤、運(yùn)輸、敷設(shè)施工過程中被損壞或刺穿。
2)電纜本身的內(nèi)護(hù)層存在缺陷，存在微小氣隙。
3)電纜的鋼鎧接地存在間斷處或有損壞，導(dǎo)致放電不良好或未起到放電作用（單芯
電纜接地采用鋼鎧接地）。通過對(duì)出現(xiàn)這些問題的電纜增設(shè)電纜中間接頭的方式，解決了電纜耐壓無(wú)法達(dá)到試驗(yàn)電壓值的問題。
(2)在試驗(yàn)過程中，電壓在升壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓升壓到10kV時(shí)，無(wú)法繼續(xù)上升，檢查耐壓設(shè)備的參數(shù)設(shè)置，發(fā)現(xiàn)無(wú)誤，又繼續(xù)檢查耐壓設(shè)備各部分的連線，發(fā)現(xiàn)電抗器的一端插頭未按插至正常工作位�；謴�(fù)后，上升到指定電壓。
(3)當(dāng)試驗(yàn)電壓上升到20kV時(shí)，耐壓設(shè)備的電抗器發(fā)出“吱吱”的放電聲，立即降下電壓，斷開電源后進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)有一只諧振電抗器下面的木板有放電痕跡，通過電氣調(diào)試專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，懷疑是放電的電抗器對(duì)地絕緣距離不夠，后將電抗器的連線梳理，并將底部放置0.2m高度的絕緣墊塊，升壓就達(dá)到了規(guī)定值21.75kV。
(4)在試驗(yàn)過程中，電纜雖達(dá)到了試驗(yàn)電壓( 21.75kV)，但聽到發(fā)出“嗡嗡”的聲音很大，降下電壓，斷開電源，經(jīng)過對(duì)電纜的接地檢查和調(diào)試專業(yè)人員的判斷，可能是電纜的三叉頭的接地接頭制作不好，打開電纜的三叉頭，發(fā)現(xiàn)三叉頭的鍍錫銅編織帶連接處，鋼鎧絕緣層未完全除凈，不能充分接觸。對(duì)鋼鎧殘留絕緣層再次剝除后，重新升壓，異響明顯減弱。
(5)試驗(yàn)過程中，當(dāng)施加電壓升至接近試驗(yàn)電壓時(shí)，電壓上升速度太快并伴有較大的電壓波動(dòng)，導(dǎo)致電壓保護(hù)動(dòng)作，試驗(yàn)必須重新開始。通過分析，調(diào)整電壓保護(hù)值可以提高試驗(yàn)的穩(wěn)定性，但電壓保護(hù)值設(shè)定過大，不利于設(shè)備的安全運(yùn)行。根據(jù)R-L-C電路的頻率特性曲線，選擇偏離諧振頻率進(jìn)行升壓，既降低了電壓上升速度，也對(duì)設(shè)備很好的起到了過電壓保護(hù)的作用。
5結(jié)語(yǔ)
通過項(xiàng)目案例證明，在高壓電纜敷設(shè)中采用冷縮工藝制作的高壓電纜終端頭，通過與高壓電纜系統(tǒng)一起進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，驗(yàn)收合格率達(dá)到100%，耐壓全部一次通過。因此，只要在高壓冷縮電纜終端頭的制作過程中嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范及工藝要求，嚴(yán)把材料及人員技能關(guān)，做好方案編制、交底、培訓(xùn)工作，嚴(yán)格執(zhí)行“三檢、三查”制度來組織施工，就能保證高壓冷縮電纜終端頭100%的合格，耐壓試驗(yàn)一次通過，整個(gè)系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。
