電纜終端是電纜線(xiàn)路的重要環(huán)節，是安裝在電纜末端，用以保證電纜線(xiàn)路與電力系統其他部分的氣體連接，并保持絕緣至連接點(diǎn)的裝置。電纜終端結構的變化引起絕緣性能下降是造成一般電纜終端炸裂損壞的主要原因。下面就一起10kV交聯(lián)電纜終端頭爆炸事故討論一下如何防護才能減少電纜終端發(fā)生爆炸事故？

1.事故經(jīng)過(guò)概述

某公司開(kāi)閉所巡檢人員聽(tīng)到異常聲響，檢查發(fā)現開(kāi)關(guān)柜內電纜終端頭爆炸、著(zhù)火。采用的是ZR-YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣10kV電力電纜（簡(jiǎn)稱(chēng)交聯(lián)電纜）、KYN28A-12型全封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜.

（1）正常運行時(shí)，220kV系統200開(kāi)關(guān)合位，10kV母線(xiàn)分段運行，500、800開(kāi)關(guān)分位。

（2）故障時(shí)，變電站10kV II段554開(kāi)關(guān)過(guò)流II段保護動(dòng)作，約300ms后跳閘，502開(kāi)關(guān)過(guò)流保護II段動(dòng)作，約1200ms后跳閘。檢查發(fā)現802開(kāi)關(guān)柜內電纜終端頭爆炸、著(zhù)火，現場(chǎng)配電室內有嗆鼻的煙霧。滅火后，發(fā)現開(kāi)關(guān)柜內電纜終端頭有放電燒黑痕跡，熱電開(kāi)閉所10kV II段全部電機低電壓保護跳閘。

2.原因分析

1.制作工藝不良

（1）絕緣層發(fā)生“樹(shù)枝”現象

交聯(lián)電纜的性能受制作工藝過(guò)程影響很大，電纜絕緣層內部存在氣隙、雜質(zhì)及電纜內外半導電層界面，會(huì )在運行時(shí)形成處于高場(chǎng)強的不連續材料界面，并沿電力線(xiàn)方向發(fā)生樹(shù)枝狀裂紋，即所謂的“電樹(shù)枝”。從“電樹(shù)枝”現象出現到絕緣層全部被擊穿，時(shí)間很短，且通常都會(huì )伴隨局部放電現象。

（2）電場(chǎng)應力局部集中

高壓電纜每一相線(xiàn)芯外均有一接地的（銅）屏蔽層，導電線(xiàn)芯與屏蔽層之間形成徑向分布的電場(chǎng)。電纜正常運行時(shí)，只有從（銅）導線(xiàn)沿半徑向（銅）屏蔽層的電力線(xiàn)，沒(méi)有芯線(xiàn)軸向的電場(chǎng)（電力線(xiàn)），電場(chǎng)分布是均勻的，如圖2所示。

制作電纜終端頭時(shí)，因需要剝掉一小段屏蔽層，以保證高壓對地的爬電距離，所以導致原有的電場(chǎng)分布發(fā)生改變，產(chǎn)生了沿導線(xiàn)軸向的電力線(xiàn)，并在電纜終端頭處向屏蔽層斷口處集中，使電纜終端頭極易被擊穿，如圖3所示。用介電常數為20~30，體積電阻率為10……8~1012Ω·cm材制作的電應力控制管（簡(jiǎn)稱(chēng)應力管），套在屏蔽層斷口處，以分散斷口處的電場(chǎng)應力（電力線(xiàn)），保證電纜可靠運行。應力管時(shí)的電力線(xiàn)分布如圖4所示，有應力管時(shí)電力線(xiàn)分布是均勻的。

2.電纜終端頭附件質(zhì)量不良

電纜終端頭絕緣材料及其附件防潮包裝及密封有破損，存放處潮濕使絕緣材料受潮，導致絕緣性能降低，并迅速老化。

3.開(kāi)關(guān)柜運行環(huán)境不良

室外灰塵大，密封不良，灰塵容易進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜內并附著(zhù)在電纜終端頭絕緣上。開(kāi)關(guān)柜數量較多，發(fā)熱量較大，室內溫度較高，加快電纜終端頭絕緣老化。

4.運行維護不到位

（1）運行溫度檢測不準確

交聯(lián)電纜終端頭，具有較大的載流量和較高的運行溫度，其在完全封閉的高壓開(kāi)關(guān)柜內電纜小室內，難以測量準確溫度，不利于電纜終端頭運行狀態(tài)的檢測、判斷和運行維護。

（2）電纜絕緣試驗未按期進(jìn)行

《電力設備預防性試驗規程》要求對于重要電纜的絕緣試驗為1次/年，該電纜所在開(kāi)關(guān)柜平時(shí)運行不停電，絕緣試驗為2年/次。

（3）電纜終端頭試驗存在問(wèn)題

交聯(lián)電纜的絕緣是由添加交聯(lián)劑的熱塑性聚乙烯擠包，經(jīng)過(guò)化學(xué)或物理方法交聯(lián)而成的。本次事故電纜采用的試驗方法是直流耐壓試驗，因直流耐壓試驗電壓取值高，試驗時(shí)間長(cháng)，直流電場(chǎng)促成絕緣介質(zhì)“電樹(shù)枝”，嚴重損傷電纜絕緣，縮短電纜使用壽命。

而交流耐壓試驗輸出的正弦電壓波形接近電纜的運行工況，試驗電壓值低于直流耐壓試驗值，且在測試中不會(huì )使有害的空間電荷注入，同時(shí)可以無(wú)損傷的探測到電纜、電纜接頭及施工工藝的缺陷，改善絕緣介質(zhì)中的放電狀況，保證電纜的正常使用壽命。

但無(wú)法及時(shí)發(fā)現制作過(guò)程中產(chǎn)生的微小氣隙及安裝中的微小絕緣擠壓受損切線(xiàn)，絕緣老化趨勢等危害運行的因素，無(wú)法為采取有效的維護措施提歐共相關(guān)數據和信息。

3防范措施

1.嚴格規范制作工藝

3.1 預防“樹(shù)枝”現象

（1）提高電纜生產(chǎn)工藝，采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和檢測設備，減少和控制制造過(guò)程中產(chǎn)生的雜質(zhì)等可以引發(fā)“樹(shù)枝”詳細的因素。

（2）提高電纜終端頭的制作工藝。避免在空氣潮濕的環(huán)境作業(yè)，作業(yè)時(shí)的空氣相對濕度應在70%以下，試驗完成后，應將電纜終端頭密封。

3.2 預防電場(chǎng)應力局部集中

應力管與屏蔽層搭接應不小于20mm，以防收縮時(shí)應力管與屏蔽層脫離，產(chǎn)生局部集中的電場(chǎng)應力，導致應力管與屏蔽層脫離處電纜絕緣被擊穿。

2.把好材質(zhì)關(guān)

（1）選用性能優(yōu)良的電纜終端頭及其附件，降低制造工藝中的風(fēng)險，加強安裝施工過(guò)程管理，采用合理的安裝方案

（2）制作電纜終端頭時(shí)，應保持附件和絕緣材料干凈，電纜終端頭安裝完成后，應滿(mǎn)足導體連接良好、絕緣可靠、密封良好。

（3）絕緣材料的防潮包裝及密封應良好，存放處不得有積水，存放絕緣部件、絕緣材料等有機材料的室內溫度應不超過(guò)35℃。

3.改善運行環(huán)境

配電室進(jìn)行密封處理，灰塵阻止在門(mén)外，并安裝空調，降低室內溫度，電纜室應加裝加熱器，以防止發(fā)生凝露與腐蝕現象。

4.加強運行維護

3.3.1 加裝適宜的觀(guān)察孔

開(kāi)關(guān)柜電纜室門(mén)上設置觀(guān)察用的窗口，并用適宜的透明材料密封，以便運行人員使用紅外測溫儀能準確測到電纜終端頭的運行溫度。

3.3.采用溫度在線(xiàn)檢測技術(shù)

（1）手持式紅外測溫儀

定期測量電纜終端頭的溫度，通過(guò)非接觸式、實(shí)時(shí)檢測數據。此方法操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟，但對于全封閉式開(kāi)關(guān)柜內的電纜終端頭，無(wú)法檢測到其真實(shí)的運行溫度。

（2）智能式電纜終端頭故障在線(xiàn)監測儀

采用溫度傳感器緊貼電纜終端頭頸部安裝，并與高壓端保持可靠的絕緣隔離，通過(guò)光纖將傳感器的信號發(fā)送至幾十米外的及終測控裝置，以便實(shí)時(shí)監控、報警。其優(yōu)點(diǎn)是：阻燃、防爆、抗腐蝕、抗電磁干擾、有較高的絕緣性能；運行人員在后臺監控站可記錄到電纜終端頭的溫度，溫度升高超過(guò)設定值報警，避免了突發(fā)爆炸對巡視人員的人身威脅。

（3）采用局部放電在線(xiàn)監測儀

制作電纜終端頭時(shí)，事先將局部放電傳感器集成在電纜附件殼體上，采用光纖進(jìn)行數據傳輸。此方法采用了數字濾波技術(shù)和計算機輔助圖像識別技術(shù)，但抗干擾性能有待逐步提高，以提高裝置的測試靈敏度。

（4）定期試驗

按照《電力設備預防性試驗規程》要求，加強對電力電纜的絕緣監督。

對于上述涉及到的封閉式開(kāi)關(guān)柜交聯(lián)電纜終端頭，應按試驗規程定期試驗，運行時(shí)采用局部放電在線(xiàn)監測儀或智能式電纜頭故障在線(xiàn)監測儀為主，紅外測溫儀為輔的方法，監測常規試驗無(wú)法發(fā)現的微小缺陷，并在釀成事故之前進(jìn)行處理。

3.改善運行環(huán)境

電纜防火采用的材料和產(chǎn)品需經(jīng)過(guò)嚴格試驗考核和實(shí)踐檢驗。隨著(zhù)國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，會(huì )有更多更好的防火材料和先進(jìn)的防火技術(shù)涌現，減少電纜火災事故，減少人民生命財產(chǎn)損失，為電纜的防火、滅火工作提供強有力的保證。