交联电缆范文
时间：2023-04-08 19:08:49
导语：如何才能写好一篇交联电缆，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
一交联电缆接头运行状况
6-10KV高压动力电缆在水利工程和电力系统运用非常广泛,其完好的接头和附件对机电设备安全、经济、可靠运行和供电安全是非常重要的。设计良好、施工合理的电缆接头,经实际运行证明,在大多数情况下是可以长期使用的。但交联电缆由于载流能力强,电流密度大,对导体连接质量要求就更为严格。对接头所要求机械的电气的条件日益从严越来越高,特别是6-10KV电动机电缆,各种接头将经受很大的热应力和较高激烈程度与持续时间的短路电流的影响。所以说交联电缆附件也不是附属的,更不是次要的部件,它与电缆是同等重要,必不可少的部件,也是与安全运行密切相关的关键产品。交联电缆在国外已普遍应用,国内广泛采用虽然仅10余年,目前还存在一些问题,但随着技术的发展,附件的配套,质量的提高,工艺的完善,交联电缆已有替代油纸电缆的趋势具有广阔、深远的发展前景。
二交联电缆接头故障原因分析
由于电缆附件种类、形式、规格较多;质量参差不齐;施工人员技术水平高低不等;电缆接头运行方式和条件各异,致使交联电缆接头发生故障的原因各不相同。由于交联电缆与油纸电缆的介质不同,接头发生故障的原因有很大的差异,油纸电缆接头发生故障主要是绝缘影响,而交联电缆接头发生故障主要是导体连接。交联电缆允许运行温度高,对电缆接头就提出了更高的要求,使接头发热问题就显得更为突出。接触电阻过大、温升加快、发热大于散热促使接头的氧化膜加厚,又使接触电阻更大,温升更快。如此恶性循环,使接头的绝缘层破坏,形成相间短路,引起爆炸烧毁。造成接触电阻增大的原因有以下几点。
1、工艺不佳。主要是指电缆接头施工人员在导体连接前后的施工工艺。
(1)连接金具接触面处理不佳。无论是接线端子或连接管,由于生产或保管的条件影响,管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在,这是不为人们重视的缺陷,但对导体连接质量的影响,颇为严重。特别是铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜,使铝导体的连接要比铜导体的连接增加不少麻烦,工艺技术的严格性也要高得多。造成连接(压接、焊接和机械连接)发热的主要原因,除机具、材料性能因素外,关键是工艺技术和责任心。施工人员不了解连接机理,没有严格按工艺要求操作,就会造成连接处达不到电气和机械强度。运行证明当压接金具与导线的接触表面愈清洁,在接头温度升高时,所产生的氧化膜就愈薄,接触电阻就愈小。
(2)导体损伤。交联绝缘层强度较大剥切困难,环切时施工人员用电工刀左划右切,有时干脆用钢锯环切深痕,往往掌握不好而使导线损伤。剥切完毕虽然不很严重,但在线芯弯曲和压接蠕动时,会造成受伤处导体损伤加剧或断裂,压接完毕不易发现,因截面减小而引起发热严重。
(3)导体连接时线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求压接金具孔深加5mm,但因产品孔深不标准,易造成剥切长度不够,或因压接时串位使导线端部形成空隙,仅靠金具壁厚导通,致使接触电阻增大,发热量增加。
2、压力不够。现今有关资料在制作接头工艺及标准图中只提到电缆连接时每端的压坑数量,而没有详述压接面积和压接深度。施工人员按要求压够压坑数量,效果如何无法确定。不论是哪种形式的压力连接,接头电阻主要是接触电阻,而接触电阻的大小与接触力的大小和实际接触面积的多少有关,与使用压接工具的出力吨位有关。造成导体连接压力不够的主要原因有以下3点。
(1)压接机具压力不足。近年压接机具生产厂家较多,管理混乱,没有统一的标准,特别是近年生产的机械压钳,压坑不仅窄小,而且压接到位后上下压模不能吻合;还有一些厂家购买或生产国外类型压钳,由于执行的是国外标准,与国产导线标称截面不适应,压接质量难保证。
(2)连接金具空隙大。现在交联电缆接头多数单位使用的连接金具,还是油纸电缆按扇型导线生产的端子和压接管。从理论上讲圆型和扇型线芯的有效截面是一样的,但从运行实际比较,二者的压接效果相差甚大。由于交联电缆导体是紧绞的圆型线芯,与常用的金具内径有较大的空隙压接后达不到足够的压缩力。接触电阻与施加压力成反比,因此将导致增大。
(3)假冒伪劣产品质量差。假冒伪劣金具不仅材质不纯,外观粗糙,压后易出现裂纹,而且规格不准,有效截面与正品相差很大,根本达不到压接质量要求,在正常情况下运行发热严重,负荷稍有波动必然发生故障。3、截面不足将交联电缆与油纸电缆的允许载流量,在环境温度为25℃时,进行比较得出的结论是:ZQ2—3×240油纸铜芯电缆可用YJV22-3×150交联铜芯电缆替代。因为YJV22-3×150交联电缆的允许载流量为476A;而ZQ2-3×240油纸电缆的允许载流量为420A,还超出56A。ZLQ2-3×240可用YJLV22-31×50替代,因为交联3×150铝芯电缆的载流量为364A,而油纸3×240铝芯电缆的载流量才320A,交联电缆还超出44A。如果用允许载流量计算,150mm2交联电缆与240mm2油纸电缆基本相同,或者说150mm2交联电缆应用240mm2的金具连接才能正常运行。由此可见连接金具截面不足将是交联电缆接头发热严重的一个重要原因。4、散热不好。绕包式接头和各种浇铸式接头,不仅绕包绝缘较电缆交联绝缘层为厚,而且外壳内还注有混合物,就是最小型式的热缩接头,其绝缘和保护层还比电缆本体增加一倍多。这样无论何种型式的接头均存在散热难度。现行各种接头的绝缘材料耐热性能较差,J-20橡胶自粘带正常工作温度不超过75℃;J-30也才达90℃;热缩材料的使用条件为-50～100℃。当电缆在正常负荷运行时,接头内部的温度可达100℃,当电缆满负荷时,电缆芯线温度达到90℃,接头温度会达140℃左右,当温度再升高时,接头处的氧化膜加厚,接触电阻随之加大,在一定通电时间的作用下,接头的绝缘材料碳化为非绝缘物,导致故障发生。综上所述增加连接金具接点的压力、降低运行温度、清洁连接金属材料的表面、改进连接金具的结构尺寸、选用优质标准的附件、严格施工工艺是降低接触电阻的几个关键因素。
篇2
关键词：交联电缆；故障；原因
近年来，我国的用电量逐渐增加，根据国家能源局的数据显示，2014年我国全社会用电量55233亿千瓦时，同比增长3.8%。在用电需求越来越高的背景下，我国城市电网建设呈现前所未有的发展势头。考虑到城市高楼密集，为了节省城市空间、美化城市，高压输电线路越来越倾向于向地下发展。与架空输电线路相比，电缆线路具有占地面积小、供电安全可靠、敷设方便、美化城市等显著优点，在城市电网中应用广泛。但是，地下电缆一旦发生故障，故障查找及抢修所花费的时间较长，带来的危害程度更为严重。为此，110kV及以上高压交联电缆运行使用中，应加强故障分析，采取相应控制措施以及时消除运行中的安全隐患，有效的规避运行风险，确保高压交联电缆运行安全可靠。
1 110kV及以上高压交联电缆线路应用
目前，从城市已经投入运行的电缆线路运行情况看，国内电缆运行可靠性远远落后于西方发达国家。110kV及以上高压输电线路中，交联电缆以优越的技术优势，逐步替代油浸纸绝缘电缆，为高压输电安全提供了进一步保障。但是，随着高压交联电缆规模越大，运行时间越长，其在城市覆盖范围变大，地下线路变多，由于电缆维护点分散，为高压交联电缆故障查找及抢修带来了一定难度。
调查显示，国产交联电缆的击穿故障率高达0.5次/年-100km左右，西方一些发达国家已下降到0.2次/年-100km，主要是国内交联电缆生产环境较差，杂质易进入电缆绝缘，降低了电缆的绝缘性能。110kV及以上高压输电线路使用的交联电缆以国产为主，无形中加大了110kV及以上高压交联电缆故障率，对城市供电影响巨大。加强110kV及以上高压交联电缆故障研究势在必行，这是供电可靠提出的必然要求，也是推动城市电网建设的必需条件。
2 110kV及以上高压交联电缆故障
在实际运行中，110kV及以上高压交联电缆故障表现是多种多样的，故障不同，原因不同。基于多年工作经验，110kV及以上高压交联电缆故障发生概率呈现陈“高-低-高”特征。投入运行初期，交联电缆本体质量缺陷及敷设安装问题造引发故障，故障发生概率较高；投入运行中期，交联电缆本体及附件运行性能稳定，故障发生概率相对较低；投入运行后期，交联电缆本体及附件逐渐老化，使用性能下降，故障发生概率有所提高。整个运行期间，易发生故障的部位主要是交联电缆本体、接头、终端等，究其原因，主要在于生产制造、安装调试、外力破坏、设计等方面。
3 生产制造造成的故障
3.1 本体缺陷
从技术条件看，我国高压交联电缆生产制造在原材料、机械设备上已经比较成熟，出厂前经过交流耐压试验，合格后才允许流向市场，一般不会出现交联电缆本体存在质量缺陷的问题。但是，由于生产环境较差，技术人员检验不到位等，交联电缆生产制造中易出现绝缘偏心、绝缘内有杂质、交联度不均匀、电缆金属护套密封不良等问题，导致高压电缆投入运行后不久就出现故障。
案例：某110kV高压交联电缆竣工后，通过了交流耐压试验，正式投入运行24h后，发生电缆本体击穿事故。经过故障原因分析，是由电缆内外屏存在杂质引起的，电缆绝缘性能部分损坏。
3.2 接头缺陷
受生产工艺及较差的生产环境等影响，高压交联电缆接头生产制造中，绝缘带层易进入杂质，或存在气隙。投入运行后，电缆绝缘屏蔽断口处常常容易发生故障。
案例：某110kV高压交联电缆线路采用的是预制式中间接头，投入运行一年后，硅橡胶应力锥被击穿。技术人员解刨应力锥本体后，发现接头存在滑闪放电现象，是硅橡胶应力锥被击穿的主要原因。
3.3 安装调试造成的故障
高压交联电缆安装工艺要求高，由于施工现场环境受限、施工队伍技术水平，敷设安装时常因工艺操作不当而出现电缆本体弯曲半径偏小、附件安装错误、电缆外护套划伤等现象，造成电缆本体出现机械应力内伤、电缆受潮等，容易引发电缆运行故障。
案例：某220kV高压交联电缆线路投入运行11个月，绝缘屏蔽末端上部发生击穿故障。解刨终端后，确认事故原因是安装时没有把应力锥弹簧机构锁死，降低了应力锥与电缆绝缘结合界面的强度，造成界面放电而发生击穿故障。
3.4 外力破坏造成的故障
外力破坏是导致110kV及以上高压交联电缆故障发生的主要原因。电缆主要敷设在地下，隐蔽性较强。敷设的电缆线路由于竣工资料不全、线路变动却没有及时记录等原因，现今大规模的城市规划建设工作极容易损坏电缆线路。特别是直埋敷设方式的高压交联电缆最易遭到外力破坏，在电缆沟槽和隧道内的高压交联电缆相对不宜受到外力破坏。
案例：2010年，某地建设工厂，施工单位进行地基施工时，锚杆直接打穿电缆隧道侧壁，回拉锚杆时致使高压交联电缆严重变形、损坏，造成该片大面积停电，对电网产生了极大的破坏影响。
3.5 设计因素造成的故障
部分设计单位缺乏专业的电缆专业知识，没有单独的电缆设计，而是把电缆放在变电中进行设计，或是对敷设现场的地质、气候条件考虑不周全，造成电缆设计与实际不符，易埋下安全隐患。我国高压交联电缆设计技术水平不高已经有目共睹，不高的设计水平，极容易造成高压交联电缆存在设计上的缺陷，这对设备安全运行的影响是致命的。
案例：某110kV高压交联电缆竣工运行1个月后发生故障，技术人员维修中发现电缆系统设计中没有设计接地点，高压交联电缆在运行1个月期间一直被当做母线使用，电缆金属护套对地放电，最终两设备绝缘烧穿。
4 110kV及以上高压交联电缆故障防治措施
针对以上故障表现及原因，为维护110kV及以上高压交联电缆线路运行安全，除了提高高压交联电缆设计、生产制作水平，减少质量缺陷外，还可以采取以下措施：加强质量检验，确保电缆生产质量；采用新的交流耐压试验手段，确保电缆使用性能良好；提高设计图深度和敷设安装质量，杜绝因工作失误等主观原因降低电缆性能，使高压交联电缆具备良好的绝缘性能；加大运行检测力度，实时了解电缆运行状态，以便及时发现故障隐患。
5 结束语
110kV及以上高压交联电缆线路在城市电网中应用广泛，为保证运行安全，应针对故障原因采取有效的防治措施，及时规避运行风险。在今后发展中，应加大科研力度，积极汲取西方国家先进的技术优势，提高我国高压交联电缆生产技术技术，使之满足我国电网建设和运行需求。
参考文献
[1]朱明华.交联聚乙烯高压电缆故障分析[J].能源与节能，2012（6）.
[2]陈斌，霍光.交联电缆耐压试验方法的探讨[J].电气应用，2010（14）.
篇3
关键词：交联电缆；绝缘监测；故障预防
1、10kV交联电力电缆试验方法
1.1直流耐压试验
电缆主绝缘直流耐压试验接线方法与测量电缆主绝缘绝缘电阻相同。加压时应注意：要将试验电压平均分成3至5个台阶逐步加压，电压每上升一个台阶，都要保持该电压一分钟并观察泄露电流的变化趋势。这样即有利于“诊断”电缆的绝缘情况，方便读取泄漏电流，又有利于减少由于瞬时加压所产生的叠加电流和冲击电压，避免对电缆及试验仪器造成损害。耐压试验后，要通过每千伏约80kΩ的限流电阻反复放电，直至无火花后再直接接地放电。试验周期：新作终端或中间接头后。
直流耐压试验对于暴露介质中的气泡和机械损伤等局部缺陷非常灵敏，是现阶段电力电缆试验的重要内容。交联聚乙烯绝缘材料是交联聚乙烯塑料经交联工艺而生成的，属整体型绝缘材料，其介电常数为2.1- 2.3，且一般不受温度变化的影响。10kV交联电缆的主绝缘厚度在3.4mm左右，数千米长的电缆线路具有较大电容，按其截面积的不同，电容可达2- 3μF。如果在系统的频率（50 Hz）下用交流电压进行现场试验，就需要很大的无功功率。常规的交流耐压试验设备（运行频率50Hz）的缺点在于： 随着单位试验功率的增大，设备的重量也随之增大，试验设备的运输很不经济，而且需要为试验现场提供相当大的电源。这将无法满足各种复杂施工现场的需要。直流耐压试验设备体积小、重量轻，对电源的要求也简单，其作为现场交接试验、定期预防性试验的主要内容，能得出满意的试验结果。因此，对于6-10kV电力电缆来说，直流耐压试验仍将在一定时期内占主导地位。
1.2绝缘电阻试验
（1）电缆主绝缘绝缘电阻：用2500伏或5000伏兆欧表测量，读取1min以后的数据。对于三芯电缆，当测量某一线芯的绝缘电阻时，应将其余两芯、电缆外护套、屏蔽层、钢铠层一起短接并良好接地。运行中的电缆要充分放电后再进行测量。每相测量完之后，都要采用绝缘工具（放电棒）进行放电，以防止放电电流对人及电缆本身造成伤害。所测绝缘电阻数值应不低于400兆欧。试验周期： 重要电缆1年，一般电缆3年。
（2）电缆外护套绝缘电阻：就是测量钢铠层对地的绝缘电阻值，它主要检查电力电缆的外护套有无破损。采用500伏兆欧表测量。当每千米的绝缘电阻低于0.5兆欧时，采用下面介绍的方法判断外护套是否进水。试验周期：重要电缆1年，一般电缆3年。
（3）电缆内护套绝缘电阻：就是测量铜屏蔽层对钢铠层的绝缘电阻值，它主要是检查内护套有无破损。采用500伏兆欧表测量。当每千米绝缘电阻低于0.5兆欧时，采用下面介绍的方法判断内护套是否进水。试验周期：重要电缆1年，一般电缆3年。
1.3电缆泄漏电流试验
电缆泄漏电流的测量多与直流耐压试验同时进行。试验的接线方法与测量电缆主绝缘电阻相同。耐压5min时的泄漏电流不应大于耐压1min时的泄漏电流。实践证明，采用直流泄漏试验对10kV交联电缆进行绝缘综合诊断有非常好的效果， 它能够准确反映介质整体受潮与整体劣化等情况。值得一提的是：泄漏电流的测量值，会因为测量时高压引线是否采用屏蔽线、以及微安表接在试验回路中位置的不同，而受到直接影响。所以在测量泄漏电流的过程中，判断的不是电流的具体数值，而是泄漏电流的变化趋势。因此，在电压升高的每一阶段，都必须注意观察电流随时间变化的趋势。一条绝缘良好的电缆，在电压的上升阶段，电容电流和吸收电流先叠加，微安表上的电流一定剧增，然后再下降。当电压稳定1min后，稳定后的泄漏电流，只相当于电压上升初期泄漏电流的10%- 20%，这才是稳态泄漏电流值。如果电缆整体受潮，则在电压上升的每一阶段，电流并不随时间的延长而下降，严重时反而上升，这是绝缘缺陷发展的迹象，这种电缆是不能轻易投运的。拥有良好绝缘的电缆，其稳态泄漏电流值在达到标准试验电压1min后，随时间的延长应保持不变，有的略有下降。
1.4导通核相试验
这里所说的导通核相试验是指在新作终端或中间接头后， 未送电前进行的相序核定与导通试验。导通核相试验，看似简单，却是电缆试验中不可缺少的重要项目。将电缆一端某一相与接地辫子短接，另一端用万用表蜂鸣档（或通灯）逐一测量电阻，当每次短接只有唯一导通时（通灯亮），电缆两端核对相色，准确无误后换另一相继续进行，以确定电缆两端三芯的相色一一对应无误。试验周期：电缆改造、新作终端或中间接头后。
2、10kV交联电缆故障预防措施
2.1交联电缆中间头故障的预防
交联电缆敷设采用支架和沟道敷设，尽量不采用直埋方式。即使直埋，也禁止有中间头。保证沟道内排水设施良好，不得出现交联电缆被水长期浸泡的现象。目前交联电缆中间头大部分使用热缩中间头附件。安装热缩中间头附件时，除采用密封胶密封外，我们还另外使用自粘性胶带和防水胶带加强密封。交联电缆中间头除采用热缩附件外，我们开始应用全冷缩预制中间头附件。严格中间头接管压接工艺。加强对交联电缆中间头运行中日常温度的监测。中间头的表面温度超过40℃立即处理，重做中间头。
2.2交联电缆本体故障的预防
交联电缆本体受潮进水，绝缘材料存在缺陷而发生运行中故障，一般在电缆运行3～5年后发生，有的甚至在10年后。但该类缺陷经一般巡检和监测较难发现。我们从以下两方面加强预防：
（1）电缆选型方面，我们对沟道"直埋电缆，坚决采用金属铠装"塑料外护套电力电缆。
（2）对批量采购的交联电缆，取样对其结构和电性能送交权威部门检验，把好进货质量关。
2.3交联电缆的绝缘监测试验项目
第一，预防性试验项目
（1）测量电缆外护套绝缘电阻和内衬层绝缘电阻。
（2）测量钢铠对地的绝缘电阻，检查直埋电缆的外护套有无损伤。
（3）测量铜屏蔽层对钢铠的绝缘电阻，检查内衬层有无损伤。
（4）测量外护套和内衬层绝缘电阻采用500V兆欧表。当绝缘电阻很低时，应用万用表的‘正’‘负’表笔交换测量铠装层对地或铠装层对铜屏蔽层的绝缘电阻。若两次测得的绝缘电阻值相差较大时，就可判明外护套和内衬层已经破损进水。
（5）使用2500V或5000V兆欧表，测量电缆的绝缘电阻。
第二，预防性试验的周期
（1）对于受电电缆及2000千瓦以上机组电缆，试验周期一般为一年。
（2）对其它配出开路电缆，试验周期为三年。若电缆运行十年以上，试验周期为一年。
第三，预防性试验的标准
（1）用500V兆欧表测量电缆外护套的绝缘电阻值不低于1MΩ/km
（2）用500V兆欧表测量电缆内衬层绝缘电阻值不低于0.5MΩ/km
（3）用2500V或5000V欧表测量电缆主绝缘电阻值不低于1000MΩ/km。
3、结语
预防与交接试验是防止设备损坏、保证设备安全运行、检验施工质量的重要措施。我们必须按《电力设备预防性试验规程》《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的规定和要求进行全面、认真地试验，并严格执行试验标准， 坚决不能马虎。
参考文献
篇4
关键词：环流；电缆；故障；防范
作者简介：范亚洲（1978-），男，广东江门人，广东电网公司江门供电局生产技术部，工程师；唐信（1981-），男，广东江门人，广东电网公司江门供电局输电管理所，工程师。（广东 江门 529000）
中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）36-0165-02
当电缆金属护套环流出现异常时，会产生几方面的危害：一是造成电缆绝缘局部高温损耗发热，加速绝缘老化，降低电缆使用寿命，严重时导致电缆发生直接击穿接地故障；二是使电缆外护套破损，出现多点接地现象；三是外护套破损后，金属护套被腐蚀，既增加了主绝缘水树老化的几率，又易诱发局部放电和电树枝；四是直接影响电缆线路的载流量，产生较大的电能损耗，浪费资源，有关电缆载流量计算经验表明，金属护套环流异常对载流量的影响可达30%～40%，而金属护套环流异常时，电缆允许载流量不能超过额定载流量的60%。因此对电缆金属护套环流问题进行分析与监测具有十分重要的意义。
一、故障基本情况
1.故障情况
2010年6月22日，110kV碧杜线#1-#2塔电缆#4中间头处发生故障。立即组织巡查发现，电缆中间接头处有刺鼻烧焦味，打开电缆盖板后发现在电缆中间直通接头处有烧穿迹象，烧穿点位于中间接头金属护套接地线处（见图1）。运行部门于次日组织更换了电缆中间接头。
2.电缆敷设情况
故障电缆选用YJLW03-Z-64/110-1×630型交联聚乙烯绝缘、波纹铝护套、聚乙烯（PE）外护套铜导体单芯电缆，2006年12月28日投运#4接头至#2终端塔段，2009年11月28日由于迁改原因进行了新旧电缆接驳改造，投产了#1终端塔至#3街头段，敷设方式采用预制电缆槽及敷设电缆保护管单回路水平敷设的方式，全线敷设回流线，电缆槽埋深1.0米，电缆保护管采用大开挖或顶管的形式敷设，主要是用来穿越道路及水河等不适合采用电缆槽的地方，金属护层采用一端直接接地、另一端加装护层过电压保护器接地方式。
二、故障原因分析
1.金属环流计算模型
本案例属于金属护套单端接地情况，每段电缆波纹铝护套采用一端直接接地，另一端加护层过电压保护器接地的结线方式，因为只存在一个直接接地点，未构成感应电流回路，金属护套中环流只包含电容电流和泄露电流。各单位长度段电缆电容电流是并联关系，总电流应为各单位长度电容电流之和，所以单端接地情况下金属护套中流过的电容电流为单位长度电容电流与电缆长度的乘积。另外，由于交联单芯电缆XLPE层的绝缘电阻非常大，大约在1013～1015Ω/m，所以在计算金属环流时可忽略泄露电流的影响。得到各相电缆金属护套上单位长度的电容电流计算模型为：
式（1）
式（2）
式（3）
式中：、、分别为A、B、C三相电缆的电容电流，A/m；、、分别为A、B、C三相电缆的相电压，V；为角频率，；为电缆每相单位长度电容，（F/m），ε为绝缘材料的介电常数，Dic为电缆内屏蔽层直径，Di为电缆主绝缘层直径。
下表1给出了110kV碧杜线电缆金属护套的环流计算与实测结果，对于单点接地情况，高压电缆金属护套单点接地时，环流来自于电容电流，电流大小由电缆的结构参数和长度决定，与电缆负荷大小基本无关，该情况下环流计算结果与电缆正常状况下的实测结果几乎一致。文献[4]指出110kV与220kV电缆金属护套环流计算结果与实测结果十分接近，最大误差小于7％。现场测量情况也表明环流数值与理论计算数值基本相符。
由于故障点在电缆中间直通接头处，怀疑故障原因为电缆本体存在设计上的缺陷，金属环流过大引起电缆长期局部发热，导致电缆击穿故障。2011年6月我们对该线路进行了基础资料整理，并通过现场核查发现，该段电缆于2009年改造时由于缺乏数据支撑，#3-#4接头段金属护层采用两端接地的接线方式（见图2），此接线方式不适用于高压单芯电缆，将导致该段电缆产生的金属环流值高达负荷电流50%以上。
2.故障原因判断
故障点地势较高，排除了水浸电缆引发故障的可能性；计算分析及实测数据表明，电缆的金属环流数值已足以引起电缆接头长期发热。通过对#4电缆中间头烧穿点处的解剖分析，认为故障发生的原因主要有以下两种可能：
（1）金属环流过大致使电缆长期发热。在负荷电流为132A的情况下，#3-#4段电缆金属护套环流高达124A，几乎接近负荷电流。此时，当金属护套接地点处产生接触电阻，在大电流的作用下，导致电缆局部长期发热，电缆主绝缘在高温作用下形成水树老化，开始逐步烧融，进而导致主绝缘性能进一步降低，形成恶性循环，最终导致电缆击穿，从电缆接地点处的锈蚀痕迹也验证了推断的合理性。
（2）#4中间直通接头制作工艺质量不良。本案例中，电缆其他位置未发生过类似故障，而是发生在#4中间接头处。制作电缆中间接头进行校直加热等工艺或在电缆施工过程中产生较大弯曲时，受气候环境湿度影响，有水分浸入电缆内部，电缆接头金属护套边缘处的电场分布在外屏蔽端口产生的电应力集中现象，使接头处产生的水汽长期发热，在毛刺突出处产生主绝缘水树并伸延，最终导致电缆绝缘击穿。
三、处理情况及防范措施
针对电缆金属环流过大的问题，运行人员于2011年7月14日进行了带电改接线处理，解开了#4中间接头的直接接地线，并进行了金属护套环流测量验证，实测#4中间接头金属环流降为4A左右，经分析，这是由于电缆接地段长度发生变化，将110kV碧杜线#2塔-#4中间接头直接改为至#3中间接头，增加了电缆约120米，电容电流也相应增加的缘故；#2塔终端头过电压保护器感应电压在14V左右，均符合预防性试验规程要求。为有效防范类似故障的再次发生，运行部门于故障发生后，于2011年全面开展了环流监测和电缆头红外测温工作，并结合综合停电机会，对同类厂家、同型号产品的接地线装设点开展了专项检查整治，处理了2处电缆环流过大的问题，相应的反事故措施建议如下：
设计方面，在工程设计全过程中，应注意结合现场实际，从源头把关，掌握全面的电缆资料，电缆线路充分考虑采用段长相等的交叉互联正三角形排列，或采用交叉互联与单端接地相结合的方式，控制交叉互联段段长的不平衡情况；施工方面，电缆线路施工过程中，施工单位须严格按照施工工艺要求操作，尽量采用蛇形敷设，预留一定预度的电缆以满足事故需要，运行单位应按照电缆验收技术规范参与中间验收，并把好竣工验收关口，确保电缆的施工质量；运行方面，应结合电缆运行规程，加强电缆巡查，定期开展环流监测、绝缘电阻检测、交叉互联系统检测、红外测温等预防性试验项目，必要时开展交流耐压试验。
四、结论
第一，预防性试验是检测电缆运行状态的重要手段，应严格按照试验周期执行，在运行维护工作中加以重点关注，遗漏试验项目将极可能不利于掌握电缆的运行状态。
第二，电缆接头的工艺质量是关乎电缆安全运行的重要因素，电缆线路改造和建设时，应务求在每一个施工工序都安排有经验的运行人员到现场监督，必要时也可安排到生产厂家进行监造。
第三，应高度重视金属环流危害，从设计、施工、运行等方面全方位考虑，进行必要的环流计算，尽可能降低环流影响，将电缆金属护套环流占负荷电流的比例控制在5%～10%以内。
参考文献：
[1]GB50217-2007,电力工程电缆设计规范[S].
[2]江日洪.交联聚乙烯电力电缆线路(第二版)[M].北京:中国电力出版社,2009.
篇5
关键词：电力电缆、受潮、水树老化、去潮、干燥
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着现代工业的发展，交联聚乙烯电力电缆受到越来越广泛的使用。按一般概念，塑料制品不吸水，所以许多人有种错误概念交联聚乙烯电缆不怕受潮，受潮后绝缘性能不会降低还可照样投运。其实不然，交联聚乙烯一旦受潮，进入交联聚乙烯电缆层中的水份会在电场作用下形成水树，在屏蔽层与绝缘层之间的表面产生不平等缺陷，在电场作用下产生局部放电而导致绝缘树枝状老化而引起击穿；在以往的施工中我们就曾有这样的教训：在两条交联聚乙烯电力电缆施工时，发现电缆受潮，他们只将电缆端部加温，使潮气暂时离开端部，电缆头制作完毕后，进行例行电气试验，各项数据均合格，送电投运，但电缆运行半个多月后，两条电缆先后发生绝缘击穿事故，被迫停运。由此可见，交联聚乙烯电缆亦应注意防潮；经过了那次的教训，我们在电缆的存放、运输、敷设及附件制作过程中更重视了对电缆防潮的工作；但是，在有些特殊的情况了，不可避免的发生了电缆的受潮现象；一旦发现受潮应彻底干燥，否则将留下事故隐患。
2 、电缆去潮处理的原理及分类
2.1去潮处理的原理
交联聚乙烯电缆的去潮是比较困难的，给电缆加温亦不易将电缆内的潮气驱除。对受潮电缆的去潮处理操作方法目前还没有标准的操作方法。但无论采用何种操作方法，其原理都是相同的，即通过加热、对流或者外加干燥气体的吸潮加速受潮电缆的干燥，将电缆内的潮气带出。
2.2去潮处理的分类
不同情况对受潮电缆的去潮方法也不同，在这里我们作一下简单介绍：一般情况下，我们采用传统的充气吸潮法，在电缆的一端用压缩气体介质（通常用干燥氮气或干燥空气）强制灌入电缆绝缘线芯内，在电缆的另一端同时抽真空，让干燥气体吸收进入电缆的潮气后抽去；此法去潮的电缆长度不宜超过200米，不可有电缆中间接头；且一次只能对一条电缆进行去潮处理；在另一种情况下，无法对电缆进行充气去潮时，我们尝试了真空法干燥电缆的去潮方法，同时辅以对电缆进行加热；这种去潮方法在实践中也取得了较好的效果。
两种去潮处理的操作方法
3.1 充气吸潮法去潮处理操作实践
在2002年度夏工程中，曾有一条短段电缆（不足200米）因截断后未及时将电缆端头封好，遇雨天，电缆进水；经商议决定采用充气吸潮法干燥电缆。去潮操作方法如下：首先将需要去潮的电缆的头部打开，露出电缆导体约40mm。将电缆在电缆支架上倾斜，让电缆的进水从电缆的两端自然流出。根据电缆内的进水程度控制滴水时间，一般为12~16小时。在电缆两侧接入抽真空设备，见下图所示：
A1~A5―真空阀门；B―被去潮电缆；C―变色硅胶罐；D―塑料管；
E―压缩气体罐；M1M2―真空压力表
这时关闭阀门A1A2，没有必要让压缩气体罐内的氮气或干燥空气进入电缆。同时，这时候由于去潮刚开始，距离干燥的要求还很远，也没有必要测试电缆的去潮程度，因此应该关闭阀们A4将变色硅胶罐排除在真空回路外。这段时间里只是对受潮电缆进行抽真空，让电缆内的水尽可能发挥掉。在最初的8小时内，麦氏真空表显示的真空度会有明显上升，可以达到250―300Pa.继续抽真空,此时 真空上升很慢,维持20小时。关闭阀门A3,A4和A5停真空泵.打开阀门A2,将干燥氮气或干燥空气以一定压力(根据电缆结构而定,不允许超过制造厂允许值)充入电缆内.等电缆两端的压力表M1和M2读数平衡后,维持4小时，让电缆内的干燥气体充分吸收潮气。重新关闭阀门A1、A2,打开阀门A3、A5启动真空泵再次抽真空,抽去电缆内的吸了潮的气体.真空平衡后重复充干燥气体进行吸潮。一般说来，用干燥空气作为去潮介质，最终的真空度可以到达120PA，而用高纯度氮气作为去潮介质，最终的真空度可望到达80~100PA。这时候，可以打开阀门A4，接上变色硅胶罐抽真空，2―4小时后，如果硅胶罐不变色，说明去潮工作已经完成。通常，最终的真空度达到150PA以上时，变色硅胶就不容易变色了。最后我们经过充气吸潮法处理之后，最终的真空度达到了120PA，接上硅胶罐后，硅胶没有变色；随后我们进行了电缆对接，此电缆安全运行至今，运行状态良好。
3.2 真空法去潮处理操作实践
2008年我公司在某工地新敷设电缆线路一回，使用交联聚乙烯电力电缆YJV22-10KV-3*300，全长600多米（300米两盘），需制作中间接头一个，终端头二个，该批电缆运至现场时即发现电缆无封头，使电缆芯线及护套内受潮。剖开电缆，填充物手感很潮湿，线芯内滴水；因工程紧急，退货新生产已来不及，因电缆较长(每条约300多米)，经商议对该电缆进行真空法去潮并辅以电缆加热。
我们当时采用芯线短路通电加热和抽真空同时进行的方法干燥电缆，具体做法如下：加工一个金属密封筒，用热收缩电缆分支手套将电缆一端密封好，压好接线端子，将其中两相接上电焊机二次线圈，电缆的另一端短接并包好绝缘套入金属密封筒内密封好。另一条电缆亦同样处理，将金属密封筒接上真空表和真空泵，电焊机送电，调节电焊机输出电流使电缆内短路电流达到130A左右，电缆外护层温度逐渐升温到35℃左右，同时启动真空泵。一段时间后，三个真空表达到了平衡，观察真空表使真空度达到-660－-700mmHg(-8.8X104－-9.3 X104Pa)，表明电缆内全部都达到了真空。这次我们抽了15个小时的真空，经过真空干燥，我们认为电缆已干燥好，即破真空进行电缆头制作，用手触摸填充料，感觉很干燥。
此交联聚乙烯电缆干燥法我们认为是可行的，它简单易行，在施工现场容易实施，抽真空时间，若不是非常严重或其他特殊原因，我们认为有12个小时即可满足。为能准确判断电缆中的水份是否抽光完成干燥，我们打开电缆一端，在真空泵出口加装硅胶罐，结果硅胶不变色，去潮工作完成；随后我们才开始了中间对接和终端头的制作，电缆安全运行至今。
两种去潮处理方法的比较
一般情况下传统的充气吸潮法比较常用，去潮的效果比较好，但其有更大的局限性，去潮电缆的长度不宜超过200米，不可有中间接头；一次只能对一条电缆进行去潮处理；并且需要压缩气体装置；
真空法去潮，装置和操作方法比较简单，可以两段电缆同时进行去潮处理，去潮电缆的长度可以更长；但是此法去潮效果较差，去潮也较慢。同时配合电缆加热可以加快其去潮进程。
结论
交联电缆在敷设安装和运行时潮气和水分有可能进入电缆绝缘内；需作好各个环节的防水工作。
电缆受潮后因水在交流电场的作用下发生“水树老化”现象，从而使交联聚乙烯绝缘性能下降，最终导致电缆绝缘击穿，故电缆在受潮后须进行去潮处理后才可进行制作安装。
掌握去潮处理的原理：通过加热、对流或者外加干燥气体的吸潮加速受潮电缆的干燥，将电缆内的潮气带出。
了解充气吸湿法和真空法两种去潮处理方法的操作步骤。比较两种方法的异同，在实践中灵活掌握，合理选择。
篇6
论文摘要:针对高压电缆接头故障进行综析，并就各类原因提出改进措施和防范对策。
一、前言
在铁路供电网路中交联电缆接头状况，对供电安全是非常重要的。经实际运行证明，在大多数情况下是可以随电缆长期等效使用的。交联电缆由于载流能力强，电流密度大，对导体连接质量要求就更为严格。对接头所要求机械的电气的条件越来越高，特别是输配电电缆，各种接头将经受很大的热应力和较长持续时间的短路电流的影响。
所以，交联电缆附件也不是附属的，更不是次要的部件，它与电缆是同等重要，是必不可少的部件，也是与安全运行密切相关的关键产品。
二、交联电缆接头故障原因综析
交联电缆接头故障原因，由于电缆附件种类、形式、规格、质量以及施工人员技术水平高低等因素的影响，表现出不同的现象。另外，电缆接头运行方式和条件各异，致使交联电缆接头发生故障的原因各不相同。交联电缆允许在较高温度下运行，对电缆接头的要求较高，使接头发热问题就显得更为突出。接触电阻过大，温升加快，发热大于散热促使接头的氧化膜加厚，氧化膜加厚又使接触电阻更大，温升更快。如此恶性循环，使接头的绝缘层破坏，形成相间短路，引起爆炸烧毁。由此可见，接触电阻增大、接头发热是造成电缆故障的主要原因。造成接触电阻增大的原因有以下几点：
1、工艺不良。主要是指电缆接头施工人员在导体连接前后的施工工艺。
2、连接金具接触面处理不好。无论是接线端子或连接管，由于生产或保管的条件影响，管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在，这些不为人们重视的缺陷，对导体连接质量有着重要影响。特别是铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜，使铝导体的连接要比铜导体的连接增加不少难度，工艺技术的要求也要高得多。不严格按工艺要求操作，就会造成连接处达不到规定的电气和机械强度。实际运行证明，当压接金具与导线的接触表面愈清洁，在接头温度升高时，所产生的氧化膜就愈薄，接触电阻Rt就愈小。
3、导体损伤。交联绝缘层强度较大剥切困难，环切时施工人员用电工刀环剥，有时用钢锯环切深痕，因掌握不好而使导线损伤。在线芯弯曲和压接蠕动时，会造成受伤处导体损伤加剧或断裂，压接完毕不易发现，因截面减小而引起发热严重。
4、导体连接时线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求压接金具孔深加5mm，但因零件孔深不标准，易造成剥切长度不够，或因压接时串位使导线端部形成空隙，仅靠金具壁厚导通，致使接触电阻Rt增大，发热量增加。
5、压力不够。现今有关资料在制作接头工艺及标准图中只提到电缆连接时每端的压坑数量，而没有详述压接面积和压接深度。施工人员按要求压够压坑数量，效果如何无法确定。不论是哪种形式的压力连接，接头电阻主要是接触电阻，而接触电阻的大小与接触力的大小和实际接触面积的多少有关，还与使用压接工具的出力吨位有关。
6、压接机具压力不足。压接机具生产厂家较多，管理混乱，没有统一的标准，有些机械压钳，压坑不仅窄小，而且压接到位后上下压模不能吻合；还有一些厂家购买或生产国外类型压钳，由于执行的是国外标准，与国产导线标称截面不适应，压接质量难以保证。
7、连接金具空隙大。现在，多数单位交联电缆接头使用的连接金具，还是油纸电缆按扇型导线生产的端子和压接管。从理论上讲圆型和扇型线芯的有效截面是一样的，但从运行实际比较，二者的压接效果相差甚远。由于交联电缆导体是紧绞的圆型线芯，与常用的金具内径有较大的空隙，压接后达不到足够的压缩力。接触电阻Tt与施加压力成反比，因此将导致Rt增大。
8、产品质量差。假冒伪劣金具不仅材质不纯，外观粗糙，压后易出现裂纹，而且规格不标准，有效截面与正品相差很大，根本达不到压接质量要求；在正常情况下运行发热严重，负荷稍有波动必然发生故障。
9、截面不足。以ZQ－3×240油纸铜芯电缆和YJV22－3×150交联铜芯电缆为例，在环境温度为25℃时，将交联电缆与油纸电缆的允许载流量进行比较得出的结论是：ZQ2一3×240油纸铜芯电缆可用YJV22－3×150交联铜芯电缆替代。因为YJV22－3×150交联电缆的允许载流量为476A；而ZQ2－3×240油纸电缆的允许载流量为 420A还超出47A。如果用允许载流量计算，150平方毫米交联电缆与240平方毫米油纸电缆基本相同，或者说150平方毫米交联电缆应用 240平方毫米的金具连接才能正常运行。由此可见连接金具截面不足将是交联电缆接头发热严重的一个重要原因。
10、散热不好。绕包式接头和各种浇铸式接头，不仅绕包绝缘较电缆交联绝缘层为厚，而且外壳内还注有混合物，就是最小型式的热缩接头，其绝缘和保护层还比电缆本体增加一倍多，这样无论何种型式的接头均存在散热难度。现行各种接头的绝缘材料耐热性能较差，J-20橡胶自粘带正常工作温度不超过75℃；J-30也才达90℃；热缩材料的使用条件为-50～100℃。当电缆在正常负荷运行时，接头内部的温度可达100℃；当电缆满负荷时，电缆芯线温度达到90℃，接头温度会达140℃左右，当温度再升高时，接头处的氧化膜加厚，接触电阻Tt随之加大，在一定通电时间的作用下，接头的绝缘材料碳化为非绝缘物，导致故障发生。
三、技术改进措施
综上所述增加连接金具接点的压力、降低运行温度、清洁连接金属材料的表面、改进连接金具的结构尺寸、选用优质标准的附件、严格施工工艺是降低接触电阻Rt的几个关键周素。提高交联电缆接头质量的对策由于交联电缆接头所处的环境和运行方式不同，所连接的电气设备及位置不同，电缆附件在材质、结构及安装工艺方面有很大的选择余地，但各类附件所具备的基本性能是一致的。所以，应从以下几方面来提高接头质量：
1、选用技术先进、工艺成熟、质量可靠、能适应所使用的环境和条件的电缆附件。对假冒伪劣产品必须坚决抵制，对新技术、新工艺、新产品应重点试验，不断总结提高，逐年逐步推广应用。
2、采用材质优良、规格、截面符合要求，能安全可靠运行的连接金具。对于接线端子，应尽可能选用堵油型，因为这种端子一般截面较大，能减小发热，而且还能有效的解决防潮密封。连接管应采用紫铜棒或1＃铝车制加工，规格尺寸应同交联电缆线芯直径配合为好。
3、选用压接吨位大、模具吻合好、压坑面积足、压接效果能满足技术要求的压接机具。做好压接前的截面处理，并涂敷导电膏。
4、培训技术有素、工艺熟练、工作认真负责，能胜任电缆施工安装和运行维护的电缆技工。提高施工人员对交联电缆的认识，增强对交联电缆附件特性的了解。研究技术，改进工艺，制定施工规范，加强质量控制，保证安全运行。
四、结束语
篇7
【关键词】电缆检测；交流耐压试验；小型变压器；试验参数
一、电力电缆的检测
质检机构对电线电缆的检测主要是电性能方面,电性能的试验主要有导体直流电阻试验、绝缘电阻试验、耐压试验、冲击电压试验等。常用的交联聚乙烯电缆在变电站和电网中使用广泛，在以往的测试实验中其采用的是直流耐压的测试方式，但是交联聚乙烯电缆的介质性质与油纸绝缘线缆存在差异，外界的湿度和温度会改变其性质。数倍的直流电压在试验中不能显现其本身存在的问题。
首先，交联聚乙烯电缆在交流与直流电压的作用下出现的电场分布存在差异。电缆绝缘层利用的是聚乙烯材料，是一种整体化的绝缘层，受到温度的干扰小。在直流电压的影响下，绝缘层中的电场强度与电阻率之间出现的是一种正比关系，且其绝缘层的电阻率分布是不均匀的状态，因为生产中其材料不可能为纯净，含有杂质就会导致导电场分布不均匀。而在交流的电场作用下，其绝缘层的电场分布是以介电常数所决定，电场强度与介电常数之间呈现反比例关系，这种分布稳定性较好，所以电缆的绝缘层在交直流电压的作用下出现的分布不均就会影响其测试的结果。
其次，绝缘电缆在直流电压的影响下回出现单极性电荷的累计，如果这样的单极性电荷累计在耐压试验中出现，这种需要一段时间才能被释放出来，如果电缆在直流残余电荷没有完全释放的情况下投入到运行中其直流电压会叠加在工频电压上，使得峰值改变，这样电缆的电压值就会超过额定，其老化程度会加剧，缩短电缆的使用寿命，严重的就会击穿。
最后，绝缘电缆的半导体突出位置或者受到污染的点会在空间产生电荷，但是在试验中如果电缆的终端发生了表面闪络或者电缆附件击穿的故障，这就导致电缆芯线出现波震荡，对其他正常的电缆和接头的绝缘层形成危害。电缆的绝缘层存在一个明显缺陷，其容易形成水树枝，在直流电压的作用下会快速的变为电树枝，然后形成放电加速绝缘层的水劣化，这样就会在工频电压下产生击穿。
综合的看，采用交流耐压测试可以有效的避免交联聚乙烯电缆在直流耐压检测时出现的问题，有效的对其耐压性作出测试。
二、小型试验变压器在交流耐压试验中的应用
1、小型变压器在耐压测试中的应用方式
在测试中综合国内外的标准，额定小于60KV的电缆线路耐压测试时，交流可以按照交联聚乙烯电缆的基准测试电压的2倍计算。在实际的试验中，要采用小型试验变压器进行交流耐压测试，既需要获得基本交流电压，如对10KV的电缆进行交流耐压测试，其标准额定电压为17.4KV。如检修部门的小型变压器的变比为220/50KV，0-250V、3KVA调压器，2台可调感低压滤波电抗器，电感量为6×(1±4×0.05)mH。因为试验变压器高压绕组的最大电流设计为60mA，经过计算单独的小型变压器按照174.KV的耐压标准所能够进行的耐压试验，其电容量较低，而交联电缆的对地电容量较大，因此单台小型变压器不能满足耐压测试需求。而在供电变电站的控制范围内，其10KV的开关柜至架空电缆、融冰电缆等因为没有适应的高压补偿电抗器，所以要保证试验的容量就必须采用多台变压器进行联合加压才能满足测试需求，其中调压器最大输出电流设计为12A，要降低调压器的输出电流，需要利用低压滤波电抗器完成并联补偿，是低压侧的试验电容量满足调压器的基本需求，也降低了试验电源的电容量。
2、试验设定和要点
首选对试验的参数进行评估，现场试验中利用相关的计算公式或者现场测量获得以下试验参数：交联电缆的相对电容量；高压一次试验电流；试验变压器的并联数量；低压二次侧试验的电流；欠补偿时电抗器的补偿电流；并联补偿电抗器电感等。试验中会遇到容升的情况，高压一次试验电压在17.4KV时，实际的低压二次试验电压小于74V，所以并联补偿电抗可以按照实际情况进行调适。
在试验中应注意：交联电缆的交流耐压试验是一种容性的负载，试验中会出现容升的情况，因此试验电压需要在高压侧利用分压器测量；交流耐压试验如果在过程中出现击穿，试验装置的漏抗和电缆形成的振荡回路会出现过电压，为了控制过电压的负面影响，回路中应接入保护装置；在试验回路上应装置过流保护设施，因为电缆部分或者完全被击穿，回路中的电容电流会增加，为了让过流保护快速动作，低压电抗器应采用欠补偿；试验加压的过程中应利用电流表对试验中变压器低压侧的电流改变，主要是控制变压器并联加压的过程中出现不平衡的情况，而造成某一台变压器出现过载，而影响试验的效果。
3、试验效果
按照上述的方式完成对交联电缆的耐压测试，其结果是可以满足实际需求的。其可以适应在供电范围内，交联电缆小于150m的情况下对其进行耐压测试。而对于较长的电缆则在利用交流耐压测试的时候则可以利用串联谐振交流耐压装置完成测试。
篇8
关键词;电缆;耐压;谐振;试验
Abstract: this paper introduced the crosslinking cable dc pressure test shortcomings, discusses the use of variable frequency resonant system of the power cable network (on the basic principle of pressure test, and through the variable frequency resonant system engineering practice in the application example demonstrates the resonant frequency conversion method in the crosslinking cable site of the feasibility and practicality exchange compression.
Keywords; Cable; Compression; Resonance; test
中图分类号：TM247文献标识码：A 文章编号：
前言
多年来由于人们认识水平和试验设备的原因，交联电缆在现场以直流耐压试验代替交流耐压试验。但是发现用直流耐压不能保证安全运行，如多条10kV橡塑电缆，交接时按要求进行了直流耐压试验，但运行不到半年，或在投运当天，在运行电压下发生击穿事件；因此宜用交流耐压试验替代原来的直流耐压试验，保证电缆安全可靠运行。
1使用直流耐压试验的缺点
试验规程规定，橡塑电力电缆耐压试验在条件不允许的情况下才允许用直流装置，但是该套设备采购昂贵，元件众多，体积也大，而且接线亦麻烦。面对如此复杂的试验为何仍需要选择交流耐压试验代替直流耐压试验，因为直流耐压试验有如下缺点：
1.1在直流电压作用下其绝缘层中的电场强度是按绝缘电阻系数正比例分配的。而交联聚乙烯电缆处于交联过程中不可避免地溶入一定量的副产品，它们具有相对小的绝缘电阻系数但在绝缘层径向分布是不均匀的，在直流电压下交联聚乙烯电缆绝缘层中的电场分布是不均匀的，这就可能在直流试验过程中出现绝缘层有的地方电场很强，有的地方电场却比较弱的情况，导致局部绝缘击穿，在运行中引起事故。
1.2电缆属于容性电气设备，在直流电压会存储积累单极性残余电荷。一旦对电力电缆施加了直流电压，即使对电缆已经充分放电，但是实际施工仍出现被电击的可能。电缆如果在直流残余电荷未充分放干净之前就投入运行，残余电荷便会叠加在工频电压峰值上，使得电缆上的电压值远远超过其额定电压，从而有可能导致电缆绝缘击穿。
1.3橡塑电缆的直流耐压试验，由于交联聚乙烯绝缘电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷，绝缘中的实际电场强度最高可达电缆绝缘工作电场强度的十几倍，所以即使电缆在通过了直流耐压试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。
2橡塑电缆交流耐压试验
通过上面的分析我们可以得出直流耐压试验对电缆耐压有不可取性，所以我们推广串联谐振耐压试验方法，该试验方法不但能满足高压交联电缆的耐压要求，而且具有重量轻、可移动性好的优点，适宜现场试验。
2.1串联谐振
串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容实现串联谐振，这已经成为当前高电压试验的新的方向和潮流，在国内外得到了广泛应用。调频式采用固定电感电抗器，通过调节激励电源的频率使其与试验回路的固有频率相同，串联回路达到谐振状态，从而在被试品上产生高电压或大电流，实现对被试品耐压试验的目的。
图1为串联谐振的等值电路图
图1
L为电感，C为电容（包括被试电容、电容分压器、高压试验回路电容）
当RLC电路产生谐振时，XL=XC UC=UXL/R=UXC/R
此时的谐振频率为f=2∏(√LC) /1,在C上将产生很高的电压 UC=QUe
式中Ue为电源输入电压，Q是品质因数。即在被试品上获得的电压是电源输入电压的Q倍。
串联谐振的优点：利用额定电压较低的电源，通过谐振（谐振条件XL=XC）可以在被试品上获得较高的输出电压。此电路形成1个良好的滤波电路，故输出电压UC是1个良好的正弦波电压。当试品击穿失去谐振，高低压电流自动减小，不会扩大被试品的故障点。
2.2交联电缆变频串联谐振耐压过程
串联谐振设备由5个部件组成，分别是电抗器、励磁变、变频控制箱、分压器、负载补偿电容器。
2.2.1. 电抗器
例：F-DK36/22
额定电压：22kV额定电流：1.65A工时制：15分钟
额定电感量: 66.3H工作频率：32—300Hz 最大负载373nf
上述的铭牌标称即为此电抗器的极限值，请勿擅自超越。超过极限将可能造成人身及设备事故。
2.2.2. 励磁变压器
输出接线柱——励磁变输出高端，连接至电抗器低压端。
电流取样输出插座——用专配电缆线连接至控制箱的电流取样输入插座，用于试品电流测量。
接地接线柱E——励磁变输出低端，用专配接地线组接大地。
变频输入插座——五心快速卡口联接插座，用专配电缆线连接至控制箱的变频输出插座。
2.2.3.电容分压器
高压端——与被试品高压端（或电抗器高压端）相连。
测量输出插座——采用专配的测量电缆与控制箱电压测量输入端连接。
接地端子——采用专配接地线按接线图指示接地。
2.2.4电抗器的组配
串联谐振设备主要运用于被试品主绝缘耐压。其中根据两种不同形式的试验，对电抗器的配置要求也不相同。
配置步骤：
a根据试验标准选择试验电压，并根据试验电压考虑电抗器的组配。
如：3公里规格为8.7/15kV 300mm2电缆试验
10kV电缆交流耐压试验电压为2.5U0=2.5*8.7=21.75kVF-DK36/22电抗器额定电压为22kV，单台可以满足21.75kV。
b.估算或者通过仪器测量被试品的电容量，根据电容量选择电抗器组配
例：3公里规格为8.7/15kV 300mm2电缆
估算电容量3*0.37=1.11μf型号为 F-DK36/22电抗器最大负载为0.373μf。 3X0.373μf=1.119μf >1.11μf 所以只需选择3台电抗器就可满足要求，理论值是如此，但是实际试验中建议选择4台电抗器，即4X0.373μf=1.492μf。根据计算得出需要最少3台电抗器并联使用。
c.频率核算
根据公式f= 1/2∏(√LC)计算频率是否超出试验要求。
例：根据上两步配置需要3个电抗器并联使用
则L=66.3/3H=22.1HCx=1.11μfCb=250Pf（分压器电容量与被试品相比极小时可忽略）f=32.13Hz>32Hz
结论：3公里规格为8.7/15kV 300mm2电缆试验可以用3台型号为F-DK36/22的电抗器并联组合进行试验。
3芯电缆电容参数表（单位：uF）
截面mm2
试验前应先检查试验接线是否正确，检查各设设备接地是否可靠，无问题后打开主机电源对变频器进行试验电压和试验时间的设置，然后选择自动搜索谐振频率，也可选择手动搜索谐振频率，自动搜索成功后再进行调压，使电压达到预设的电压值，在保持此电压的情况下开始计时，到达时间后，将电压降低至零，查看电缆有无异常，无异常后表明该电缆耐压通过，完成变频谐振耐压试验。
4现实工程应用及推广
2011年11月14日，110kV东凤变电站10kV峨嵋线717开关间隔出线电缆做交流谐振耐压试验，长度3132米，在交流耐压试验过程中，没有发生闪络或击穿现象，电缆安全运行至今。变频串联谐振试验装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业，适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验。例如：6kV-500kV高压交联电缆的交流耐压试验，6kV-500kV变压器的工频耐压试验 ，GIS和SF6开关的交流耐压试验，发电机的交流耐压试验，其它电力高压设备如母耐压试验代替交流耐压试验，如果采用交流耐压试验，大部分采用变频串联谐振线、套管、互感器的交流耐压试验。
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摘要：
随着我国经济和社会的快速发展，轨道交通建设也越来越快。轨道交通车辆用电缆对轨道交通系统的稳定运行有着重要影响。本文研究了轨道交通车辆用电缆的性能及辐照技术，以寻找出优化改进措施，更高效率地实现轨道交通运输要求。
关键词：
轨道交通；车辆专用电缆；性能；辐照技术
电线电缆在轨道交通行业广泛应用，发挥着重要作用。轨道交通车辆用电缆是轨道交通建设的重要组成部分，对提高铁路运输速度和保障铁路安全运营有着重要作用。轨道交通车辆用电缆具有安全系数高、稳定性强、耐磨性强、修理维护成本低等优势，对轨道交通系统的稳定运行有着重要影响。
一、电缆的标准要求
铁路车辆和城市轨道交通车辆是轨道车辆的两大组成部分。铁路旅客车辆的电缆阻燃要求要符合国际通用阻燃标准IEC60332-1、IEC60332-2。城市轨道交通车辆用电缆的要求更为严格，对阻燃性的要求更高，并要具有强绝缘性、高防水防油性和耐磨性。我国对于电缆厂家的要求是：拥有我国电线电缆强制性认证；具备铁道部车辆用电缆的订货标准；符合德国铁道部认可的DIN5510《轨道车辆防火材料和部件的燃烧特性及燃烧伴随现象分类、要求和检测方法》防火测试、英国的BS6853《客运列车设计建造中的防火通用规程》防火测试或法国的NFF16-101《铁路车辆防火性能、材料的选择》防火测试等标准。从轨道交通车辆用电缆的使用情况看，电缆不仅要完全符合国家相关要求标准，还要适应科学合理的轨道交通工程建设要求。通过选用合适的电缆材料和辐照技术，在保证轨道安全运行的前提下，做到先主后次，由小到大，层次分明，更高效率地实现轨道交通运输要求。
二、电缆的性能特点
轨道交通车辆用电缆在轨道交通建设中起着关键性的作用。因此，要提高对车辆用电缆的重视程度，以保证工程处于安全高效的工作状态，更好地服务社会。阻燃性。轨道交通有些处于地下，一旦发生火灾，不易逃生，造成的损失难以弥补。因此，轨道交通车辆用电缆一般都要求具有很强的阻燃性，以降低因阻燃小而引发火灾的几率，最大化保证人民的生命财产安全。环境适应性。为了充分适应各种轨道交通工作环境，电线电缆要具有防水、防油和抗老化性等优点，减少电缆的维护工作量，节约维修成本，以使轨道交通实现最大化经济收益。低烟性。在发生火灾时，随着火焰密集的增大会对人体造成伤害，引起判断失误，导致难以找到最佳的逃生方式，最终酿成悲剧。因此，轨道交通车辆用电缆在阻燃条件下的透光率应大于60%。电线电缆是轨道交通运输网中的基础线，其性能特点直接影响轨道运输的安全。因此，除对电缆的防水、防油和耐磨性能进行加强外，还要选用合理有效的材料，着重提高电缆的高阻燃防火性能。
三、电缆的辐照技术
低烟无卤阻燃车辆专用电缆是目前轨道交通车辆用电缆的优先选择。低烟无卤阻燃电缆采用的材料有聚烯烃化合物，里面有大量氢氧化物已被偶联剂活化。低烟无卤阻燃电缆的阻燃原理分为三步：第一，是一个吸热的分解化学反应过程，通过氢氧化物进行化学反应，将周围的热量吸走，以满足自身反应需求，同时降低周围电缆产生的热量，达到阻燃目的；第二，在反应中，氢氧根与氧原子进行结合，生成水分子，水分子可降低电缆的温度；第三，分解反应最终生成金属氧化物结壳，减少当前氧原子和有机物的接触面，降低燃烧的可能性。低烟无卤电缆中的阻燃剂是一种化学碱性物质，具有吸水性，会发生潮解。为了减少潮解的发生，可通过交联使聚烯烃的分子结构改变。交联包括物理和化学两种交联方式，但轨道交通车辆用电缆不宜采用化学交联方式。因为化学交联有干法交联和温水交联，其中干法交联是在高温条件下进行的，但在高温高压下的氢氧化物会产生裂解反应，形成水和金属氧化物，导致电缆表面磨损，出现裂纹，引起安全故障。温水交联是在水中长时间浸泡电缆，这样会导致电缆的综合使用性能降低，不符合轨道交通车辆用电缆的要求。辐射交联是利用自由基间的自由组合来改变聚烯烃类化合物的分子空间结构式，达到阻燃效果。具体过程是：第一，将低电子流通过加速器转变为高电能的电子流；第二，利用电子流对电缆的绝缘层和保护套进行撞击，改变聚烯烃的分子量，形成自由基；第三，自由基具有自由性和不稳定性，可随机组合，形成新的三维网状立体结构。在辐射交联的过程中，只是利用物理原理将分子结构打乱重新组合，不进行化学反应，不会导致电缆导电性能的改变，是适应轨道交通车辆用电缆的交联方式。
四、提高轨道交通电缆的技术措施
随着我国轨道交通建设的不断发展，国家投入力度也随之加大。因此，应不断创新和发展轨道交通车辆用电缆的性能，让轨道交通工程更好地造福大众。提高轨道交通车辆用电缆的绝缘性和阻燃性，可通过物理交联即辐射交联进行，以满足高阻燃、强绝缘、低事故的轨道交通工程建设要求。要严格遵循相关的法律法规，从原材料的筛选到辐射技术加工中的每一个环节，都要认真做好监测和管理，严格按照工艺流程进行操作，通过分组对照选用最适合的辐射量对电缆进行加工。若辐照量过大，会造成电缆的使用寿命缩短，增大成本；若辐照量过小，则产生的自由基数量不够，不能达到提高性能的标准。因此，合理控制辐照技术的辐照量至关重要。在进行实际操作时，要充分考虑不同环境的综合因素，选择合适方案，以达到最好的辐照效果。
五、结语
在高科技快速发展的今天，轨道交通车辆用电缆已经被广泛地应用在轨道交通体系中。随着对轨道交通车辆用电缆的不断探索与研究，将寻找出更好的提高轨道交通车辆用电缆性能技术的相关控制措施，提高电缆的稳定性、安全性、耐压性和应用水平，进一步促进我国轨道交通行业的可持续发展。
参考文献：
[1]闵峻.ETFE绝缘电线电缆电子辐照交联技术研究[D].上海复旦大学,2013.
[2]金银强.交流额定电压3kV轨道交通车辆用电缆的研制[J].机械研究与应用,2012.
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关键词：电力电缆 附件 有限元法 电场分布
1.引言
电缆中间接头和终端是交联聚乙烯（XLPE）电力电缆中的重要附件，其作用是实现电缆的连续和驳接，分散电缆外屏蔽切断处的电场，保护电缆不被击穿以及防水等。在电缆线路中，60%以上的事故是由电缆附件引起的，所以，电缆附件的设计和制作对整个输变电系统的安全可靠起着十分重要的作用[1-4]。
在电缆附件设计中，对其电场分布进行分析计算十分关键。由于电缆附件结构相对电缆本体结构复杂，其电场分布也相对复杂，若设计不当，电缆附件某些位置出现的最大场强会超过绝缘材料的最大击穿场强，导致局部放电，甚至绝缘击穿[5]。
本文将针对电缆中间接头和电缆终端两类电缆附件，分别建立其有限元数值计算模型，得到其电场分布，确定最大电场强度出现的位置，并提出降低电场强度的措施，改善电场分布，为电缆附件的设计及安全运行提供理论依据。
2.电缆中间接头的电场分布
中间接头的作用是将两根制造长度的电缆连接起来，以满足实际工程长度的需要。连接的原则是保证导电线芯电连接良好，绝缘部分电气性能完好，以及金属屏蔽处电场分布均匀。中间接头的绝缘薄弱点是在不同部件构成的界面，因此在一定的外形尺寸限制下，调整内部界面形状，能使电场分布尽量均匀，保证电力电缆的安全运行。
图1所示为10kVXLPE电力电缆用预制式中间接头结构示意图，内电极与线芯相连，为高电压；应力锥和外屏蔽接地。电缆中间接头电应力控制采用介电常数大于20的应力控制材料制成，该材料的介电常数、介电强度、绝缘电阻和介质损耗因数保持长期稳定，通过此种应力控制方法，可将终端表面的高电场强度降至安全范围内，高电位移向接头末端，而不是集中在电缆屏蔽切断处附近，从而使中间接头外绝缘电场分布趋于发散、均匀。中间接头不仅轴线对称，而且也关于其中点对称，因此进行其电场仿真计算时只要取四分之一区域进行分析计算。图2为中间接头有限元计算模型，图3为中间接头电位分布图， 图4为中间接头的电场强度分布云图。
从图3和图4中可以看到，应力管和应力锥显著改善了电缆切断处的电场分布，能够降低此处的电场强度。中间接头的电场强度最大值出现在观测点a、b以及c处。实践证明，保持电缆中间接头处介质分界面的压力（一般0.1～0.4MPa）能有效地降低观测点处的电场强度。此外，通过保持观测点a和b处介质光滑，在c点缠绕高介电常数的电应力控制泥也能适当降低观测点处的电场强度。应力管的形状显著影响着应力管附近的场强，因此必须对应力管的形状进行优化设计。为了减小应力锥的切向应力，设计时应当使得应力锥附近的切向场强较低。
3.电缆终端的电场分布
电缆终端的作用是连接电缆和其它输变电设备如架空线、变压器等。其结构形式根据电缆类型、电压等级以及用途的不同而有所区别。电缆终端经剥离金属护套和屏蔽后的场强分布如图5所示。从图中看出，电场分布在线芯和金属屏蔽层处比较集中，而且靠近金属屏蔽层边缘处电场强度最大。沿绝缘表面有电场的法向分量和切向分量的作用。
为了有效降低金属屏蔽边缘处的场强，工程上采用诸多措施，如：增大绝缘等效半径 、采用高介电常数的电应力控制材料来分散终端处的电场强度、采用应力锥减小电缆终端处的电场强度等。尤其，理论和试验均表明，应力锥能显著地降低电缆屏蔽层和半导电层切断处的电场强度，分散比较集中的轴向应力。应力锥通过将绝缘屏蔽层的切断处进行延伸，使零电位形成喇叭状，改善了绝缘屏蔽层的电场分布，降低了电晕产生的可能性，减少了绝缘的破坏，保证了电缆的运行寿命。从图6可以看出，应力锥的弧形设计使绝缘屏蔽层切断处的电场分布加以改善，电场强度分布相对均匀，避免了电场集中。
电缆终端设计时，对应力锥的设计一般采用解析公式结合经验值来得到应力锥锥面的曲线形状及应力锥轴向长度，该法无法了解应力锥附近电场分布的情况，不能通过调整应力锥端部曲率半径来改善其内部电场分布。为了更加直观准确地确定电缆终端电场分布是否均匀，并以此为依据对其设计方案进行修改和调整，常采用有限元法对其电场分布进行数值分析。
根据电缆终端的结构，其电场仍为轴对称场分布，仍以10kVXLPE电力电缆终端为例，如图6所示为其有限元计算模型，图7为其电位分布图， 图8为其电场强度分布云图。其中，图6还示出了观测点a及观测线CB、ED。
由于应力锥的存在，改善了电缆终端的等位线分布，使得终端屏蔽切断处电场强度降低，提高了工频闪络电压，最大场强出现在导体和XLPE主绝缘处。
终端电场强度沿径向分布减小，最大电场强度出现在导体线芯和XLPE绝缘界面上，在主绝缘和增绕绝缘的分解面上电场强度发生“跳跃”；沿ED曲线电场强度在应力锥附近达到最大。根据仿真计算得到的结果，可以对电缆终端的设计参数进行修改和调整，也可以根据最大电场强度出现的位置以及最大电场强度数值，判定电缆终端是否可能出现局部放电现象、是否能够安全运行等。
4.结论
本文以10kVXLPE电力电缆附件为研究对象，提出采用有限元数值法对其电场分布进行仿真分析，为电缆附件设计及安全运行提供理论依据。研究表明，中间接头的最大场强出现在导体与应力管分界面处，必须对应力管进行特殊处理，保证应力管表面光滑且介质均匀无气泡，以减少局部放电，保证电缆中间接头的安全运行。电力电缆终端绝缘的最大场强出现在导体与XLPE主绝缘表面、应力锥附近，为了保证电力电缆安全运行，应力锥的设计要合理。
参考文献：
[1]卓金玉. 电力电缆设计原理. 机械工业出版社， 1994.
[2]刘子玉， 王惠明. 电力电缆结构设计原理. 西安交通大学出版社， 1995..
[3]罗俊华， 邱毓昌， 杨黎明. 10kV及以上电力电缆运行故障统计分析. 高电压技术，2003，29（6）：14-16.