220kV高壓電纜終端頭工藝差錯分析及防范措施

周多軍

（湛江電力有限公司，廣東 湛江 524099）

高壓交聯聚乙烯（XLPE）電力電纜已廣泛應用于電力系統中，但電纜終端附件的事故屢有發生，影響了整個電纜乃至相應系統的安全可靠性。從某種意義上講，高壓電纜終端的安裝質量決定了整個電纜工程的質量[1]，尤其是工藝尺寸偏差將導致終端擊穿的嚴重后果[2-3]。因此，熟悉高壓電纜終端安裝工藝要求，分析其出現差錯的可能性，制定相應的防范和糾正差錯的措施，將有助于保證高壓電纜終端的安裝質量。本文以220kV XLPE電纜終端為例，就此進行了探討和案例介紹。

1 220kV高壓電纜終端頭工藝流程簡介

以沈陽古河220kV 單芯波紋鋁護套XLPE電纜變壓器側油浸式終端（置于變壓器油中）安裝施工為例，其工藝流程如下。

1）作業條件與安健環措施檢查。環境濕度不大于 80%，溫度不低于 5℃，施工腳手架子與電纜終端固定架子分離開。

2）清點電纜附件數量、規格。主要有瓷套、引出棒、應力錐、保護管、法蘭、壓緊裝置。

3）預切斷電纜。將電纜垂直豎立，確定預切和最終切斷位置，并在預切電纜處切斷電纜。

4）電纜終端區段表面處理。主要進行石墨層處理、預鉛封、電纜校直、端部導體處理。

5）導體引出棒壓接。用規定的模具壓接導體引出棒（不同截面采用相應特定壓模），并去掉毛刺，表面清潔。

6）拋光絕緣處理。用玻璃條去掉半導體 817mm（從導體引出棒頂端算起），半導體端部處理成20mm 斜坡狀。絕緣端部處理成15mm 的可調整絕緣斜坡，與半導體斜坡形成光滑過渡。確保絕緣直徑大于應力錐內徑 1～2.5mm，并保持表面的圓滑形狀。用先粗后細砂布帶將電纜絕緣表面拋光，最后用 320#砂布帶拋光（拋光部位按照安裝圖紙操作），然后確認電纜絕緣表面沒有劃痕。

7）半導電層及屏蔽層處理。主要是清潔電纜絕緣及半導體表面，外半導電層成型，按50%搭接包繞ACP帶、金屬屏蔽網帶、PVC保護帶（此步核對包繞起點位置尺寸）。

8）套入保護管、法蘭、壓緊裝置、應力錐。在插入應力錐前，依次將電纜保護管、壓緊裝置、法蘭、絕緣法蘭及FRP管、連接法蘭的下法蘭套入電纜（注意檢查 O 形圈是否在相應位置）。在電纜絕緣表面及應力錐內部均勻地、薄薄地涂一層硅油，然后套入應力錐（核對其定位尺寸）。

9）組裝、緊固。清洗環氧絕緣體（套）的內部表面以及密封面并吹干，將應力錐的外表面及環氧絕緣體的內斜面擦凈，并涂上硅油。安裝環氧絕緣體、上部金具，核對環氧絕緣體上部電極到導體引出棒上端面的距離Q值。安裝導體固定金具，核對其上端面距導體引出棒上端面距離 P值。安裝緊固其他部件，調整并測定壓緊裝置彈簧長度及法蘭間隙。

10）封鉛及電纜固定。

11）連接接地電纜。

12）清理現場完工。

在上述工藝流程中，工序 7）、8）、9）往往容易產生差錯，本文將予以具體分析。

2 220kV高壓電纜終端頭工藝差錯的可能性分析

從上述工藝流程及其內容看，工序1）～4）、6）由于具有通用性，基本不會出現差錯，工序5）雖然存在對應電纜截面正確選擇導體引出棒及其壓接模具口徑的問題，但由于施工人員每一次都會面對此明顯的選擇性問題，因此一般也不會出錯?，F場實踐表明，工序7）、8）、9）由于部件的標示不明顯、或相關尺寸工藝差別不顯著，往往會產生一些差錯。工序10）在電纜固定中也會出現施工錯誤。

1）工序7）的差錯分析

在進行半導電層及屏蔽處理過程中，包繞ACP帶、金屬屏蔽網帶、PVC保護帶的起點位置尺寸隨對應的電纜截面有所不同，如圖1所示。

圖1 ACP帶、金屬屏蔽網帶、PVC保護帶包繞部位

圖1中括弧外數字對應 1200mm2以下截面電纜，括弧內數字則對應1200mm2及以上截面電纜。如果有多種截面規格電纜同時或先后制做終端頭，則有可能將該尺寸搞混。

另外，包繞是從起點向鋁護套方向進行，包繞起點位置尺寸是從導體引出棒端部算起，而非導體端部算起。

上述尺寸發生差錯的后果是，當括弧內的尺寸被改為括弧外數值后，縱向電場分布將受到影響，通常均勻性會變差，不利于局放量的控制[4]。

2）工序8）的差錯分析

工序8）是在工序7）的基礎上進行的，此步的一個關鍵是要核對好應力錐的插入位置，如圖2所示，應力錐插入后其下端距離PVC和ACP包繞起點20mm。

圖2 應力錐的插入位置

應力錐的作用在于改善絕緣屏蔽切斷處的電場分布，降低電暈產生的可能性，保證電纜的運行壽命[5]，而這一作用的保障前提則是應力錐的正確裝配。工序 8）中應力錐的插入位置同樣以 1200mm2截面為界，有兩個不同的位置尺寸（括弧內對應1200mm2及以上截面），工序7）的正確并不能保證工序 8）的正確。當選擇錯誤時，對電場應力的控制將達不到設計預期，相關研究表明此種情況下的局放電壓根據錯位情況可能明顯降低[6]。

3）工序9）的差錯分析

工序 9）是組裝環節，除要核對相關尺寸，還要首先核對被組裝部件規格是否正確。

實踐表明，該環節較易出錯的是以大代小地用錯環氧絕緣體（套），以國內某公司產品為例，對應240～1800mm2電纜的終端頭環氧絕緣體其外部尺寸皆一樣，但其內腔尺寸又以1200mm2為界，分為I型、II型等。而這種區分的標示（I型、II型等）一般打在環氧絕緣體上部電極端面上，容易被人忽視，從而可能導致將適用于1200mm2及以上截面電纜的終端環氧絕緣體錯用于1200mm2以下截面電纜的終端。這種差錯的后果除剩下的小規格環氧體無法使用外，更嚴重的是被錯裝環氧絕緣體的電纜終端由于內腔空間尺寸配合不符合設計要求，將導致場強異常，引發放電故障。

此外，在裝配終端上部屏蔽罩時，要注意不得破壞或隨意更換其上的半導電紙，否則會影響其屏蔽均勻電場的效果。

4）工序10）的施工錯誤分析

工序10）錯誤往往發生在電纜固定方法，如圖3所示，三根單相電纜（圖中黑圈）被分別固定在電纜支架的三個獨立方框中，由于支架及固定用橫擔通常是鍍鋅角鋼材料，滿足閉合電磁回路條件，因此電纜運行中將在支架的方框中產生較大的環流，導致框架焊縫產生異常溫升和電腐蝕，并且促使局部的外部熱阻增大，進而影響電纜的載流量[7]。

圖3 錯誤的電纜固定方法

正確的固定方法應如圖4所示，用非磁性卡套將三根單相電纜固定在同一根橫擔上，處于同一個金屬框架中，這樣由于三相對稱的原因，框架中便無明顯的環流流過（僅有不平衡電流引起的微小渦流），從而避免了圖3固定方法的缺點。

圖4 正確的電纜固定方法

3 一起終端頭工藝差錯案例分析及處理方法

1）事件起因

2010年7月，某電力公司先后更換#2主變、#1啟備變及#1主變高壓側的220kV高壓電纜，當進行#1主變高壓電纜頭安裝工作時，電纜廠家安裝人員發現電纜終端環氧絕緣體（套）無法按工藝要求裝配，經核對環氧絕緣體的類型編碼，發現其不是配#1主變1200mm2電纜的，而是配#1起備變400mm2電纜的。造成此種情況的原因可能有是發貨錯誤，也可能是之前在其他電纜終端頭施工中用錯部件。如果是用錯部件則意味著一起隱患的存在，所以必須徹底查清事件原因，并及時妥善處理。

2）原因查證

首先進行發貨環節、到貨驗收環節核查，發貨清單型號無誤，到貨驗收記錄也無誤，初步排除材料進廠環節出現差錯的可能性。

同時進行現場施工記錄和質量驗收記錄的核查，發現盡管相關尺寸記錄齊全無誤，但是部件的型號規格核對記錄卻很籠統，尤其是環氧絕緣體的類別（I或 II型等標示）核對沒有記錄，工藝指導書和質量驗收卡中都沒有明確需要核對的具體內容。

此外，詢問施工人員，得知當時因臺風即將來臨，施工出現搶時間而忽略了必要的見證核對。

至此，專業人員判斷認為#1主變終端頭環氧體極可能在之前誤裝到了#1起備變上，必須立即停運#1起備變，核查其電纜終端環氧絕緣體上的類型編碼，如有錯則盡快更換處理，以防因裝配不配套引起電纜頭內部電場應力失控而發生故障。

最后，判斷有無其他部件也用錯。經過全面核查分析判斷，結果正常。

3）處理方法

#1啟備變停運后，打開裝有電纜終端頭的高壓出線套筒，拆下終端頭上的屏蔽罩后，核查環氧絕緣體的類型編碼果然為“II”型，即配1200mm2電纜的，而非配#1起備變400mm2電纜用的。處理方法如下：

第1步：釋放變壓器高壓出線裝置套筒內的油，如圖5所示。

第2步：拆卸終端頭上屏蔽罩等金具，如圖6所示。

第3步：保護管尾部化鉛。如圖7所示。此步要控制好“化鉛”的溫度和時間，防止損傷電纜主絕緣。

第4步：將電纜及應力錐等部件從環氧絕緣體內拔出，拆下環氧絕緣體。如圖8所示。

第5步：檢查待裝環氧絕緣體是否正確。

第6步：按照安裝說明重新組裝，此步及第4步都必須對已成型的終端頭半導層、絕緣層、應力錐等倍加小心，禁防劃傷。

第7步：連帶電纜重新進行交流耐壓，并檢測局放，要求試驗合格。

圖5 電纜終端環氧絕緣體更換步驟1（套筒放油）

圖6 電纜終端環氧絕緣體更換步驟2（拆屏蔽罩）

圖7 電纜終端環氧絕緣體更換步驟3（化鉛）

圖8 電纜終端環氧絕緣體更換步驟4（拆下環氧絕緣體）

經過上述處理、試驗后，設備重新投運，運行良好，既保證了安全可靠，又避免了另做電纜終端而產生的不必要的返工和浪費。

4 防止電纜終端頭工藝差錯的措施

任何人為差錯都可防止，為了有效地避免本文前述所分析的各類可能的差錯，首先要從作業文件著手，要有詳細、具體的電纜終端頭施工作業指導書和質量檢查簽證卡，任何部件差異、尺寸差異、工藝要求差異等都必須在作業指導書和質量檢查簽證卡中具體反映出來，避免采用諸如“是否符合要求”、“是否正確”、“是否合格”等非具體的判斷格式。在此基礎上，嚴格作業文件的校對和審核，審核人員必須是專業部門（主要指相關產品的廠家和電纜所之類）的專業技術人員，只有如此，才能確保施工階段有可操作性強、全面具體、正確無誤的作業指導文件。

加強發貨、到貨驗收環節的檢驗和記錄，一方面從材料源頭降低發生差錯的機率，另一方面也為一旦有差錯發生時，通過物料環節的追溯準確判斷差錯環節提供可以置信的依據。

5 結論

高壓電纜終端的安裝質量決定了整個電纜工程的質量，尤其是工藝尺寸偏差將導致終端擊穿的嚴重后果，為減小和避免高壓電纜終端施工的差錯，必需詳細編制、認真校對、嚴格審核、現場全面簽證高壓電纜終端安裝作業指導書和工藝質量簽證控制卡，并加強附件材料的發貨、到貨驗收環節的檢驗和記錄。一旦發生差錯，必須查清原因并根據情況妥善處理，既要保證安全可靠，又要減少不必要的返工和浪費。

[1]李新,康振軍.220kV線路高壓電纜施工經驗分析[J].河北電力技術,2006,25(3):48-51.

[2]徐紹軍,等.高壓XLPE電纜安全運行隱患分析與防范[J].電線電纜,2007,26(3):37-39.

[3]孟輝,劉耀宇.高壓 XLPE電纜隱患分析與對策[J].高電壓技術,2004,30(136):99-100.

[4]白玉岷,等.電纜的安裝敷設及運行維護[M].北京:機械工業出版社,2011.

[5]穆茂武.高壓XLPE電纜預制式附件的設計、制造和安裝[J].電線電纜,2007(3):34-36.

[6]王勁,等.預制式電纜終端應力錐安裝錯位時的電場分析[J].廣東電力,2009,22(4):46-48.

[7]楊小靜.交聯電纜額定載流量的計算[J].高電壓技術,2001,27(104):11-12.

[8]220kV高壓 XLPE電纜變壓器側油浸電纜終端安裝說明書[M].沈陽:沈陽古河電纜有限公司,2010.