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摘要：某电厂35kv高压电缆投运后，陆续出现单相短路故障及绝缘降低的现象发生。本文主要从故障现象，分析其故障原因，提出了重点加强材料采购质量和施工安装关键环节质量控制的对策措施，并提出了采用预制式、冷缩式电缆头附件的新材料、新工艺建议。
关键词： 35kv电缆头故障分析对策
一 引言
某电厂主变压器采用三圈变压器，中压侧为35kV,主要给附近的高耗能企业直供电，采用35kV电缆，电缆头工艺为热缩。在投运几年后，陆续出现35 kV 高压电缆头单相短路故障及绝缘降低现象，严重影响了供电可靠性。据调研了解，周围其它电厂也有类似现象发生。为了保证35kV供电线路的可靠性，我们认真查找了35kv高压热缩电缆头故障及绝缘降低原因，采取纠正措施，避免此类故障的再次发生，有其重要的意义。
1主要出现的典型故障
1.1户外电缆外护层与铠甲脱开
1.2箱变内电缆外护层与铠甲脱开
1.3开关柜内电缆屏蔽层断口处击穿短路
2原因分析
2.1 采用的35kv电缆型号为YJY23-26/35kv，电缆头附件均采用高压热缩技术。地处昼夜温差大（30℃以上，-30℃）地区，造成电缆外护套收缩，与热缩头根部脱开，固体绝缘介质表面吸附潮气,产生较大的介质表面电导,从而形成电缆绝缘的薄弱环节。
2.2高压电缆每一相线芯外均有一接地的（铜）屏蔽
层，导电线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。如图2-1所示。电缆附件的绝缘性能
应不低于电缆本体，所用绝缘材料的介质损耗要低，在结
构上应对电缆附件中电场的突变能完善处理，有改变电场
分布的措施。
2.3 在做电缆头时，剥去了屏蔽层，改变了电缆原有的电场
分布，将产生对绝缘极为不利的切向电场（沿导线轴向的电力线）。在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。
2.4 电缆最容易击穿的屏蔽层断口处，我们采取分散这集中的电力线（电应力），用介電常数为20～30，体积电阻率为108～1012Ω•cm 材料制作的电应力控制管（简称应力管），套在屏蔽层断口处，以分散断口处的电场应力（电力线），保证电缆能可靠运行。如图2-2，2-3所示。
2.5电缆击穿发生在如图1-3所示屏蔽断口的部位,充分证明了如果电缆头附件不能发挥应有的改善断口处电场分布的作用，其后果是极其严重的。
2.6 以上分析可以看出，使用热胀冷缩适应性好的合格电缆、出厂及现场检验合格的热缩材料、采用经过工艺评定合格的电缆头附件制作安装程序，是确保35kv高压电缆运行质量的关键环节。以下重点对保证35kv高压电缆头施工质量进行对策分析。
3关键施工步骤分析
3.1 要使电缆可靠运行，电缆头制作中应力管非常重要，而应力管是在不破坏主绝缘层的基础上，才能达到分散电应力的效果的。在电缆本体中，芯线外表面不可能是标准圆，芯线对屏蔽层的距离会不相等，根据电场原理，电场强度也会有大小，这对电缆绝缘也是不利的。在主绝缘层外，铜屏蔽层内的外半导体层，同样也是消除铜屏蔽层不平，防止电场不均匀而设置的。
3.2 为尽量使电缆在屏蔽层断口处电场应力分散，应力管与铜屏蔽层的接触长度要求不小于20mm，短了会使应力管的接触面不足，应力管上的电力线会传导不足，（因为应力管长度是一定的）长了会使电场分散区（段）减小，电场分散不足。一般在20～25mm左右。
3.3 35kv高压电缆头制作一般步骤
3.3.1 剥去护套。用电缆夹将电缆垂直固定，对户内终端量取760mm（这个数字不确定，视现场具体情况而定），剥去外护套。
3.3.2 剥铠装。由外护套断口量取30mm铠装，绑扎线，其余剥除。
3.3.3 剥内垫层。在铠装断口处保留20mm内垫层，其余剥除。
3.3.4 分芯线。摘去填充物，分开芯线。
3.3.5 焊接地线。打光铠装上接地线焊接区，用地线连通每相铜屏蔽层和铠装，并焊牢。
3.3.6 包绕填充胶。在三叉根部包绕填充胶，形似橄榄状，最大直径大于电缆外径约15mm。
3.3.7 固定手套。将手套套入三叉根部，由手指根部依次向两端加热固定。
3.3.8 剥铜屏蔽层。由手套指端量取55mm铜屏蔽层，其余剥除，保留20mm半导体层，其余剥除。清理绝缘表面。
3.3.9 固定应力管。搭接应力管20mm，加热固定应力管。
3.3.10 压接线端子。按端子孔深加5mm剥去线芯绝缘，端部削成“铅笔头”状。压接端子，在“铅笔头”处包绕填充胶，并搭接端子10mm。
3.3.11 固定绝缘管。套入绝缘管至三根部（管上端超出填充胶10mm）由上端起加热固定。再将相色管套在密封附管上，加热固定。
3.4 以上分析可以得出结论，保证3.3.8和3.3.9步骤施工质量，在剥切铜屏蔽层时保证不伤害电缆主绝缘，成为改善屏蔽层断口处电场分布，加强对电缆薄弱环节保护，避免在屏蔽层断口处发生短路故障的有效措施。
4新材料、新工艺应用
随着电缆技术的发展，目前除了普遍采用的热缩电缆头工艺，还有预制式附件和冷缩式附件可以采用，下面做简单的介绍，主要介绍其工作原理及优缺点，以供参考。
4.1 预制式附件
4.1.1工作原理
（1）所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。
（2）主要采用几何结构法即应力锥来处理应力集中问题。
4.1.2优点
材料性能优良，安装更简便快捷，无需加热即可安装，弹性好，使得界面性能得到较大改善。是近年来中低压以及高压电缆采用的主要形式。
4.1.3缺点
（1）对电缆的绝缘层外径尺寸要求高，通常的过盈量在2-5mm（即电缆绝缘外径要大于电缆附件的内孔直径2-5mm），过盈量过小，电缆附件将出现故障；过盈量过大，电缆附件安装非常困难（工艺要求高）。特别在中间接头上问题突出，安装既不方便，又常常成为故障点。
（2）价格较贵。
4.1.3关键技术
（1）附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求。
（2）需采用硅脂润滑界面，以便于安装,同时填充界面的气隙。
（3）预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用，有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。
4.2冷缩式附件
4.2.1工作原理
（1）所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。
（2）冷缩式附件一般采用几何结构法与参数控制法来处理电应力集中问题。几何结构法即采用应力锥缓解电场集中分布的方式要优于参数控制法的产品。
4.2.2优点
（1）与预制式附件一样，材料性能优良、无需加热即可安装、弹性好，使得界面性能得 到较大改善，与预制式附件相比，它的优势在如安装更为方便，只需在正确位置上抽出电缆附件内衬芯管即可安装完工。因此冷缩式附件施工安装比较方便。
（2）安装工艺更方便快捷，安装到位后，其工作性能与预制式附件一样。
（3）价格与预制式附件相当，比热收缩附件略高，是性价比最合理的产品。
4.2.3关键技术
（1）附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求。
（2）需采用硅脂润滑界面，以便于安装,同时填充界面的气隙。
（3）预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用，有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。
4.2.4相关问题
冷缩式附件产品从扩张状况还可分为工厂扩张式和现场扩张式两种，一般35kV及以下电压等级的冷缩式附件多采用工厂扩张式。66kV及以上电压等级的冷缩式附件则多为现场扩张式，安装期限不受限制，但需采用专用工具进行安装，专用工具一般附件制造厂均能提供，安装十分方便，安装质量可靠。
5结束语
35kv电缆作为较近距离输电的主要通道，其电缆头质量的好坏关系到电缆的安全运行及供电可靠性。保证电缆及热缩附件质量、控制施工安装的关键环节，加强改善电缆头电场应力分布，采用预制式、冷缩式电缆附件新材料、新技术，就可以减少电缆故障，保证电缆运行的安全可靠。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词： 35kv电缆头故障分析对策
一 引言
某电厂主变压器采用三圈变压器，中压侧为35kV,主要给附近的高耗能企业直供电，采用35kV电缆，电缆头工艺为热缩。在投运几年后，陆续出现35 kV 高压电缆头单相短路故障及绝缘降低现象，严重影响了供电可靠性。据调研了解，周围其它电厂也有类似现象发生。为了保证35kV供电线路的可靠性，我们认真查找了35kv高压热缩电缆头故障及绝缘降低原因，采取纠正措施，避免此类故障的再次发生，有其重要的意义。
1主要出现的典型故障
1.1户外电缆外护层与铠甲脱开
1.2箱变内电缆外护层与铠甲脱开
1.3开关柜内电缆屏蔽层断口处击穿短路
2原因分析
2.1 采用的35kv电缆型号为YJY23-26/35kv，电缆头附件均采用高压热缩技术。地处昼夜温差大（30℃以上，-30℃）地区，造成电缆外护套收缩，与热缩头根部脱开，固体绝缘介质表面吸附潮气,产生较大的介质表面电导,从而形成电缆绝缘的薄弱环节。
2.2高压电缆每一相线芯外均有一接地的（铜）屏蔽
层，导电线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。如图2-1所示。电缆附件的绝缘性能
应不低于电缆本体，所用绝缘材料的介质损耗要低，在结
构上应对电缆附件中电场的突变能完善处理，有改变电场
分布的措施。
2.3 在做电缆头时，剥去了屏蔽层，改变了电缆原有的电场
分布，将产生对绝缘极为不利的切向电场（沿导线轴向的电力线）。在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。
2.4 电缆最容易击穿的屏蔽层断口处，我们采取分散这集中的电力线（电应力），用介電常数为20～30，体积电阻率为108～1012Ω•cm 材料制作的电应力控制管（简称应力管），套在屏蔽层断口处，以分散断口处的电场应力（电力线），保证电缆能可靠运行。如图2-2，2-3所示。
2.5电缆击穿发生在如图1-3所示屏蔽断口的部位,充分证明了如果电缆头附件不能发挥应有的改善断口处电场分布的作用，其后果是极其严重的。
2.6 以上分析可以看出，使用热胀冷缩适应性好的合格电缆、出厂及现场检验合格的热缩材料、采用经过工艺评定合格的电缆头附件制作安装程序，是确保35kv高压电缆运行质量的关键环节。以下重点对保证35kv高压电缆头施工质量进行对策分析。
3关键施工步骤分析
3.1 要使电缆可靠运行，电缆头制作中应力管非常重要，而应力管是在不破坏主绝缘层的基础上，才能达到分散电应力的效果的。在电缆本体中，芯线外表面不可能是标准圆，芯线对屏蔽层的距离会不相等，根据电场原理，电场强度也会有大小，这对电缆绝缘也是不利的。在主绝缘层外，铜屏蔽层内的外半导体层，同样也是消除铜屏蔽层不平，防止电场不均匀而设置的。
3.2 为尽量使电缆在屏蔽层断口处电场应力分散，应力管与铜屏蔽层的接触长度要求不小于20mm，短了会使应力管的接触面不足，应力管上的电力线会传导不足，（因为应力管长度是一定的）长了会使电场分散区（段）减小，电场分散不足。一般在20～25mm左右。
3.3 35kv高压电缆头制作一般步骤
3.3.1 剥去护套。用电缆夹将电缆垂直固定，对户内终端量取760mm（这个数字不确定，视现场具体情况而定），剥去外护套。
3.3.2 剥铠装。由外护套断口量取30mm铠装，绑扎线，其余剥除。
3.3.3 剥内垫层。在铠装断口处保留20mm内垫层，其余剥除。
3.3.4 分芯线。摘去填充物，分开芯线。
3.3.5 焊接地线。打光铠装上接地线焊接区，用地线连通每相铜屏蔽层和铠装，并焊牢。
3.3.6 包绕填充胶。在三叉根部包绕填充胶，形似橄榄状，最大直径大于电缆外径约15mm。
3.3.7 固定手套。将手套套入三叉根部，由手指根部依次向两端加热固定。
3.3.8 剥铜屏蔽层。由手套指端量取55mm铜屏蔽层，其余剥除，保留20mm半导体层，其余剥除。清理绝缘表面。
3.3.9 固定应力管。搭接应力管20mm，加热固定应力管。
3.3.10 压接线端子。按端子孔深加5mm剥去线芯绝缘，端部削成“铅笔头”状。压接端子，在“铅笔头”处包绕填充胶，并搭接端子10mm。
3.3.11 固定绝缘管。套入绝缘管至三根部（管上端超出填充胶10mm）由上端起加热固定。再将相色管套在密封附管上，加热固定。
3.4 以上分析可以得出结论，保证3.3.8和3.3.9步骤施工质量，在剥切铜屏蔽层时保证不伤害电缆主绝缘，成为改善屏蔽层断口处电场分布，加强对电缆薄弱环节保护，避免在屏蔽层断口处发生短路故障的有效措施。
4新材料、新工艺应用
随着电缆技术的发展，目前除了普遍采用的热缩电缆头工艺，还有预制式附件和冷缩式附件可以采用，下面做简单的介绍，主要介绍其工作原理及优缺点，以供参考。
4.1 预制式附件
4.1.1工作原理
（1）所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。
（2）主要采用几何结构法即应力锥来处理应力集中问题。
4.1.2优点
材料性能优良，安装更简便快捷，无需加热即可安装，弹性好，使得界面性能得到较大改善。是近年来中低压以及高压电缆采用的主要形式。
4.1.3缺点
（1）对电缆的绝缘层外径尺寸要求高，通常的过盈量在2-5mm（即电缆绝缘外径要大于电缆附件的内孔直径2-5mm），过盈量过小，电缆附件将出现故障；过盈量过大，电缆附件安装非常困难（工艺要求高）。特别在中间接头上问题突出，安装既不方便，又常常成为故障点。
（2）价格较贵。
4.1.3关键技术
（1）附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求。
（2）需采用硅脂润滑界面，以便于安装,同时填充界面的气隙。
（3）预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用，有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。
4.2冷缩式附件
4.2.1工作原理
（1）所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。
（2）冷缩式附件一般采用几何结构法与参数控制法来处理电应力集中问题。几何结构法即采用应力锥缓解电场集中分布的方式要优于参数控制法的产品。
4.2.2优点
（1）与预制式附件一样，材料性能优良、无需加热即可安装、弹性好，使得界面性能得 到较大改善，与预制式附件相比，它的优势在如安装更为方便，只需在正确位置上抽出电缆附件内衬芯管即可安装完工。因此冷缩式附件施工安装比较方便。
（2）安装工艺更方便快捷，安装到位后，其工作性能与预制式附件一样。
（3）价格与预制式附件相当，比热收缩附件略高，是性价比最合理的产品。
4.2.3关键技术
（1）附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求。
（2）需采用硅脂润滑界面，以便于安装,同时填充界面的气隙。
（3）预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用，有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。
4.2.4相关问题
冷缩式附件产品从扩张状况还可分为工厂扩张式和现场扩张式两种，一般35kV及以下电压等级的冷缩式附件多采用工厂扩张式。66kV及以上电压等级的冷缩式附件则多为现场扩张式，安装期限不受限制，但需采用专用工具进行安装，专用工具一般附件制造厂均能提供，安装十分方便，安装质量可靠。
5结束语
35kv电缆作为较近距离输电的主要通道，其电缆头质量的好坏关系到电缆的安全运行及供电可靠性。保证电缆及热缩附件质量、控制施工安装的关键环节，加强改善电缆头电场应力分布，采用预制式、冷缩式电缆附件新材料、新技术，就可以减少电缆故障，保证电缆运行的安全可靠。
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