东莞供电局 广东东莞 523000
摘要：电力电缆本体虽然是厂家负责完成其生产与制造，但电力电缆的终端附件以及中间接头附件却需要在施工现场进行制作安装，而现场作业人员的作业水平参差不齐，导致电力电缆中间接头的使用效果与使用寿命受到不利影响。基于此，本文提出并分析了10kV电缆中间头制作过程中会引起绝缘击穿，发生危及电缆安全运行，需要重点关注的最常见的三种情况（主绝缘剥切损伤、主绝缘表面附着导电颗粒、半导电剥离不齐）及较常见的中间头制作过程中会遇到的工艺问题，制定了对提高10kV电缆中间接头工艺质量有参考价值的改进措施。
关键词：10kV电缆；电缆接头；施工工艺；常见缺陷；改进措施
引言
相对于电缆本体，10kV电缆中间接头的制作由于工艺复杂，步骤繁多，制作过程中出现大量的复合界面，如半导电层、主绝缘层、铜屏蔽层、线芯等，复合界面的连接极易产生应力的集中。此外，安装过程中对施工人员和环境的要求高，任何安装不当（损伤主绝缘、主绝缘表面混入导电颗粒、半导电倒角、打磨不到位）都有可能在电缆附件中形成绝缘薄弱点，进而引发绝缘击穿，因此中间接头是电缆的薄弱环节，亦是电缆运行故障的多发部位。
电缆中间头故障如图一所示。其中图一（a）为应力锥搭接不到位，导致应力锥失效，造成此类击穿的直接原因为局部电场过强，出现局部放电，放电通道逐渐形成，随着运行时间的增加，造成绝缘击穿而引发的跳闸事故；图一（b）为10kV电缆中间头制作现场工艺不合格图片（外半导电切口不圆导致尖端，铜屏蔽切口不圆、翘边导致尖端），尖端的产生，容易导致沿主绝缘表面向导体接头方向爬电，接头内部关键部位尺寸稍微的改变就会导致静电场分布的改变，易引起电场畸变。唯有对现场故障电缆的解剖及深入分析，加强现场工艺的把控，才能更好地提升电缆中间接头的制作工艺。
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图一（a） 图一（b）
1 10kV电缆中间接头最需关注的三种工艺缺陷
1.1主绝缘剥切损伤
主绝缘剥切产生的损伤最常见的就是在制作中间头过程中需要剥除部分外半导电，剥切过程中力度把握不好会造成主绝缘产生径向及纵向的划痕。纵向划痕一般较容易发现，且较浅划痕可以通过后期打磨去除；但是因为径向划痕与半导电断口齐平，不容易发现，即使发现了亦难以处理。主绝缘划伤后存在空气间隙，此处电场会发生畸变，且电场强度远远超过规定值（如图2，划痕处电场强度最大值为Emax=783.7 kV/ m，而光滑的主绝缘表面电场强度为 590.8～687.2 kV /m。[1]），这时候便会在空气间隙周围会发生局部放电，最终可能会发生绝缘击穿。
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图2 主绝缘存在划痕电场分布情况[1]
1.2主绝缘表面附着导电颗粒
这里情况分为两种：第一是在剥除外半导电层时，半导电颗粒部分残留在主绝缘表面，这种情况与电缆厂家生产电缆时的工艺把控密切相关，而后期对主绝缘打磨可去除，问题不大；第二是在对外半导电层、线芯氧化层进行打磨时，导电颗粒散落在主绝缘表面而未及时清除。导电颗粒会在主绝缘表面形成悬浮电位（如图3所示，在金属颗粒的边缘与绝缘接触部分，电场强度明显大于未附着金属颗粒的部位 ，其中金属颗粒边缘的最大电场强度Emax= 1 652.8 kV / m。[1]）金属颗粒使电场畸变非常明显，最大场强集中在金属颗粒的边缘。悬浮电位电压高，场强集中，一般会让周围物质碳化或者烧坏，并逐渐向周围扩散，导致整个主绝缘渐渐劣化，最终导致击穿。
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图3 主绝缘附着导电颗粒电场分布[1]
1.3半导电剥离不齐
剥除半导电层，应该是整个电缆中间头制作过程中最重要，亦是最难处理好的环节。第一，剥除需要环切半导电层，环切时很难画出一个规整的圆形；第二，环切和横切过程中进刀过深会伤及主绝缘，进刀过浅会影响半导电层的剥除效果，导致剥离时会在断口台阶处产生翘边，此外运行了一段时间的电缆由于半导电的热老化会较新电缆硬，进刀力度亦不好把控；第三，半导电断口台阶在进行倒角的过程中，倒角或打磨不到位会引起台阶存在空气间隙，容易引发局部放电，此外若台阶处产生了第二点所提及的翘边，倒角难度亦大大增加，处理不当会使半导电产生尖端，外半导电层断口处存在的半导电尖端可以使其周围主绝缘层处电场明显集中，（如图4，半导电剥离不齐时电场分布[2]）容易产生沿主绝缘表面向导体接头方向爬电。
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图4 半导电剥离不齐时电场分布[2]
1.4较常见的工艺缺陷
（1）剥除绝缘层的过程中，环切的同时还对线芯造成了一定的损伤，即使不是非常严重，但伤口在线芯运行的过程中也会加重，从而缩小导电截面使电缆出现发热现象。
（2）压接连接管的时候没有清除及清洁管内氧化物，没有按顺序压接，未对压接后的连接管进行打磨，或打磨后仍存在毛刺、尖角、飞边。
（3）清洁连接管、主绝缘、半导电时酒精纸重复利用。
（4）主绝缘清洁、硅脂涂抹没有从主绝缘断口处向半导电层单向处理，甚至左右来回涂抹。
（5）没有对安装后的应力管进行校对、清除应力管塑料线芯所带出来的硅脂。
（6）没有在应力管两端绕包防水胶带及半导电带（部分产品只需绕包半导电带）。
（7）制作过程中未对铜屏蔽、内护套层、铠装层、外护套层进行打磨。
（8）剥除内护套时，横切、环切割穿铜屏蔽，剥除铠装层时伤及内护套。
（9）铜屏蔽断口处有翘边、尖角。
（10）打磨主绝缘时没有对线芯进行保护，导致绝缘颗粒污染线芯。
2 10kV电缆中间接头缺陷的改进措施
2.1 应对主绝缘剥切损伤
剥切外半导电层是现场施工人员应该具备的基础技能，亦是难度最高最为关键的一步，为此需要施工人员应加强日常练习，同时还应该把握好用刀的力度，进刀不过深（导致伤及主绝缘），进刀不过浅（剥除时产生翘边），刀口深度为半导电层的2/3最为合适。同时亦需要仔细检查主绝缘体的表面，观察是否留下横切或者环切刀痕，假如发现轻微刀痕，就应该使用磨砂纸将刀痕打磨去除，随后将硅脂膏涂抹在主绝缘体的表面部分，起到修复的作用；针对环切及不易发现的刀痕，我们可以用手机的LED灯贴在主绝缘上进行观察，此时刀痕会更加明显。
此外，应对半导电剥离不齐缺陷亦可参考本点。
2.2应对主绝缘表面附着导电颗粒
第一，清洁连接管、主绝缘、半导电时酒精纸切记不可重复利用，因为已经用过的酒精纸上已带有各种杂质颗粒（作业现场的灰尘、水汽杂质、半导电粉尘、铜粉等），会导致清洁效果大打折扣；第二，打磨用的砂纸只能在同样材质的材料上使用；第三，现场的应力管外包装应在压接连接管之前才打开，外包装打开后不应去除，应只打开一个小口后套入线芯，套入线芯后应使用胶布密封好两端端口，因为后续还需要打磨连接管毛刺及尖角，会产生导电颗粒，这样可以有效避免在打磨过程中的导电颗粒进入应力管。另外收紧应力管时应尽量使应力管悬空，因为无法保证半导电、绝缘层、线芯处杂质完全清理干净，这样避免了收缩应力管胶条时将导电颗粒带至另一物质界面，同时可以避免把绝缘层、线芯处所涂抹的硅脂带出来，影响应力锥的效果。
2.3应对较常见的工艺缺陷
（1）使用专用工具剥除主绝缘，严禁使用“日丰刀”（电工刀），专用工具使用时很好地避免了伤及线芯，以及剥除长度更加可控，主绝缘断口处应进行1~3mm*45°的倒角。
（2）压接连接管压接相序为先下后上、先中间后两边，每相线芯压接顺序为中心两侧各压一模后，再将其余部分压完。
（3）主绝缘表面应用专用清洁剂擦净，清洁时注意应从主绝缘断口擦向半导电屏蔽层端，不要反向擦，以免将半导电物质带到主绝缘层表面；清洁完压接管表面的清洁布不得用于清洁主绝缘，避免金属颗粒划伤及附着在已经打磨平整的主绝缘表面。
（4）在对主绝缘进行打磨前，应将PVC胶带胶面向外，保护好线芯，防止颗粒污染线芯。
（5）打磨线芯、主绝缘、半导电层、铜屏蔽、铠装层时应使用400号以上砂纸打磨（主要作用为清除杂质或氧化层），外护套、内护套应使用较小号砂纸打磨（主要为了打磨粗糙，与防水胶带的黏合效果更好）。
（6）在剥除铜屏蔽前可用割纸刀先刻出一道刀印，力度可稍微大一些，这样可以有效减少翘边、尖角。
（7）剥除内护套时，环切前可绕包一层PVC胶带，这样不容易切偏，入刀深度为内护套厚度的2/3为宜。
3 结语
综上所述，引起10kV电缆中间接头事故的主要原因是主绝缘剥切损伤、主绝缘表面附着导电颗粒、半导电剥离不齐，以及施工过程中存在的各种疏忽致使杂质、水汽、气隙存在于电缆接头；应力控制处理不当使得电缆接头绝缘存在缺陷造成发热、局部放电或击穿。只要做到工艺规范并按照施工工艺施工,那么电缆接头的质量就能保证并满足长期安全运行的要求。
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