【深度】电缆终端爆炸事故引发的思考！

下面就一起10kV交联电缆终端头爆炸事故讨论一下如何防护才能减少电缆终端发生爆炸事故？

2012年，某公司开闭所巡检人员听到异常声响，检查发现开关柜内电缆终端头爆炸、着火。

采用的是ZR-YJV型交联聚乙烯绝缘10kV电力电缆（简称交联电缆）、KYN28A-12型全封闭式高压开关柜，供电系统接线图如图1所示。

（1）正常运行时，220kV系统200开关合位，10kV母线分段运行，500、800开关分位。

（2）故障时，变电站10kV II段554开关过流II段保护动作，约300ms后跳闸，502开关过流保护II段动作，约1200ms后跳闸。检查发现802开关柜内电缆终端头爆炸、着火，现场配电室内有呛鼻的烟雾。灭火后，发现开关柜内电缆终端头有放电烧黑痕迹，热电开闭所10kV II段全部电机低电压保护跳闸。

（1）绝缘层发生“树枝”现象

交联电缆的性能受制作工艺过程影响很大，电缆绝缘层内部存在气隙、杂质及电缆内外半导电层界面，会在运行时形成处于高场强的不连续材料界面，并沿电力线方向发生树枝状裂纹，即所谓的“电树枝”。从“电树枝”现象出现到绝缘层全部被击穿，时间很短，且通常都会伴随局部放电现象。

（2）电场应力局部集中

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。电缆正常运行时，只有从（铜）导线沿半径向（铜）屏蔽层的电力线，没有芯线轴向的电场（电力线），电场分布是均匀的，如图2所示。

制作电缆终端头时，因需要剥掉一小段屏蔽层，以保证高压对地的爬电距离，所以导致原有的电场分布发生改变，产生了沿导线轴向的电力线，并在电缆终端头处向屏蔽层断口处集中，使电缆终端头极易被击穿，如图3所示。用介电常数为20~30，体积电阻率为10……8~1012Ω·cm材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），保证电缆可靠运行。应力管时的电力线分布如图4所示，有应力管时电力线分布是均匀的。

图3 没有应力管时的电力线分布

图4 有应力管时的电力线分布

电缆终端头绝缘材料及其附件防潮包装及密封有破损，存放处潮湿使绝缘材料受潮，导致绝缘性能降低，并迅速老化。

室外灰尘大，密封不良，灰尘容易进入开关柜内并附着在电缆终端头绝缘上。开关柜数量较多，发热量较大，室内温度较高，加快电缆终端头绝缘老化。

（1）运行温度检测不准确

交联电缆终端头，具有较大的载流量和较高的运行温度，其在完全封闭的高压开关柜内电缆小室内，难以测量准确温度，不利于电缆终端头运行状态的检测、判断和运行维护。

（2）电缆绝缘试验未按期进行

《电力设备预防性试验规程》要求对于重要电缆的绝缘试验为1次/年，该电缆所在开关柜平时运行不停电，绝缘试验为2年/次。

（3）电缆终端头试验存在问题

交联电缆的绝缘是由添加交联剂的热塑性聚乙烯挤包，经过化学或物理方法交联而成的。本次事故电缆采用的试验方法是直流耐压试验，因直流耐压试验电压取值高，试验时间长，直流电场促成绝缘介质“电树枝”，严重损伤电缆绝缘，缩短电缆使用寿命。

而交流耐压试验输出的正弦电压波形接近电缆的运行工况，试验电压值低于直流耐压试验值，且在测试中不会使有害的空间电荷注入，同时可以无损伤的探测到电缆、电缆接头及施工工艺的缺陷，改善绝缘介质中的放电状况，保证电缆的正常使用寿命。

但无法及时发现制作过程中产生的微小气隙及安装中的微小绝缘挤压受损切线，绝缘老化趋势等危害运行的因素，无法为采取有效的维护措施提供相关数据和信息。