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摘要：电缆在城市化建设中应用非常广泛，但电缆系统一旦发生故障，不仅影响社会生活和生产的正常运行，还会引起一系列恶性连锁反应，如火灾事故等，造成的损失不可估量。因此，防范电缆及电缆终端故障，显得尤为重要。
关键词：220kV；电缆终端；故障分析；防范措施
引言
控制电缆多被运用在变电站二次系统中，具有防水、耐腐蚀、抗干扰等性能优势。当前我国多数220kV以上变电站的电磁环境较为复杂，诸如静电感应、电磁耦合、干扰电压等问题均会影响到设备可靠性与运行效果。通过将电缆金属屏蔽层接地能够削弱外界电磁干扰对芯线造成的影响，保障控制设备安全运行。
1电缆终端故障原因分析
1.1施工工艺影响
（1）主绝缘存在打磨不平，线芯压接后未进行打磨，导致线芯和主绝缘间存在毛刺，带电后电场发生畸变，长时间运行会引起材料老化，最终导致电缆头发生击穿故障。
（2）电缆外半导电端口至终端尾部的开剥尺寸过长或过短，影响整个终端头的电场分布，甚至导致终端头电场控制失效；如果电缆主绝缘尺寸过短，将减小爬电距离，导致泄漏电流增大，最终会导致终端头故障。
（3）电缆铜屏蔽层接地不牢固不可靠，导致接触电阻过大，发热效应逐渐累积，最终导致终端头烧毁。
1.2运行环境影响
（1）部分电缆终端头仅有绝缘涂层，且电缆附件质量较差，设备柜体密封不严，长时间运行会导致水汽逐渐渗入电缆终端头内部，爬电形成水树枝，严重时会烧坏环网柜、分支箱的桩头，甚至引起线路跳闸。
（2）电缆附件在施工安装时，现场环境温度过低，在搬动电缆过程中导致电缆绝缘受损，同时会在电缆主绝缘表面形成微小冰晶，正常运行时会在电缆绝缘表面形成水树枝放电。如果安装环境湿度过大，会直接导致电缆绝缘表面受潮。
1.3电缆附件质量问题
电缆附件质量差已成为芜湖地区电缆终端头故障的主要原因。根据规范要求，电缆终端头需采用全绝缘、全密封、抗凝露的电缆附件，且能在水下运行达20年之久。但近年来由于低价中标且厂家工艺参差不齐，电缆终端头质量无法保证。从目前的使用情况来看，前期使用的电缆头很少发生因质量问题而导致的线路跳闸，引起线路跳闸的大部分是近几年新投运的电缆头。
（1）部分电缆线路分支箱内电缆终端头绝缘层较薄，仅有绝缘涂层，而非全绝缘电缆头，为不可触摸电缆头，绝缘能力较差。
（2）电缆附件采用质量较差的硅脂，导致电缆头封堵密封不严，长时间运行后水汽及灰尘容易渗入电缆头内部，长期局部放电形成水树枝，发展到一定阶段，可能会导致电缆头和环网柜烧毁。
1.4电缆绝缘问题
经过分析，推断出造成电缆绝缘结构损坏的原因。①终端尾管与电缆铝护套连接部位的环氧泥存在固化不完全的情况，不能实现有效防水密封，铝和铜是不同种类的金属，两者焊接位置在水分、电场长期作用下会发生电化学腐蚀及氧化腐蚀，导致铝护套严重粉化、穿孔。②终端尾管通过接地电缆直接接地，而铝护套和铜编织带电阻值较高，电缆带电运行时会在铝护套上产生感应电压和泄漏电流，泄漏电流将依次通过铝护套、电缆绝缘外屏蔽、铜网、尾管，该电流通道中电缆绝缘外屏蔽段阻值最大，电流灼伤和局部发热的效果更为明显，该处电缆绝缘屏蔽和电缆主绝缘不断损伤，最终发生贯穿性击穿事故。
2220kV电缆终端故障的防范措施
2.1电气设备干扰类型及传播途径
基于传播介质的差异将电气设备所受电磁干扰划分为以下两种类型:一类是辐射性干扰，以空间介质为传播载体;另一类是传导性干扰，以接地线、电源线为介质传播干扰。基于性质差异将电气设备的电磁耦合划分为以下两种类型:其一是电感耦合，主要指当交变电流流经一次设备时，受电流作用将在控制电缆敷设空间内形成交变磁场，引发原磁场变化，并使控制电缆形成感应电压，诸如互感大小、一次设备间的空间位置等因素均会影响到干扰电压的大小;另一类是电容耦合，在分布电容作用下将使控制电缆形成干扰电压，且高压部分与二次设备的距离将直接影响到电容耦合强度与电气设备所受的干扰大小。在电气设备实际运行环境下，其干扰源的类型较为复杂，干扰源的性质差异也将影响到对二次回路耦合的情况，且相同干扰源对于二次回路存在不同干扰方式，因此还需结合实际干扰源进行抗干扰措施的选取，保障电气设备的电磁兼容水平符合实际运行需求。
2.2制电缆屏蔽层接地方式
2.2.1一端接地情况
通常电厂DCS控制系统内部包含多种集成电路与电子元器件，对于静电干扰具有较强的敏感性，在将其屏蔽层一端接地后可防止控制电缆芯线与外界形成电容，避免随外界电场变化引发充放电现象，克服静电干扰问题。倘若屏蔽层采用两端接地方式，其两端的接地点间存在一定的电位差，且电缆长度越长、电位差越大，由此易导致电缆屏蔽层中形成接地环流，引发设备误动、设备损坏等问题。因此针对DCS控制系统的控制电缆屏蔽层应选用一端接地方式设计，统一在DCS机柜侧位置进行接地处理。
2.2.2两端接地情况
部分控制电缆敷设在大功率电气设备、高压电气设备等区域，电气设备处于静电干扰、电磁干扰等复杂运行条件下，对于设备运行构成一定威胁。采用两端接地方式进行屏蔽层接地设计，电磁感应在金属屏蔽层表面形成涡流，利用涡流反作用于磁场与感应强度，借此使感应电压下降至未接地状况下的1%以下。由于采用两端接地方式时涉及到接地点的电位差问题，易在电缆屏蔽层内形成环流，因此还需选取等电位接地网设置在屏蔽层两端位置，以此减小接地点间的电位差、克服接地环流问题，实现电缆屏蔽层的可靠接地。
2.3安装过程中关键工艺的监管机制
（1）规范完善电缆附件安装工艺监管机制。特别是在电缆附件安装环节施工期间，要安排人员到场监督，严格把关隐蔽环节工程的施工质量。（2）安装过程中，要特别注意现场安装制作的客观环境条件。对于环境不符合作业要求的，尤其是恶劣条件下，必须禁止施工作业，如大风、阴雨、灰尘较大、湿度较高时。另外，一定要切实保障电缆头的干燥、清洁度等。（3）安装制作须由有操作经验的专业技术人员进行，为有效避免人为差错，须严格校对和审核具体的电缆终端施工作业指导书或质量检查控制卡，安装过程中的关键工序和尺寸应专门指定施工人员监督和复核。
2.4对工频大电流的屏蔽效果
在变电站内，当工频短路产生的工频电流流经地网后将会产生地电位干扰，在一端接地的情况下不会形成屏蔽回路，电缆屏蔽层外皮上不会产生感应电流，难以有效屏蔽低频干扰;在采用两端接地方式的情况下，电缆屏蔽层将与接触网形成闭合回路，由此形成的感应电流将产生反向磁通，以此削弱干扰磁通影响。同时，通过采用两端接地方式还能够减小屏蔽回路的纵向阻抗与电阻阻值，增大回路内的感应电流，提升屏蔽效果。因此针对地电位干扰问题，宜选取两端接地方式进行电缆屏蔽层的接地处理，更好地增强控制电缆的屏蔽效果，提升变电站的电磁兼容水平。
结束语
该220kV电缆终端故障反映出产品制作工艺和附件安装隐蔽环节力度介入不足等问题，导致终端外护套失地运行，从而影响了电缆正常运行。建议强化施工质量现场管控，并积极探索高压电缆绝缘状态检测的有效手段。
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