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摘要：加强10KV环网柜电缆终端故障原因分析及改进措施的研究是十分必要的，本文作者根据多年来的工作经验，对10KV环网柜电缆终端故障原因分析及改进措施进行了分析，对于电网的发展具有重要的意义。
关键词：电缆终端 故障 原因 措施
中图分类号：U226.8+1 文献标识码：A 文章编号：
一.T 型电缆终端故障案例
1. 故障简介
2010 年 7 月，某区某变电站10 kV 开关跳闸。重合闸成功后，该站监控系统报10 kV 系统 A 相电压几乎降为 0，另外 B、C 两相电压升高为线电压，同时站内 “10 kV 母线接地”公用信号告警。调度部门判断该重合闸成功的10 kV线路发生金属性接地故障，将该线路开关转热备用后，接地信号消失。配电部门巡检后发现，故障馈线上的梅亭 1#甲环网 601 柜烧毁。梅亭 1#甲环网 601 柜 A 相电缆头对地短路，强大的电流将隔板烧成 30 cm ×40 cm 的熔洞，电缆头被烧毁，绝缘层严重炭化，其中 A 相电缆头处的电缆绝缘层完全烧毁，设备严重受损。经调查发现，该环网柜原本所处地势较低，在台风暴雨气候下曾遭受市区内涝污水浸泡。就在故障发生几天前，刚进行停电移位改造，并在原来的基础上提升了 70 cm 以防浸水，而在其重新投运三天后就发生了这起故障。
2. 故障分析
( 1) 环网柜调查分析
现场检查发现，故障后环网柜金属隔板烧出一个 30 cm ×40 cm 的熔洞，A 相套管绝缘表面发生炭化，而相邻间隔的设备均未受损，且 SF6气室气体无泄漏现象。因此可以排除因环网柜内部设备故障造成事故的
可能。
( 2) T 型连接头调查分析
1) 经设备检查发现，该三芯电缆分相部分安装扭曲，A 相电缆长度偏短丝毫未留安装裕度，且 A 相电缆头过度弯曲，紧贴隔板，从而造成接地短路。由此判断是环网柜移位改造导致电缆三相长度不足，而施工单位在进行电缆终端头安装制作时，对电缆头安装位置强行调整，虽使用了抱箍进行连接部位的固定，但电缆终端头与环网柜电缆接线柱的连接仍无法压紧，使端子平面与环网柜套管的导电端面未平行贴合，加大了端子作用于套管的应力，使之接触不良，导致通电后严重发热。
2) 由于三芯电缆头安装时须按设备相序进行对接，因而在固定之前需要加以外力矩扭动，而在安装之后因扭动产生的内部应力会逐渐释放，产生恢复力矩并作用在套管上。显然该电缆头在安装时被过度扭曲，使扭力方向与电缆线芯绞合方向相反，从而造成线芯表面疏散，排列不紧密，最终铜线断裂。由于导体表面的电场强度与其表面电荷密度成正比，因此在电缆头过度弯曲处，导体边缘尖端的曲率半径最小，电场最易激变，容易发生局部放电。在放电点上，介质发热可达到很高的温度，使绝缘材料被烧焦或熔化。
( 3) 环境因素的影响
开关柜运行环境差是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因。污闪的原因主要是污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘子的表面，否则不会发生污闪。如灰尘附在绝缘子表面，在干燥的时候绝缘电阻仍然很高，所以在干燥气候下不发生污闪;清洁的水电阻也很高，如果绝缘子不脏污，它虽然受潮了，但绝缘强度仍很高，这时也不发生污闪。而该地属亚热带湿润季风气候，湿度较高，从而导致了电晕放电的产生。
3. 事故防范措施及工艺改进
( 1) 加强施工工艺要求
1) 电缆终端头安装时，电缆一定要在出线套管横切面的正下方，从电缆沟垂直进入环网柜箱体，并使用夹具固定，不能让电缆过度弯曲，减小电缆对出线套管的扭转应力。
2) 对于安装空间相对狭小的环网柜，在制作三芯电缆终端头时，要特别注意电缆应垂直紧固。当电缆分相部分长度不能满足现场安装要求时，应使用绝缘加长管使分相部分线长满足电缆 T 接头垂直安装的工艺要求。
3) 为了控制轴向应力、改善金属护套末端电场分布和降低金属护套边缘处电场强度，电缆终端头制作时要使用应力锥、反应力锥或应力管。应力锥安装时应注意: ①定位正确，不要处于电缆弯曲段，并保证电缆接线端子平面与出线套管铜端面紧密接触，否则可能导致应力锥作用降低或失效。②应力锥体应保证全密封效果，硅橡胶部件的内外表面严禁有划伤痕迹。③要保证应力锥与电缆截面直径的配合，装配裕度要合适，避免因装配裕度过大或过小产生运行隐患，如过大会造成安装困难，容易撑裂;过小会造成密封不良，严重时会沿端面放电。④安装时务必在大裕度配合的接触部件上均匀涂抹专用的安装润滑膏。⑤对电缆 T 型连接头，其应力锥与绝缘外套以及电缆本身都有相对位置的要求，应严格按安装要求执行 ( 不同厂家标准不一样) ，安装工艺要满足应力控制和绝缘密封的要求。
( 2) 对环网柜安装基础的要求
鉴于环网柜是标准定型产品，其外形宽度、高度均无法更改，因此建议通过改进其配套构筑物来解决环网柜内安装三芯电缆终端头时空间相对狭小的问题。如改变电缆沟的深度以适应所用电缆要求的弯曲半径，以免因电缆过度弯曲与柜体上的套管连接后，长期对套管施加作用力。还可以通过升高配套环网柜底座进行改善，增加三芯电缆分叉后各相线芯长度，大大减小作用于套管部位的扭转力矩。对配套大截面电缆进出线的环网柜，应在设计阶段就选用电缆小室空间大的环网柜等。此外，环网柜安装时，监理部门要对安装过程进行全面监督。
( 3) 加强运行维护水平
目前使用的环网柜一般是全封闭的开关柜，无法通过常用的红外测温仪测量其内部设备的温度。因此，10 kV 紧凑型 SF6环网柜在运行中出现发热故障的概率相对较高。建议可以在条件具备的情况下装设监测系统，例如热感应设备，这样可以及时发现问题，防范事故的发生。
二. 直型电缆终端故障案例
1. 故障案例
2011 年，某区接连发生三起由于直型电缆终端设计缺陷造成环网柜熔丝仓烧毁的故障。
2. 现场检查分析
A 型插座位于环网开关柜底板处，而现场开关柜底部电缆沟深度通常很浅，一般仅为 0. 4 ～0. 8 m，有时很难保证电缆弯曲半径满足不小于 15 倍电缆直径的要求。三芯电缆在进入柜体处弯曲严重，最严重的地方基本成 90°，甚至有些直型头本体都弯曲严重。
现场安装直型头时，通常先安装固定直型头，再安装底部抱箍，其三芯电缆本体上没有抱箍固定，使电缆承受了较大的弯曲应力及自重而向下掉。这样，虽然直型头主体有锁紧装置固定在设备上不会往下掉，但是电缆是依靠导电杆处的倒角固定在直型头主体内的。如果抱箍没固定好或未起作用，则电缆的自重将全部承受在导电杆倒角处，并受安装时主体内及电缆主绝缘上所涂抹硅脂的润滑作用，使导电杆受到较大的电缆向下弯曲的应力，最终随着电缆从直型头主体及插座内往下滑。
在某一直型终端头安装现场做上述受力试验时，由单人一手握住直型头，无须太费力就可以将电缆从主体内拔出。
2011 年该区所发生的三起类似故障，当第一起直型终端头发生炸裂后，后续两个直型终端头在安装时，又发生导电杆随电缆下滑的现象。现场立刻采取措施，安装人员在安装电缆抱箍时，由一个人用力向上推直型头主体，另一个人再紧固抱箍螺钉，同时让抱箍向上顶住电缆，使电缆无法向下滑动。采取上述措施后，后两套直型终端头均通过试验并送电成功，但均运行不到一个月，仍发生了导电杆随电缆滑落或移位最终炸裂的故障。这也验证了上述安装措施并不能起到长时间固定电缆及电缆终端头的作用。
3. 事故防范措施及工艺改进
除了执行上述 T 型电缆终端故障的防范措施外，还提出几点改进措施。
( 1) 改进抱箍的设计
将所有金属固定件 ( 含螺母、连接片和锁紧片等) 均采用不锈钢材料进行制作。将固定直型头主体的挂杆延长，并在每相直型头底部电缆上加装一个抱箍，将电纜与直型头主体一起锁紧在设备上。由于这个抱箍位于直型头底部的电缆上，其固定效果会好于三芯根部的抱箍。在两组抱箍的作用下，更有效保证了电缆的固定。此外，还可以通过观察直型头尾部的密封胶带有没有松脱、有无下滑迹象来判断电缆是否下滑。
( 2) 导电杆结构优化
将导电杆倒角适当加大，原则是加大后既能保证导电杆顺利插入直型头主体，又不会损伤直型头主体，还能增大导电杆凹槽与直型头凸槽之间的接触面积以增加固定力。
( 3) 改善安装工艺
施工人员在安装电缆抱箍时需注意操作流程及安装细节: 由一名施工人员先用力地向上推住电缆，另一名施工人员再固定抱箍，保证抱箍有足够的力来承受电缆向下的弯曲应力及电缆自重。
三 .结束语
根据多年来故障资料数据统计，电缆头本体故障的首要原因是施工人员安装制作工艺不到位，其次是各种新型电缆附件缺少运行经验的考察与验证。从本文分析的电缆终端头故障案例来看，电力电缆头停电事故的影响范围和程度将会在电力传输和分配过程中逐步上升到更加突出的位置，成为不容忽视的电网薄弱环节。因此，只有准确把握、系统掌控电缆线路可靠运行的每一个环节，动态地建立、健全、完善和落实 “发现问题—分析原因—提出整改措施—解决问题—跟踪验证效果”的闭环管理思路，才能从根本上减少或杜绝电力设备停电事故的发生，逐步实现电力安全、节能和环保的效益最大化目标。
参考文献
［1］ 史传卿． 电力电缆安装运行技术问答 ［M］． 北京:中国电力出版社出版，2002．
关键词：电缆终端 故障 原因 措施
中图分类号：U226.8+1 文献标识码：A 文章编号：
一.T 型电缆终端故障案例
1. 故障简介
2010 年 7 月，某区某变电站10 kV 开关跳闸。重合闸成功后，该站监控系统报10 kV 系统 A 相电压几乎降为 0，另外 B、C 两相电压升高为线电压，同时站内 “10 kV 母线接地”公用信号告警。调度部门判断该重合闸成功的10 kV线路发生金属性接地故障，将该线路开关转热备用后，接地信号消失。配电部门巡检后发现，故障馈线上的梅亭 1#甲环网 601 柜烧毁。梅亭 1#甲环网 601 柜 A 相电缆头对地短路，强大的电流将隔板烧成 30 cm ×40 cm 的熔洞，电缆头被烧毁，绝缘层严重炭化，其中 A 相电缆头处的电缆绝缘层完全烧毁，设备严重受损。经调查发现，该环网柜原本所处地势较低，在台风暴雨气候下曾遭受市区内涝污水浸泡。就在故障发生几天前，刚进行停电移位改造，并在原来的基础上提升了 70 cm 以防浸水，而在其重新投运三天后就发生了这起故障。
2. 故障分析
( 1) 环网柜调查分析
现场检查发现，故障后环网柜金属隔板烧出一个 30 cm ×40 cm 的熔洞，A 相套管绝缘表面发生炭化，而相邻间隔的设备均未受损，且 SF6气室气体无泄漏现象。因此可以排除因环网柜内部设备故障造成事故的
可能。
( 2) T 型连接头调查分析
1) 经设备检查发现，该三芯电缆分相部分安装扭曲，A 相电缆长度偏短丝毫未留安装裕度，且 A 相电缆头过度弯曲，紧贴隔板，从而造成接地短路。由此判断是环网柜移位改造导致电缆三相长度不足，而施工单位在进行电缆终端头安装制作时，对电缆头安装位置强行调整，虽使用了抱箍进行连接部位的固定，但电缆终端头与环网柜电缆接线柱的连接仍无法压紧，使端子平面与环网柜套管的导电端面未平行贴合，加大了端子作用于套管的应力，使之接触不良，导致通电后严重发热。
2) 由于三芯电缆头安装时须按设备相序进行对接，因而在固定之前需要加以外力矩扭动，而在安装之后因扭动产生的内部应力会逐渐释放，产生恢复力矩并作用在套管上。显然该电缆头在安装时被过度扭曲，使扭力方向与电缆线芯绞合方向相反，从而造成线芯表面疏散，排列不紧密，最终铜线断裂。由于导体表面的电场强度与其表面电荷密度成正比，因此在电缆头过度弯曲处，导体边缘尖端的曲率半径最小，电场最易激变，容易发生局部放电。在放电点上，介质发热可达到很高的温度，使绝缘材料被烧焦或熔化。
( 3) 环境因素的影响
开关柜运行环境差是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因。污闪的原因主要是污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘子的表面，否则不会发生污闪。如灰尘附在绝缘子表面，在干燥的时候绝缘电阻仍然很高，所以在干燥气候下不发生污闪;清洁的水电阻也很高，如果绝缘子不脏污，它虽然受潮了，但绝缘强度仍很高，这时也不发生污闪。而该地属亚热带湿润季风气候，湿度较高，从而导致了电晕放电的产生。
3. 事故防范措施及工艺改进
( 1) 加强施工工艺要求
1) 电缆终端头安装时，电缆一定要在出线套管横切面的正下方，从电缆沟垂直进入环网柜箱体，并使用夹具固定，不能让电缆过度弯曲，减小电缆对出线套管的扭转应力。
2) 对于安装空间相对狭小的环网柜，在制作三芯电缆终端头时，要特别注意电缆应垂直紧固。当电缆分相部分长度不能满足现场安装要求时，应使用绝缘加长管使分相部分线长满足电缆 T 接头垂直安装的工艺要求。
3) 为了控制轴向应力、改善金属护套末端电场分布和降低金属护套边缘处电场强度，电缆终端头制作时要使用应力锥、反应力锥或应力管。应力锥安装时应注意: ①定位正确，不要处于电缆弯曲段，并保证电缆接线端子平面与出线套管铜端面紧密接触，否则可能导致应力锥作用降低或失效。②应力锥体应保证全密封效果，硅橡胶部件的内外表面严禁有划伤痕迹。③要保证应力锥与电缆截面直径的配合，装配裕度要合适，避免因装配裕度过大或过小产生运行隐患，如过大会造成安装困难，容易撑裂;过小会造成密封不良，严重时会沿端面放电。④安装时务必在大裕度配合的接触部件上均匀涂抹专用的安装润滑膏。⑤对电缆 T 型连接头，其应力锥与绝缘外套以及电缆本身都有相对位置的要求，应严格按安装要求执行 ( 不同厂家标准不一样) ，安装工艺要满足应力控制和绝缘密封的要求。
( 2) 对环网柜安装基础的要求
鉴于环网柜是标准定型产品，其外形宽度、高度均无法更改，因此建议通过改进其配套构筑物来解决环网柜内安装三芯电缆终端头时空间相对狭小的问题。如改变电缆沟的深度以适应所用电缆要求的弯曲半径，以免因电缆过度弯曲与柜体上的套管连接后，长期对套管施加作用力。还可以通过升高配套环网柜底座进行改善，增加三芯电缆分叉后各相线芯长度，大大减小作用于套管部位的扭转力矩。对配套大截面电缆进出线的环网柜，应在设计阶段就选用电缆小室空间大的环网柜等。此外，环网柜安装时，监理部门要对安装过程进行全面监督。
( 3) 加强运行维护水平
目前使用的环网柜一般是全封闭的开关柜，无法通过常用的红外测温仪测量其内部设备的温度。因此，10 kV 紧凑型 SF6环网柜在运行中出现发热故障的概率相对较高。建议可以在条件具备的情况下装设监测系统，例如热感应设备，这样可以及时发现问题，防范事故的发生。
二. 直型电缆终端故障案例
1. 故障案例
2011 年，某区接连发生三起由于直型电缆终端设计缺陷造成环网柜熔丝仓烧毁的故障。
2. 现场检查分析
A 型插座位于环网开关柜底板处，而现场开关柜底部电缆沟深度通常很浅，一般仅为 0. 4 ～0. 8 m，有时很难保证电缆弯曲半径满足不小于 15 倍电缆直径的要求。三芯电缆在进入柜体处弯曲严重，最严重的地方基本成 90°，甚至有些直型头本体都弯曲严重。
现场安装直型头时，通常先安装固定直型头，再安装底部抱箍，其三芯电缆本体上没有抱箍固定，使电缆承受了较大的弯曲应力及自重而向下掉。这样，虽然直型头主体有锁紧装置固定在设备上不会往下掉，但是电缆是依靠导电杆处的倒角固定在直型头主体内的。如果抱箍没固定好或未起作用，则电缆的自重将全部承受在导电杆倒角处，并受安装时主体内及电缆主绝缘上所涂抹硅脂的润滑作用，使导电杆受到较大的电缆向下弯曲的应力，最终随着电缆从直型头主体及插座内往下滑。
在某一直型终端头安装现场做上述受力试验时，由单人一手握住直型头，无须太费力就可以将电缆从主体内拔出。
2011 年该区所发生的三起类似故障，当第一起直型终端头发生炸裂后，后续两个直型终端头在安装时，又发生导电杆随电缆下滑的现象。现场立刻采取措施，安装人员在安装电缆抱箍时，由一个人用力向上推直型头主体，另一个人再紧固抱箍螺钉，同时让抱箍向上顶住电缆，使电缆无法向下滑动。采取上述措施后，后两套直型终端头均通过试验并送电成功，但均运行不到一个月，仍发生了导电杆随电缆滑落或移位最终炸裂的故障。这也验证了上述安装措施并不能起到长时间固定电缆及电缆终端头的作用。
3. 事故防范措施及工艺改进
除了执行上述 T 型电缆终端故障的防范措施外，还提出几点改进措施。
( 1) 改进抱箍的设计
将所有金属固定件 ( 含螺母、连接片和锁紧片等) 均采用不锈钢材料进行制作。将固定直型头主体的挂杆延长，并在每相直型头底部电缆上加装一个抱箍，将电纜与直型头主体一起锁紧在设备上。由于这个抱箍位于直型头底部的电缆上，其固定效果会好于三芯根部的抱箍。在两组抱箍的作用下，更有效保证了电缆的固定。此外，还可以通过观察直型头尾部的密封胶带有没有松脱、有无下滑迹象来判断电缆是否下滑。
( 2) 导电杆结构优化
将导电杆倒角适当加大，原则是加大后既能保证导电杆顺利插入直型头主体，又不会损伤直型头主体，还能增大导电杆凹槽与直型头凸槽之间的接触面积以增加固定力。
( 3) 改善安装工艺
施工人员在安装电缆抱箍时需注意操作流程及安装细节: 由一名施工人员先用力地向上推住电缆，另一名施工人员再固定抱箍，保证抱箍有足够的力来承受电缆向下的弯曲应力及电缆自重。
三 .结束语
根据多年来故障资料数据统计，电缆头本体故障的首要原因是施工人员安装制作工艺不到位，其次是各种新型电缆附件缺少运行经验的考察与验证。从本文分析的电缆终端头故障案例来看，电力电缆头停电事故的影响范围和程度将会在电力传输和分配过程中逐步上升到更加突出的位置，成为不容忽视的电网薄弱环节。因此，只有准确把握、系统掌控电缆线路可靠运行的每一个环节，动态地建立、健全、完善和落实 “发现问题—分析原因—提出整改措施—解决问题—跟踪验证效果”的闭环管理思路，才能从根本上减少或杜绝电力设备停电事故的发生，逐步实现电力安全、节能和环保的效益最大化目标。
参考文献
［1］ 史传卿． 电力电缆安装运行技术问答 ［M］． 北京:中国电力出版社出版，2002．