電纜內置光纖引發接頭故障機理分析

　　摘 要：電纜光纖測溫技術是監測電纜運行溫度的有效手段，目前光纖的布置方式主要分為內置式和外置式兩種。電纜內置測溫光纖廣泛存在于國內存量高壓電纜線路中，而內置光纖的接續工藝尚無統一標準，其運行穩定性也待考究。本文從合肥地區一起內置光纖接續工藝不當導致接頭擊穿實際案例出發，詳細分析跳閘事故機理，提出光纖電纜需引出固定、去除金屬、纏繞固定、纖芯接續的的接續工藝具體要求，并建議控制光纖電纜在工程中的應用，提高電纜安全運行水平。

　　關鍵詞：內置光纖;電纜接頭;感應電壓;擊穿故障

　　0 引言

　　傳統電纜光纖測溫技術中測溫光纖的布置方式主要沿著電纜外表面平行或蛇形布置，此方式的優勢在于光纖接續工藝不影響電纜的結構工藝，并且施工便利。明顯的缺點在于測溫光纖貼附于電纜外護套，受環境影響較大，且不與內部結構層接觸，測溫準確性不高[1]。因此，催生了內置光纖測溫技術。目前國內光纖電纜主要應用于海纜領域，陸纜內置光纖一般布置于電纜的阻水層之上，測溫準確性較之外置光纖明顯提高[2]。但光纖的接續需在電纜接頭內部完成，接續工藝水平影響電纜結構的穩定性。2019年6月合肥地區發生了一起由于光纖接續工藝不當引發接頭故障跳閘事故，并因此開展了細致的接頭解體和故障分析工作，最后提出了對光纖電纜管控的具體要求。

　　1 故障處理

　　1.1 基本概況

　　2019年6月23日14時40分，安徽合肥板橋變110kV板橋二支174線開關零序I段、距離I段保護動作跳閘，重合不成，A相故障。6月25日9點41分，通過脈沖電流法、聲磁同步法確定故障點為中支二線#82中間接頭井A相中間接頭故障，距中支二線#2塔往北1.2公里左右。取下電纜頭，做進一步解剖分析。已知電纜型號為：YJLW03-64/110kV-1×800 mm2，絕緣接頭型號為TJJJI2110-1×800mm2，于2014年1月投運。

　　1.2 X光檢測

　　2019年7月15日，安徽省電科院、公司運檢部、電纜運檢中心組織開展故障接頭X光檢測試驗。根據對電纜接頭工藝關鍵點的清晰成像分析，線芯的壓接、屏蔽罩的安裝、絕緣斷口處理、預制件應力錐等位置均未發現明顯放電痕跡，銅殼兩側搪鉛工藝水平較差，如圖1所示。經討論決定對電纜接頭開展解剖，解剖時內部的密封和防水問題值得進一步關注。

　　1.3 接頭解剖

　　2019年7月18日，相關部門開展了中間接頭的解剖工作。

　　解剖人員依次剖開了繞包帶材(半導電帶、絕緣帶、防水帶)、熱縮管、打開了封鉛，拆開銅殼、預制件兩側銅網，暴露出了預制件。經核實，帶材包繞正確，屏蔽斷口定位尺寸252mm，外護套定位尺寸780(長頭)、1000(短頭)，銅殼安裝正確，接地封鉛密封性良好。但兩側鋁護套斷口尺寸均偏差約40mm。兩側擊穿點均位于鋁護套斷口約40mm處。如圖2所示。由于施工圖紙中鋁護套斷口離預制件位置太近，所以實際施工中多剝除了約40mm鋁護套利于光纖沿著預制件坡面布置。而引出點正好位于擊穿點附近，光纖燒蝕嚴重，兩側熔接點位于預制件上表面約中心處，預制件表面燒蝕痕跡沿著光纖位置分布。如圖3-5所示。進一步解剖預制件，露出屏蔽罩，預制件兩側定位尺寸均位于斷口向上38mm處，預制件定位水平對稱。打開屏蔽罩，露出壓接管，壓接兩模對稱，符合圖紙要求。

　　2 故障分析

　　接頭的深層解剖表明接頭除了鋁護套斷口尺，寸偏差，其他關鍵工藝點尺寸正確，均無放電點。考慮中支一二線是合肥地區唯一兩回采用內置光纖的高壓電纜，放電點位于內置光纖引出位置且放電痕跡沿著光纖分布，而目前國內內置光纖在材料、結構以及安裝規范等方面沒有嚴格統一的規范和標準，若處理不當，則很有可能會對電纜接頭造成不良影響[3]。綜合考慮接頭解剖結果，對本次中支線電纜接頭故障原因分析如下：

　　故障點中支二線#82工井A相中間接頭為絕緣接頭，接地方式采用交叉互聯形式，三個換位小段對稱分布保證了護層感應電壓處于規程允許范圍之內。接頭兩側的外半導電、鋁護套，外護層工藝上不連續，采用同軸電纜形式實現交叉互聯。內置光纖位于電纜阻水阻水帶之上，光纖的結構如圖6所示,從里到外依次是纖芯，光纖套管、鎧裝、芳綸紗、金屬編織網、外護套。光纖由鋁護套斷口約40mm處剝除外護套引出，于預制件表面中心處兩側剝切約5mm露出纖芯實現熔接，暴露出的金屬編織網與電纜外屏蔽和銅網之間且無任何絕緣措施，這為接頭故障埋下了隱患。

　　目前國內光纖電纜主要應用于海纜領域，陸纜的光纖接續兩側露出的金屬編織網均需要有可靠的接地，具體施工上與兩側銅網相連，與鋁護套等電位。而中支線光纖的熔接工藝沒有考慮金屬編織網的接地問題，電纜運行過程中，電纜的鋁護套會與光纖的金屬編織網產生不同的感應電壓，由于接頭為交叉互聯單元內的絕緣接頭，鋁護套斷口處感應電壓差最大[4]，在長期電壓差的作用之下，金屬編織網會長期逐漸發熱，而鋁護套斷口處電壓差最大，長期發熱造成了電纜外屏蔽及絕緣逐漸擊穿至電纜線芯，線芯對銅殼產生放電，最終導致電纜接頭事故。

　　3 整改建議

　　經過本次的故障案例，得出經驗及相應應對措施如下：

　　1、電纜工程管理的可研內審階段，增加一條：高壓電纜及其附件不宜采用內置光纖。內置光纖接續工藝尚未完全成熟的情況之下，從源頭控制光纖電纜在合肥地區的使用數量;

　　2、光纖電纜的接續工藝要求引出固定、去除金屬、纏繞固定、纖芯接續;

　　3、嚴格按規程規范開展所有接頭處護層電流、接頭局放試驗。全線排查通道接地系統，確保接地可靠，護層電壓處于安全范圍之內;

　　4、接頭鋁護套尺寸偏差暴露了驗收把控不嚴格的問題，后續工程將繼續加強附件制作工藝的中間驗收。關口前移，提高電纜工程的入網質量。

　　4 結論

　　陸纜在科學技術的發展過程中，理論與實踐相輔相成。因此，要使電纜內置測溫技術得到快速發展，必須加強對相關施工工藝的分析與掌握，這需要對測溫光纖進行大量的測試和分析，了解光纖工作狀態參數以及對電纜本身帶來的影響，并以此為依據改進內置測溫光纖的材料結構與接續工藝，同時將施工工藝標準化。

　　參 考 文 獻

　　金金元，高壓光纖復合測溫電纜的研制[J]. 光纖與電纜及其應用技術，2012(5)：21-23。

　　作者：于波

　　金屬論文投稿刊物：《鋼管》(雙月刊)創刊于1964年，由攀鋼集團成都鋼鐵有限責任公司主辦。主要報道國內外鋼管(無縫、焊接)生產、技術、設備、產品，科研、經營、管理成果經驗，反映鋼管及相關行業學科發展水平，推廣新技術、新工藝、新方案、新設備、新產品。

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