论文摘要：根据当前莱钢供配电系统中高压电缆头选型、配置、使用情况，结合实际的电力停电案例，对高压电缆头发生短路、爆炸等事故的原因进行了全面、深层次的分析；总结、梳理了各种有效的防范措施和对策。
论文关键词：高压电缆头,故障,原因,对策
近几年，随着莱钢生产规模的不断扩张，供配电系统的运行可靠性对安全生产的影响和制约因素暴露日益明显和突出。通过对莱钢自2003年以来所发生的171例典型电力停电事故案例进行统计、分析和汇总，发现因终端电缆头着火、电缆头爆炸等局部异常因素而带来的电力停电事故占有非常突出的位置；为了确保电缆头的运行可靠性，从电缆头附件的选型和应用方面，公司不断加大电气投资力度，冷缩电缆头技术在莱钢各生产系统中得到了广泛的普及和应用，从电缆头附件自身的选型和使用质量方面得到了有效地保证，但实际生产中因电缆头局部故障而引发的电气停电事故仍然没有得到根本性的遏制和消除，不同程度地仍然持续威胁着莱钢各生产系统的安全生产。
1高压终端电缆头的故障原因分析
与电缆本体相比，电缆终端是薄弱环节，约占电缆线路故障率的95%。由于电缆头制作、接线施工工艺存在多个中间导体连接环节，连接点接触电阻过大，温升加快，发热大于散热促使接头的氧化膜加厚、连接松动或开焊，进而接触电阻更大，温升更快。如此恶性循环，致使接头的绝缘层破坏，形成相间短路、对地击穿放电或着火，最终引发电缆头着火烧毁或爆炸事故等。通过对莱钢生产系统中近几年发生的实际电缆头运行故障进行深层次原因分析，连接点接触电阻增大、接头发热是最终造成电缆头故障的主要诱因。造成接触电阻增大的主要原因有以下几点：
1.1电缆头制作过程中连接工艺不良
1.1.1连接金具接触面处理不好。无论是接线端子或连接管，由于生产或保管的条件影响，管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在，这些不为人们重视的缺陷，对导体连接质量和绝缘带的缠绕质量等有着重要影响。不严格按工艺要求操作，就会造成连接处达不到规定的电气和机械强度，甚至使绝缘带被扎伤。实际运行证明，当压接金具与导线的接触表面愈清洁、抗金属氧化措施愈到位，在接头温度升高时，所产生的氧化膜就愈薄，接触电阻Rt就愈小，连接点部位的电气和机械强度性能就越好。
1.1.2导体损伤。由于电缆的绝缘层强度具有较大的剥切困难，环切时施工人员用电工刀环剥，有时用钢锯环切深痕，因掌握不好剥切度而使导线损伤，在线芯弯曲、压接蠕动时，会造成受伤处导体损伤加剧或断裂，压接完毕不易被发现，造成受损伤的电缆线芯在运行中因截面减小而引起发热严重。
1.1.3导体连接时线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求压接金具孔深加5mm，但因零件孔深不标准，易造成剥切长度不够，或因压接时串位使导线端部形成空隙，仅靠金具壁厚导通，致使接触电阻增大，发热量增加。
1.1.4连接金具空隙大。目前,市场上供给的电缆接头连接金具，从理论上讲其截面与电缆线芯的有效截面是一样的，但从运行实际比较，二者的压接效果相差甚远。由于连接金具内、外壁之间的厚度的差异，导致电缆线芯与金具内径之间出现一定的空隙，压接后达不到足够的压缩力，造成接触不良现象。
1.1.5产品质量差。假冒伪劣金具不仅材质不纯，外观粗糙，压后易出现裂纹，而且规格不标准，有效截面与正品相差很大，根本达不到压接质量要求；在正常情况下运行发热严重，负荷稍有波动必然发生故障。
1.1.6截面不足。当前莱钢各生产系统中使用的电力电缆多为交联电缆。以ZQ－3×240油纸铜芯电缆和YJV22－3×150交联铜芯电缆为例，在环境温度为25℃时，将交联电缆与油纸电缆的允许载流量进行比较得出的结论是：ZQ2一3×240油纸铜芯电缆可用YJV22－3×150交联铜芯电缆替代。在对上述两种类型的电缆分别进行电缆头制作时,正常情况下必然分别选用与之规格相匹配的连接金具,从而自然而然地出现了连接金具的截面差。由此可见连接金具截面不足可能是交联电缆接头发生发热故障几率高的一个重要原因；在当前现状下，连接金具的选型和使用问题有待于进步的研究和分析。
1.1.7电缆终端头金属屏蔽层、铠装层与引出接地线之间连接不可靠，存在连接点导线缠绕不牢固、虚焊现象，接触电阻增大，电气和机械强度降低。在中性点不接地系统中，电缆线路的运行特点，导致该部位存在一定的对地容性电流通过，连接点温度异常升高，接触电阻更大，热积累因素的存在，最终引发该部位着火。
1.2电缆头接线工艺不良。
电缆头与开关柜内部接线铜排等外设设备进行导体连接的过程，同样是引发电缆头发热着火或爆炸等事故不可轻视的重要环节。
1.2.1电缆终端三芯分相以下在支架上安装固定不牢固或不固定，电缆头自身、电缆头与外设设备连接点遭受额外的下拉力及机械挤压等，诱发了有效连接松动、变形等异常因素出现而导致连接点接触电阻增大、绝缘强度、机械强度故障的发生。
1.2.2电缆头部位三相电缆线芯的弯曲半径不够,导致电缆线芯和电缆头绝缘附件机械损伤,甚至部分线芯及绝缘附材被折断，必然会导致电缆头运行中局部出现发热、绝缘强度降低等故障。
1.2.3电缆头接线鼻子与外设接线母排等连接时，连接工艺不良。
1.2.3.1电缆头接线鼻子与外设接线母排连接部位不在同一平面上。受电缆头线芯、接线鼻子、母线排机械强度的影响和制约，导致接线鼻子和母线排压接过程中产生相互间的应力推而无法保障接触面在同一平面上，接线鼻子反翘，接触面之间产生一定的空隙而引起接触电阻增大，运行中产生过热或温升异常现象。
1.2.3.2连接材质及表面工艺处理不同，没有采取一定的铜铝过度或表面镀锡、镀银、镀锌、压花、清洁度、平整度等工艺处理措施而直接进行了连接。引起接线鼻子、母排、螺杆、螺母等连接金具表面之间产生氧化膜，由于表面存在毛刺而使接触面之间产生一定的空隙等，增大了接触面电阻，运行中产生过热现象。
1.2.3.3连接面接触压力不够。受接线鼻子、接线母排等螺母连接开孔数量、开孔大小及使用连接螺杆、螺母、垫圈规格等因素的影响，引起有效接触面承受不同的连接压力而导致接触电阻增大，运行中产生过热现象。
1.2.3.4连接面容量不足。具体分析类似1.1.6。
1.2.3.5电缆头屏蔽、铠装层引出接地线接地不良。由于接地线接地连接时不可靠、接地电阻过大等因素，导致电缆对地产生零序容性电流时，该部位温升异常或对地放电产生电火花，当热积累达到一定值或电缆头绝缘强度劣化到最低许可值时，引发电缆头着火、短路等事故发生。
1.3电缆头运行环境不良
1.3.1根据电磁热效应原理，电缆头在运行中必然消耗一定的电能而产生一定的热量，由于通风散热不良等原因，引起电缆头运行局部环境温度的异常升高，最终引发电缆头事故。同时，由于采取防尘、防火、防潮、防化学腐蚀、防小动物、防高温等措施力度不够,电缆头维护、管理不及时、不到位等因素，影响了电缆头的使用寿命，诱发了电缆头运行温度高、绝缘强度降低等异常因素的产生。
1.3.2随着莱钢供配电网络结构的日趋庞大和复杂化及降低雷电过电压侵害措施的逐步实施，电力电缆线路和非线性用电设备迅速增多，改变了系统中L、C的运行参数，致使系统中发生铁磁谐振的几率升高，甚至局部网络结构落入谐振区内；由于串联谐振或并联谐振产生的过电压和过电流因素，加剧了电缆头的绝缘劣化速度，最终导致电缆头事故的增多。
1.3.3莱钢35、10、6kV供配电系统均为中性点不接地网络结构，随着发电设备、用电设备的逐步增多，其供配电网络结构更加复杂，致使双回供电线路的电气运行方式调整更加困难；当系统中发生单相接地故障时，在不能准确确定故障线路而采取拉路停电方式查找故障的情况下，必然迫使相应的发电、用电设备运行方式进行随即调整或停运，倒闸操作过电压的频次大大增加，增大了电缆头遭受操作过电压冲击的次数和绝缘劣化速度，最终导致电缆头事故的增多。同时，系统中对地容性电流的增大，增大了单相弧光接地过电压的幅值和消弧难度，即便是系统中安装、配置了消弧消谐及过电压保护装置，但弧光接地故障二次复燃和短路停电范围扩大事故发生的几率仍然会大大增加。
2防范措施
为有效遏制终端电缆头事故的发生，提高电缆头的运行质量，必须加强以下几个重点环节的管控和监督。
2.1高压电缆头导体连接时，各连接部位的接触面要保持平整，应力推现象最小，接触点的电阻要小且稳定，与同长度同截面导线相比，对新装的电缆终端头，其值要不大于1；对已运行的电缆终端头，其比值应不大于1.2；接头的机械强度不小于同截面导线的80%；焊接时，应防止残余熔剂熔渣的化学腐蚀；铜、铝导线相接时，应采用铜、铝过渡连接管，并采取措施防止受潮、氧化及铝铜之间产生电化腐蚀；接头恢复的绝缘强度应与原导线一致。
2.2电缆头附件规格与电缆规格一致；附件应完整，无损伤或锈蚀现象。
2.3电缆终端三芯分相以下在支架上固定安全、牢固，电缆及附件不受下拉力及机械挤压等。
2.4电缆终端头的引出接地线缠绕牢固、焊接可靠、接地良好；对于穿越零序电流互感器的引出接地线必须采取一定的绝缘防护处理。一方面，防止电缆线路流过较大故障电流时，在金属护套中产生的感应电压可能击穿电缆内衬层，引起电弧，甚至将电缆金属护套烧穿。一方面，防止中性点不接地系统中，由于焊接点部位接触电阻增大、接地线接地不良等原因，当其运行中对地不平衡容性电流在不能有效流入大地时而引发的电缆终端头三叉口处局部过热、着火等现象发生。一方面，防止穿越零序电流互感器的引出接地线出现两点及以上重复接地现象而引发的继电保护或小电流接地选线装置拒动或不能准确选线故障出现。
2.5终端电缆头与外设连接后，其三相电缆头线芯的弯曲半径必须在许可的范围内，严禁电缆线芯因强行弯曲遭受机械折伤，甚至部分线芯及外绝缘材料被折断情况出现。一般情况下，交联聚乙烯绝缘电力电缆线芯的弯曲半径为截面直径的15-20倍。
2.6终端电缆头与外设进行垂直连接时，其三相分叉头与外设接线端子、母线排应保持在同一平面上，避免连接部位出现机械应推力，增大连接面的接触电阻，降低载流量等。
2.7并列敷设的终端电缆头与外设连接时，其接头的位置宜相互错开；电缆明敷时的电缆接头，应用托板托置固定。直埋电缆接头盒外面应有防止机械损伤的保护盒（环氧树脂接头盒除外）。
2.8电缆头三相分叉以外的电缆进行固定时，要使用专用的钢制热镀锌固定件，避免电缆头遭受下拉力、电缆紧固部位出现机械勒痕和损伤。
2.9电缆线芯连接金具，应采用符合标准的连接管、接线端子或接线鼻子，其内径应与电缆线芯紧密配合，间隙不应过大；截面宜为线芯截面的1.2～1.5倍。采用压接时，压接钳和模具应符合规格要求。
2.10改善电缆头的运行环境
2.10.1高压电缆头在有可能受到机械性损伤、化学作用、地下电流、振动、热影响、腐蚀物质、虫鼠等危害的环境里运行时，应采取加强绝缘、防火封堵、隔热等有效隔离保护措施。
2.10.2加强高压电缆头运行中各参数的监视，确保电缆头在正常许可的载流能力、过压能力、温升范围内运行。
2.10.3定期对高压电缆头的绝缘强度和机械强度进行预防性检查和试验；及时、准确发现电缆头性能的劣化趋势、原因，并采取有效控制措施进行控制，防止扩大停电事故发生。
2.10.4定期对发电、供配电系统电气一次系统的消弧、消谐及过电压运行现状进行技术性能量化分析，及时优化、改进电气一次系统的网络结构，降低系统的容性电流，改变系统的电感L、电容C技术参数指标，消除谐振过电压现象。
3结论
莱钢钢铁主业各生产工序建设环境的客观条件及发展方向呈现出高压电力电缆网络结构更加复杂化的变化趋势，高压电缆头停电事故的风险影响范围和程度将会客观性地在电力传输和分配过程中逐步上升到更加突出的位置、成为不容忽视的矛盾环节；为此，只有准确把握、全面、系统掌控和落实高压电缆头可靠运行的每一个充要条件和保障措施，才能从根本性方面减少或杜绝高压电缆头停电事故的发生，有效掌控、降低高压电缆头事故的风险程度和影响范围，逐步实现电力安全、节能、环保的效益最大化目标。
