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摘要：电缆是连接输电线路和用电设备必不可少的组成部分，电缆的稳定性和可靠性是保证供电安全必要条件。电缆头是电缆的起点和终端，是电缆最脆弱的部分。为保证电缆可靠运行，必须进行耐压试验。分析在电气交接试验中交联电缆的耐压试验电缆头击穿故障原因，并在此基础上提出整改措施，以及一些合理化建议。
关键词：电缆；耐压；分析
中图分类号：TB
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2013）05-0191-01
1电缆故障概况
此次发生故障的设备主要集中在型号为26/35kV交联聚氯乙烯电缆，试验采用了串联谐振交流耐压实验装置，耐受电压完全按照《电气装置安装公测电气设备交接试验标准》GB 50150-2006标准进行，交流耐压试验电压和时间如表1所示，试验开始为电缆施加一相对两相对地电压52kV，当试验电压加到52kV时开始计时，设定的耐压时间为60min。计时开始之后，电缆头在耐压5分钟左右发出电击穿声响，耐压击穿。此后试验其他电缆也多次发生击穿故障，总计试验6根电缆，4根发生击穿故障。
表1电缆20～300Hz 交流耐压试验电压和时间
2电缆头故障原因分析
2.1击穿故障原因假设分析
情况假设一：耐压试验不符合规范。
首先考虑到试验的耐受电压是否符合国家标准。此次被试电缆型号为26/35交联聚氯乙烯电缆，国家标准（GB 50150-2006）要求的试验电压为52kV，我们的串联谐振交流耐压装置完全按照国标进行参数设定；另外，为防止是试验设备原因导致试验超出试验标准要求，我们对试验装置的输出电压进行了测量，经验证符合试验要求。
情况假设二：冷缩头或电缆质量不符合规定。
电缆头击穿后不可修复，必须截断击穿部位更换新的冷缩头，现场未预备有备用冷缩头，考虑在现有冷缩头可能存在的问题，我们对电缆头的供货商进行了更换。冷缩头的安装完全按照已有的安装工艺进行，在冷缩头更换以后，我们重新进行了耐压试验，重新更换冷缩头的电缆耐压试验通过率为100%。由于新进冷缩头的安装工艺与前一批的工艺完全相同，所以我们判断安装工艺没有问题，再则在更换不同厂家的冷缩头后，电缆已经达到了试验标准，经判定，电缆本身的质量也符合要求，最后问题集中在了冷缩头上。
2.2冷缩头故障分析
所有电缆头均采用的是应力锥式的冷缩头，有关分析如下：
现场所用的电缆在每一相都带有一接地的铜屏蔽层，在电缆通电以后，在电缆线芯与铜屏蔽层之间会形成径向分布的电场。在电缆屏蔽层没有被剥开的前提下，电场只有从导体沿半径向铜屏蔽层的电力线，而没有沿导体线芯分布的电力线。
我们知道电缆头的制作必须先剥掉铜屏蔽层，在屏蔽层剥掉以后，会改变原来电缆的电力线分布，产生切向的电场，该电场在剥开的屏蔽层的断口最为集中，从而使断口处成为最容易击穿的部位。
电缆断口处的电力线过于集中，产生的电应力将很容易击穿电缆主绝缘。为了解决电场线分布问题，目前主要有两种方法：应力管和应力锥。
应力管是采用介电常数为20～30，体积电阻率为108～1012Ω·cm材料制作而成，安装电缆附件时，将应力管套在外半导电断口处，从而在断口处形成一个不同介电常数的界面，使电力线在这个界面上产生折射，从而达到疏散电场应力的作用；而应力锥是一种具有喇叭口几何形状的结构，是采用导电硅胶套，在工厂通过模具制作而成，它的作用和应力管类似。
我们工程现场采用的冷缩头是应力锥式，应力锥主要有三个方面，包括应力锥H长度、L长度和应力锥半径R对电场分布产生影响。
（1）应力锥的长度H对电场分布的影响。应力锥的长度H会对电场梯度的分布产生影响，电场梯度将随着H的增加而增加，H如果过大，将使得电场梯度过大，此时容易造成电缆损坏，因为缩短H有利于减小电场梯度，同时也有利于缩小冷缩头的尺寸。
（2）应力锥曲线长度L对电场分布的影响。延长应力锥的曲线有关电场的均匀分布。当曲线较短时，在沿圆锥曲线曲率半径最小的位置b会出现电场尖峰，这里便形成了电缆最容易击穿点；当圆锥曲线较长时，应力锥在b处曲率半径较大，电场能够平滑度过。
（3）应力锥的半径R对电场的影响。R过大或过小都会在b点出现电场集中。R过大，使得b点的曲率半径过小，造成b点电场集中；R过大，尾部靠近硅胶外套，使得外套表面电场加大，容易发生闪络现象，破坏绝缘。
3结论
从以上对应力堆的分析中，结合现场电缆头现场故障，我们看到击穿点并没有发生在电缆铜屏蔽层切开点，而是发生在应力锥直线段与锥曲线的连接处。从之前对应力锥的分析中我们知道，当这个连接处的圆锥曲率半径较小时，连接处就会出现电场尖峰，造成电缆头击穿。经过我们对应力锥曲线的测量，发现锥曲线长度不足11mm，圆锥曲线过短，造成了电场在连接处的尖峰，致使耐压试验加压后击穿电缆头。我们最终得出电缆冷缩终端头的质量不符合规范。
参考文献
[1]GB 50150-2006.电气装置安装工程[S].
[2]熊信银，朱永利.发电厂电气部分[M].北京：中国电力出版社，2009.
[3]余健明，同向前，苏文成.供电技术[M].北京：机械工业出版社，2008.
[4]刘笙.电气工程基础[M].北京：科学出版社，2008.
关键词：电缆；耐压；分析
中图分类号：TB
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2013）05-0191-01
1电缆故障概况
此次发生故障的设备主要集中在型号为26/35kV交联聚氯乙烯电缆，试验采用了串联谐振交流耐压实验装置，耐受电压完全按照《电气装置安装公测电气设备交接试验标准》GB 50150-2006标准进行，交流耐压试验电压和时间如表1所示，试验开始为电缆施加一相对两相对地电压52kV，当试验电压加到52kV时开始计时，设定的耐压时间为60min。计时开始之后，电缆头在耐压5分钟左右发出电击穿声响，耐压击穿。此后试验其他电缆也多次发生击穿故障，总计试验6根电缆，4根发生击穿故障。
表1电缆20～300Hz 交流耐压试验电压和时间
2电缆头故障原因分析
2.1击穿故障原因假设分析
情况假设一：耐压试验不符合规范。
首先考虑到试验的耐受电压是否符合国家标准。此次被试电缆型号为26/35交联聚氯乙烯电缆，国家标准（GB 50150-2006）要求的试验电压为52kV，我们的串联谐振交流耐压装置完全按照国标进行参数设定；另外，为防止是试验设备原因导致试验超出试验标准要求，我们对试验装置的输出电压进行了测量，经验证符合试验要求。
情况假设二：冷缩头或电缆质量不符合规定。
电缆头击穿后不可修复，必须截断击穿部位更换新的冷缩头，现场未预备有备用冷缩头，考虑在现有冷缩头可能存在的问题，我们对电缆头的供货商进行了更换。冷缩头的安装完全按照已有的安装工艺进行，在冷缩头更换以后，我们重新进行了耐压试验，重新更换冷缩头的电缆耐压试验通过率为100%。由于新进冷缩头的安装工艺与前一批的工艺完全相同，所以我们判断安装工艺没有问题，再则在更换不同厂家的冷缩头后，电缆已经达到了试验标准，经判定，电缆本身的质量也符合要求，最后问题集中在了冷缩头上。
2.2冷缩头故障分析
所有电缆头均采用的是应力锥式的冷缩头，有关分析如下：
现场所用的电缆在每一相都带有一接地的铜屏蔽层，在电缆通电以后，在电缆线芯与铜屏蔽层之间会形成径向分布的电场。在电缆屏蔽层没有被剥开的前提下，电场只有从导体沿半径向铜屏蔽层的电力线，而没有沿导体线芯分布的电力线。
我们知道电缆头的制作必须先剥掉铜屏蔽层，在屏蔽层剥掉以后，会改变原来电缆的电力线分布，产生切向的电场，该电场在剥开的屏蔽层的断口最为集中，从而使断口处成为最容易击穿的部位。
电缆断口处的电力线过于集中，产生的电应力将很容易击穿电缆主绝缘。为了解决电场线分布问题，目前主要有两种方法：应力管和应力锥。
应力管是采用介电常数为20～30，体积电阻率为108～1012Ω·cm材料制作而成，安装电缆附件时，将应力管套在外半导电断口处，从而在断口处形成一个不同介电常数的界面，使电力线在这个界面上产生折射，从而达到疏散电场应力的作用；而应力锥是一种具有喇叭口几何形状的结构，是采用导电硅胶套，在工厂通过模具制作而成，它的作用和应力管类似。
我们工程现场采用的冷缩头是应力锥式，应力锥主要有三个方面，包括应力锥H长度、L长度和应力锥半径R对电场分布产生影响。
（1）应力锥的长度H对电场分布的影响。应力锥的长度H会对电场梯度的分布产生影响，电场梯度将随着H的增加而增加，H如果过大，将使得电场梯度过大，此时容易造成电缆损坏，因为缩短H有利于减小电场梯度，同时也有利于缩小冷缩头的尺寸。
（2）应力锥曲线长度L对电场分布的影响。延长应力锥的曲线有关电场的均匀分布。当曲线较短时，在沿圆锥曲线曲率半径最小的位置b会出现电场尖峰，这里便形成了电缆最容易击穿点；当圆锥曲线较长时，应力锥在b处曲率半径较大，电场能够平滑度过。
（3）应力锥的半径R对电场的影响。R过大或过小都会在b点出现电场集中。R过大，使得b点的曲率半径过小，造成b点电场集中；R过大，尾部靠近硅胶外套，使得外套表面电场加大，容易发生闪络现象，破坏绝缘。
3结论
从以上对应力堆的分析中，结合现场电缆头现场故障，我们看到击穿点并没有发生在电缆铜屏蔽层切开点，而是发生在应力锥直线段与锥曲线的连接处。从之前对应力锥的分析中我们知道，当这个连接处的圆锥曲率半径较小时，连接处就会出现电场尖峰，造成电缆头击穿。经过我们对应力锥曲线的测量，发现锥曲线长度不足11mm，圆锥曲线过短，造成了电场在连接处的尖峰，致使耐压试验加压后击穿电缆头。我们最终得出电缆冷缩终端头的质量不符合规范。
参考文献
[1]GB 50150-2006.电气装置安装工程[S].
[2]熊信银，朱永利.发电厂电气部分[M].北京：中国电力出版社，2009.
[3]余健明，同向前，苏文成.供电技术[M].北京：机械工业出版社，2008.
[4]刘笙.电气工程基础[M].北京：科学出版社，2008.