谭志坚
（中国电子系统工程第三建设有限公司成都610081）
摘要：本文通过阐述高压冷缩电缆终端头制作工艺和系统的交流耐压试验方法，对高压电缆和高压冷缩电缆终端头的绝缘问题、原因的查找以及处理方法进行了探讨。
关键词：高压冷缩 电缆终端头 交流耐压
中图分类号：TM855 文章编号：1002-3607 (2016) 04-0044-05
1前言
现代电力系统中越来越多的使用到如YJV22-8.7/15-3×240mm2.YJV62-8.7/15-1×400mm2这样的交联高压电缆，其电缆绝缘水平的高低是影响电力系统安全可靠运行的关键
因素。而高压电缆敷设时电缆终端头的制作质量又与电缆绝缘水平息息相关。鉴于冷缩型电缆终端头具有安装简便，耐压高（可达36kV），不需要加热，使用寿命长和良好的绝缘、防水防潮效果等特点。因此在高压电缆施工中用冷缩工艺进行高压电缆终端头的制作，并选用交流耐压试验方法检查高压电缆本身和高压冷缩电缆终端头的制作过程中出现的问题、产生的原因，然后提出解决问题的方法，问题以得到及时处理，最后保证大批量的高压冷缩电缆终端头一次耐压试验成功，系统验收合格，保证系统后期的用电安全，避免较大的经济损失。
2高压冷缩电缆终端头
冷缩电缆终端头是利用弹性体材料（如硅橡胶和乙丙橡胶）经注射硫化成型，再经扩径，衬以塑料螺旋支撑物构成冷缩管的电缆附件。现场安装时，在常温下将冷缩管套在经处理
后的电缆终端，抽出其内部的塑料螺旋支撑物，依靠弹性回缩力套管会自动压紧在电缆绝缘上。冷缩电缆终端头的适用电压等级从10kV到35kV。由于区别于热缩电缆附件需用火加热收缩，故将采用冷缩工艺制作的电缆头称为高压冷缩电缆终端头。
2.1高压冷缩电缆终端头特点
高压冷缩电缆终端头与热缩电缆终端头相比，具有安装简便，耐压高（可达36kV），不需要加热，与电缆始终保持同步热胀冷缩，能有效控制电缆头纵向和径向收缩，环向压力均匀，线芯可于安装后调整，以及良好的绝缘、防水防潮效果，使用寿命长，安全可靠的特点。克服了热缩材料在电缆运行时，因热胀冷缩而产生的热缩材料与电缆本体之间的间隙的缺点。
2.2冷缩头原理
利用冷缩管的收缩性，使冷缩管与电缆完全紧贴，同时用半导体自粘带密封端口，从而达到良好的绝缘、防水和防潮性能。
2.3高压冷缩电缆终端头制作工艺
高压冷缩电缆终端头的制作主要分为施工准备→剥外护套、钢铠和内衬层→固定钢铠地线→缠填充胶、固定铜屏蔽地线→缠自粘带、固定冷缩指套→固定冷缩管→剥铜屏蔽、外半导电层→绕半导电带、固定冷缩终端→固定密封管→测试等工艺流程，如图1～图7所示。
2.4高压冷缩电缆终端头制作要求
(1)施工前备好机具，做好操作人员培训。制作前，严格执行先技术、安全交底再试做，在试件耐压合格后，方可进行高压冷缩电缆终端头的正式制作。作业人员必须掌握一定的本专业作业技能及《电业安全工作规程》要求，持证上岗，严禁无证违章操作。进入特殊部位作业人员，必须填写工作票，且至少两人。
(2)材料准备和检查工作。由项目部电气技术人员进行材料计划编制，公司材料部门按照采购程序提前进行厂家筛选及供方评价，择优选择供货厂家，并实施采购，组织材料进场。材料进场后先进行材料报验，合格后方可使用。高压冷缩终端的质量优劣直接决定了高压冷缩电缆终端头的合格率，要特别重视。
(3)高压冷缩电缆终端剥切操作时要做好屏蔽层的防护并保证剥除尺寸符合规定，以免造成二次施工，高压冷缩电缆终端剥除尺寸见表1：
(4)高压冷缩电缆终端头制作前，应先对电缆编号、电缆受潮情况、电缆终端组件与电缆型号规格是否一致进行检查，并对高压电缆进行绝缘测试，合格后，才能制作高压冷缩电缆终端头。
(5)高压冷缩电缆终端头制作必须在干燥的环境中进行，且保证作业环境清洁、无飞扬的纸屑和灰尘。平均环境低于00C时，电缆应预热后再进行电缆头的制作。制作时，施工场地要保证充足的照度。
(6)针对现场10kV高压电机的接线位置特点，冷缩头制作前，需要先将冷缩头制作的操作平台进行固定，清除周围杂物，以防止人员跌倒，确保操作人员安全及防止因人员跌倒或者杂物损伤冷缩管（冷缩管为易损伤件）。
(7)高压冷缩电缆终端头制作完成后，投入生产运行前必须按照国家相关规范和规程、制造生产企业的技术标准，对每根高压电缆及高压冷缩电缆终端头进行预防性试验，以发
现高压电缆本身质量是否符合相关规范、技术要求。高压冷缩电缆终端头制作过程中出现的问题和原因分析，并提出相应办法进行及时处理，保证用电安全、减小损失。
2.5 高压冷缩电缆终端头制作的注意事项
(1)高压冷缩电缆终端头制作应避免电缆内部受潮或进水，一旦发现破损、划伤、刺穿或钢铠外露处时必须做好标记或记录，及时处理缺陷。
(2)高压电缆敷设后要及时进行电缆终端头的制作和安装，且整个高压电缆系统投运前按照规程做好交接试验。时间间隔较长未运行的高压电缆系统重新投运前也要进行交接试验，试验合格后才能投运。
3交流耐压试验
交流耐压试验是测试高压电缆系统绝缘强度的常用方法。通过对高压电缆系统的交流耐压试验，来发现和判断高压电缆和高压冷缩电缆终端头是否符合制造单位出厂报告的数据以
及是否能保障正常运行。该方法的优点是交流耐压试验等效性好，在交流电压作用下，绝缘内部电压按电容分布，与电缆实际运行情况相符，更能有效发现电缆绝缘缺陷。
3.1耐压试验前检查工作
交流耐压试验前必须做好试验设备选型和各项检查工作，合格后才能进行交流耐压试验。主要包括：
(1)用干燥、清洁的软布，擦净电缆头和接线母排端子上的污垢；
(2)电缆终端头上的冷缩护套是否有破损，是否完全包裹住电缆；
(3)接头处是否有过热，流油，冒胶等现象；
(4)查看确认电缆是否存在二次破坏（如因敷设电缆时导致电缆的划伤露铠或二次修复后的破损处），保持电缆沟或电缆隧道干燥、通风、防水；
(5)电缆路径的监视保护，避免因为电缆破裂导致人员触电；
(6)电气核相，用万用表测试U、V、W三相两端是否接线正确；
(7)测量前准备一手资料的纪录，包括时间、地点、测试电缆规格型号、电缆编号、电缆长度、温度、起点和终点、额定电压、相间和相对地的绝缘电阻或耐压值、测量仪器的型号等；
(8)测量前检测电气室内的接地装置是否有效、是否达到要求的电阻值，以便于电气测试设备的正常接地和有效接地。
3.2交流耐压试验的具体方法和步骤
通过对某工程项目110kV变电站内10kV高压柜出线至用户侧的六根YJV62-8.7/15-1×400电缆并联运行线路及高压冷缩电缆终端头的耐压试验分析，阐明了交流耐压试验方法和步骤。
3.2.1电缆绝缘电阻测量
交流耐压试验前先测量电缆绝缘电阻，并做好记录。用2500V兆欧表依次测量各相线芯对其他两相及金属护套的绝缘电阻，金属护套及被测试相线芯接地。测量前将被测线芯接地，使其充分放电，放电时间为2~ 5min。测量时待兆欧表指针稳定后再读取数值，作为电缆的绝缘电阻值(电缆绝缘电阻值不小于10MQ．km)。按照此步骤，依次测试其他两相。绝缘电阻测量合格后，才能进行交流耐压试验。
3.2.2串联谐振耐压试验接线
耐压试验按试验接线原理图连接试验接线，并保证试验过程中良好接地（见图8）。
3.2.3试验参数计算
以10kV 1x400mm2交联聚乙烯电缆为例进行试验参数计算。根据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150-2006中18.0.5的规定，试验电压为2.5Uo( 21.75kV)，试验时间为5min。由于谐振频率在20~ 300Hz范围内，考虑到单相两芯的试验要求，对谐振电抗器的参数做如下选型：
交流耐压试验中谐振电抗器额定电压为27kV，每台额定电感量为85H，额定最大工作电流为1.0A，分压器额定电压为200kV，变比为12000：1，电容量为500PF±5%。
(1)谐振频率计算
3.2.4交流耐压试验
试验部位在受电端处的配电柜，试验设备采用变频串联谐振试压装置带固定电抗器，试验电压为工频25倍U o( 21.75kV)，时间为加压5min。试验电缆长度为1000m，相对较长，
试验设备中谐振电抗器有四个，一个谐振电抗器的有效距离为500m（根据电抗器的型号和电缆数据判断）。试验电抗器采用四节并联组成串联谐振回路，实现单相两根单芯电缆2000m
并联进行试压（见图9）。需注意的是：试验A相时，非测试相B、C相短接与电缆钢铠可靠接地；电抗器输出端与高压分压器输入端并联后与电缆测试相A相连接，测试相A相与非测试相B、C相屏蔽层连接并与电缆钢铠可靠接地。按照试验步骤，A、B、C相依次测试。
3.3交流耐压试验注意事项
(1)施加在电缆上的试验电压值，在耐压时间内，电压偏差不能超过试验电压值的±3%。
(2)试验设备的系统接地与被试验物品的系统接地均应可靠。
(3)耐压试验装置的升压装置周围必须用警示带隔离出安全距离，并派专人看守，任何人不得经过（最小安全距离为0.7m），做好对人员和设备的保护。
(4)试验设备中的电抗器设备一定要保证有效的绝缘距离。
(5)交流耐压试验时，试验电压应从低值开始(不超过试验电压的40%)，平稳升压至试验电压，维持5min耐压时间后，再降低电压至试验电压的40%，然后关掉电源。试验过程中，不能在高压状态下突然切断电源，否则会出现过电压。
(6)耐压试验结束后，应再次测量电缆绝缘电阻，并做好记录。耐压试验前后，绝缘电阻测量无明显变化。
(7)交流耐压试验对试验电缆的绝缘有一定程度的损坏，属于破坏性试验，应尽量少对电缆作此试验。同时交流耐压试验只能在绝缘缺陷已发展到较严重程度，才能以击穿破坏的形式反映出来，不能明显的揭示绝缘缺陷的性质和根源。
对存在微小缺陷的电缆，若发现不及时，当U o工频电压持续24h后，会产生负荷累积效应，导致电缆缺陷处的热击穿。
3.4交流耐压试验结果
按照试验步骤依次对电缆各相线芯测试完毕后，做好试验记录，并填写电力电缆交接试验报告（见表2），得出试验结论。
如果试验过程中未发生放电击穿现象，则试验通过，电缆和电缆终端头合格。
4 交流耐压试验中查出的系统问题与排除
(1)在试验过程中，听到有“吱吱”的放电声，于是沿线检查发现了声音源，通过仔细查看，发现该处的电缆出现鼓包现象（见图10）。
通过观察电缆外观，分析原因如下：
1)电缆内护层可能由于钢铠在组盘、运输、敷设施工过程中被损坏或刺穿。
2)电缆本身的内护层存在缺陷，存在微小气隙。
3)电缆的钢铠接地存在间断处或有损坏，导致放电不良好或未起到放电作用（单芯
电缆接地采用钢铠接地）。通过对出现这些问题的电缆增设电缆中间接头的方式，解决了电缆耐压无法达到试验电压值的问题。
(2)在试验过程中，电压在升压时，发现电压升压到10kV时，无法继续上升，检查耐压设备的参数设置，发现无误，又继续检查耐压设备各部分的连线，发现电抗器的一端插头未按插至正常工作位。恢复后，上升到指定电压。
(3)当试验电压上升到20kV时，耐压设备的电抗器发出“吱吱”的放电声，立即降下电压，断开电源后进行检查。发现有一只谐振电抗器下面的木板有放电痕迹，通过电气调试专业人员的经验判断，怀疑是放电的电抗器对地绝缘距离不够，后将电抗器的连线梳理，并将底部放置0.2m高度的绝缘垫块，升压就达到了规定值21.75kV。
(4)在试验过程中，电缆虽达到了试验电压( 21.75kV)，但听到发出“嗡嗡”的声音很大，降下电压，断开电源，经过对电缆的接地检查和调试专业人员的判断，可能是电缆的三叉头的接地接头制作不好，打开电缆的三叉头，发现三叉头的镀锡铜编织带连接处，钢铠绝缘层未完全除净，不能充分接触。对钢铠残留绝缘层再次剥除后，重新升压，异响明显减弱。
(5)试验过程中，当施加电压升至接近试验电压时，电压上升速度太快并伴有较大的电压波动，导致电压保护动作，试验必须重新开始。通过分析，调整电压保护值可以提高试验的稳定性，但电压保护值设定过大，不利于设备的安全运行。根据R-L-C电路的频率特性曲线，选择偏离谐振频率进行升压，既降低了电压上升速度，也对设备很好的起到了过电压保护的作用。
5结语
通过项目案例证明，在高压电缆敷设中采用冷缩工艺制作的高压电缆终端头，通过与高压电缆系统一起进行交流耐压试验，验收合格率达到100%，耐压全部一次通过。因此，只要在高压冷缩电缆终端头的制作过程中严格按照国家规范及工艺要求，严把材料及人员技能关，做好方案编制、交底、培训工作，严格执行“三检、三查”制度来组织施工，就能保证高压冷缩电缆终端头100%的合格，耐压试验一次通过，整个系统安全可靠的运行。
