做全球领先的 风电整体解决方案供应商 2013年8月 2016年07月 为人类奉献白云蓝天 给未来创造更多资源 Preserving blue skies and white clouds for the future 高压电缆头制作工艺常见问题 及对策 安全与质量管理部 目录 2 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 一、高压电缆终端制作介绍及要求 二、电缆终端事故综合性剖析 三、电缆终端制作工艺中不规范行为 四、防范措施 冷缩终端安装的主要步骤： 1)确定三相终端头分叉线的长度 2)开剥内外护套及钢铠 3)接地及三叉口部分密封 4)安装冷缩式直管 5)电缆预处理 6)安装冷缩式终端管 7)完成顶端绝缘密封 高压电缆终端制作介绍 3 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 高压电缆终端制作介绍 4 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 电缆终端头与电缆本体一样能长期安全运行，并具有与电缆相 同的使用寿命。 良好的电缆附件应具有以下性能： 1、线芯联接好，主要是联接电阻小而且联接稳定，能经受起故障电 流的冲击； 长期运行后其接触电阻不应大于电缆线芯 本体同长度电阻的1.2倍； 2、绝缘性能好，电缆附件的绝缘性能应不低于电缆本体，所用绝缘材料的 介 质损耗要低，在结构上应对电缆附件中电场的突变能完善处理，有改变电场分 布的措施。 3、电场分布均匀，高压电缆每一相线芯外均有一接地的（铜）屏蔽层，导电 线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。 高压电缆终端基本要求 5 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 也就是说，正常电缆的电场只有从（铜） 导线沿半径向（铜） 屏蔽层的电力线， 没有芯线轴向的电场（电力线），电场 分布是均匀的。图中箭头表示电场的电 力线。 高压电缆终端基本要求 6 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 铜导线 内半导体层 主绝缘层 铜屏蔽层 外半导体层 在做电缆头时，剥去了屏蔽层，改变了电缆原有的电场分布，将产 生对绝缘极为不利的切向电场（沿导线 轴向的电力线）。在剥去屏 蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电 缆最容易击穿的部位。 高压电缆终端基本要求 7 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 有应力管的电场分布 没有应力管的电场分布 要使电缆可靠运行，电缆头制作中应力管非常重要， 而应力管 是在不破坏主绝缘层的基础上，才能达到分散电应力的效果的。在电 缆本体中，芯线外表面不可能是标准圆，芯线对屏蔽层的距离会不相 等，根据电场原理，电场强度也会有大小，这对电缆绝缘也是不利的。 为尽量使电缆在屏蔽层断口处电场应力分散，应力管与铜屏蔽层的接 触长度要求不小于20mm，过短会使应力管的接触面不足，应力管上 的电力线会传导不足，（因为应力管长度是一定的）长了会使电场分 散区（段）减小，电场分散不足。一般在2025mm左右。 高压电缆终端基本要求 8 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 除去外力破坏造成的电缆事故，电缆头击穿爆炸也是引发电缆事故常 见的原因。通过对近几年电缆事故统计，每年都会发生因电缆头击穿造成 的事故。多集中于35kv电缆终端。 电缆事故综合性剖析 9 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 淖毛湖XB-37箱变C相 电缆头击穿 将该电缆头送至哈密实业公司拆解发现，在电缆头击穿部位有较长的 刀伤，并且未进行打磨光滑处理，属于制作施工工艺问题（见图），推断 为本次电缆头击穿的主要原因为制作工艺不合格，使得电缆应力场分布不 均匀导致电缆头被击穿。 电缆事故综合性剖析 10 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 淖毛湖XB-37箱变C相 电缆头击穿的电缆 头主绝缘层刀伤 另外观察电缆头截面发现绝缘层厚度不均匀，本次击穿部位在绝缘层 较薄方向（见图）。 电缆事故综合性剖析 11 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 淖毛湖XB-37箱变C相 电缆头截面观察绝 缘层厚度不均匀 电缆事故综合性剖析 12 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 对其他风电场（非天 润）发生事故的电缆头， 进行解剖分析，发现在附 件安装过程中存在着类似 诸多问题。 从剖开的图片可以清 晰的看到电缆被击出了一 个直径5mm的小圆洞，圆 洞处的电缆主绝缘层上有 一道很深的刀口划痕，长 度为1/3电缆周长。经分析 此划痕应为环切半导层时 下刀力度过大造成的。此 划痕对主绝缘造成了伤害， 形成了薄弱点。在特定条 件下，造成了电缆头被击 穿。 下图为某电场被击穿电缆头，从剖开的图片可以看到电缆被击出直径6mm 的小圆洞。圆洞周围的电缆主绝缘层有明显凹陷。应为处理半导层时，对主绝 缘层没有打磨平整，形成了薄弱点。 电缆事故综合性剖析 13 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 击 穿 点 主绝缘明显凹陷 从剖开的电缆附件可以看到：电缆终端附件的内置半导应力管定位错 误，发生了明显的位移。经测量与正确位置向下位移达3cm，下图为正确 位置与实际制作位置的对比。这些缺陷的存在造成电缆头无法承受系统电 压升高造成事故。 电缆事故综合性剖析 14 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 实 际 制 作 位 置 正 确 位 置 通过对发生事故的电缆头的剖析，可以发现电缆头的制作过程中存在 诸多不规范的地方，造成电缆头存在质量薄弱点，在运行中，一旦发生电 压波动，这些薄弱点就会发生击穿烧毁现象。因此，电缆头制作工艺存在 问题是引发电缆头被击穿烧毁的重要原因。 可见电缆头的制作安装工艺是保证其安全运行的重要环节。下面对目 前实际工作中电缆头的制作过程中发现的会对电缆头造成较大影响的各种 不规范行为进行全面描述。 电缆附件安装不规范行为 15 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 电缆附件安装不规范行为 16 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 A：半导层的处理常见不规范行为 A1：切割力度过大，刀口过深，伤及主绝缘层 高压电缆半导层通常采用加热处理后剥离，采用此种方法， 必须先用刀切割好，再加热，加热后绝不能再用刀切割半导 层，否则会造成半导层的材质嵌入主绝缘层中。 A2：不用专用砂纸打磨 半导层剥离后，会在电缆主绝缘层上留下凹凸不平的黑色斑点及刀具 的划痕，必须使用专用砂纸将斑点打磨干净将划痕打磨平整。此道工序中 常见不规范行为：因有的电缆附件中配备的专用砂纸较少，不能满足实际 需要，工作人员就使用普通的金刚砂纸进行打磨。在打磨过程中，普通的 金刚砂纸上的金属性颗粒会附着在电缆绝缘层上，如清洗不好，对电缆的 绝缘性能造成不良影响。并且普通金刚砂纸易掉颗粒，会嵌入绝缘层，达 不到工艺要求。 电缆附件安装不规范行为 17 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 高压电缆概况 18 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 A3：打磨不干净 半导层剥离后，对电缆主绝缘层上遗留物的打磨必须认真细致，彻底 打磨干净。要将剥离半导的部分整体打磨得光滑平整无任何遗留物。实 际工作中经常发生工作人员简单的打磨几下，对绝缘层上的附着物不能 完全打磨干净。 电缆附件安装不规范行为 19 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 A4：长度不按要求切剥 对半导层的剥离长度，不同的电缆附件要求各不相同。电缆头在制作 时，必须按照附件的要求尺寸进行半导体层的剥离。此道工序中，常见不 规范行为：工作人员凭经验工作，无论使用何种附件，不看说明书上的要 求，都按固定尺寸剥离半导层。 A5：清洗过程重复污染 绝缘层打磨工序完成后，要使用专用的清洁纸进行清洗。清洗时，清 洗纸环绕缆芯一周（清洗纸不可触及半导体层），从下往上均匀用力，将 剥离半导层的绝缘层清洗干净。此道工序常见不规范行为：工作人员上下 来回随意擦拭，或擦拭范围过大，清洗纸触及半导体层或电缆金属线芯， 造成清洗过程中的污染。 电缆附件安装不规范行为 20 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 B：铜屏蔽处理不规范行为 B1 切除内护套时，下刀力度过大造成铜屏蔽层的损伤。 电缆附件安装不规范行为 21 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 B2 不平整的地方，不进行作钝化处理。 未作钝化处理的屏蔽层，有 明显的毛刺 钝化处理的屏蔽层 C：尺寸定位不规范行为 尺寸定位应严格按照电缆附件中的施工图纸的步骤和要求进行制作安 装。不规范行为主要表现为： C1 经验主义，不管什么样的附件都按照以往经验进行切割制作安装。 C2 不使用精确的测量尺进行测量，如使用扳手、钳子、刀具等器物代替测量 尺。 C3 看图不细致全面，断章取义。 电缆附件安装不规范行为 22 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 D：接地线的安装不规范行为 电缆的附件安装过程中，接地线的安装是最容易被忽视的环节，但实际上 接地线是非常重要的，此道工序的不规范行为主要表现为：钢铠的尖端不 做钝化处理。 电缆附件安装不规范行为 23 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 未作处理的钢铠 钝化处理的钢铠 D3 不使用专用材质固定铜编织带。铜编织带的固定必须使用经过消磁处理的 恒力弹簧或使用铜线进行缠绕绑扎。 D4 偷工减料。铜编织带为双层结构，为便于安装，现场工作人员经常抽去内 层。造成接地线截面积不足 电缆附件安装不规范行为 24 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 E：现场安装环境 E1 工作现场不进行认真清理，电缆附件随意乱扔，防尘、防水、防风沙等工 作不到位。 E2 恶劣天气条件时（雨雪天气），不进行特殊防护。 电缆附件安装不规范行为 25 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 F：电缆头的现场安装 F1 制作完成的电缆头在与线路导线或电力设备连接时，对电缆头的保护不到 位，造成电缆头的损伤。 F2 为便于安装，用力弯折电缆头。与设备连接后的电缆头始终处于受力状态。 F3 电缆安装位置不合适，防雨裙起不到作用。 F4 铜铝不同材质连接时，不使用铜铝过渡或进行相关技术处理。 F5 电缆固定不使用专用电缆卡子，是用铁丝绑扎固定且绑扎处不加垫层。 电缆附件安装不规范行为 26 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 A：采购质量标准较高电缆及电缆终端 电缆相关故障与电缆及电缆终端质量有很大关系，采购质量较好电缆及终 端可以有效控制电缆事故。 B：电缆终端制作由厂家制作,工艺质量可控 目前施工方制作水平良莠不齐，由终端厂家制作可以有效控制终端制作质 量，保证电缆头正常使用。 C: 延长电缆终端质保时间 对已经发生事故的电场，因施工质量导致的，可以延长施工方电缆终端质 保时间。对因产品质量导致的，可以延长厂家质保时间。 D:对已建设完成风电场加强监控 电缆头击穿事故会造成电场发电量损失，因此加强监控可以有效增加电场 收益，具体可以采用加强巡视、采用红外测温、红外热成像等技术进行预警。 防范措施 27 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 E：电缆工程实行全过程验收 电缆工程的验收应从电缆的展放开始直至工程结束，进行全过程验收。 尤其要对电缆附件安装的整个过程要进行全面细致的验收。 F: 加强相关人员业务培训 提高业务水平 提高管控人员、施工人员及验收人员的业务水平，特别是对电缆附件 安装的理解，明白每道工序的步骤及内涵。 防范措施 28 版权所有 新疆金风科技股份有限公司 - 29 - 感谢聆听！