電力電纜是構成電力系統網(wǎng)絡(luò )的重要組成部分之一。與以往的架空線(xiàn)路相比,直埋式電纜具有供電可靠性高,布線(xiàn)不受地面、空間建筑物的影響,有利于美化城市和優(yōu)化廠(chǎng)礦布局等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應用。XLPE電纜以其*的電氣性能,良好的熱、機械性能和敷設安裝方便等特點(diǎn)廣泛應用于電力系統各個(gè)電壓等級的輸電線(xiàn)路和配電網(wǎng)中,并不斷向高壓、超高壓領(lǐng)域發(fā)展。據不*統計,已投入運行的110kV及以上的高壓電纜線(xiàn)路已經(jīng)超過(guò)1000km,zui高電壓等級已達500kV。
雖然XLPE電力電纜有*的電氣性能,但受外界環(huán)境因素和人為因素影響較大,運行故障和潛伏性故障也屢見(jiàn)不鮮。據全國2001年主要城市電力電纜搶修記錄、事故現場(chǎng)照片和故障電纜封樣等材料分析,導致電力電纜運行故障的原因可劃分為外力破壞、電纜附件制造質(zhì)量、電纜敷設安裝質(zhì)量和電纜本體制造質(zhì)量四大類(lèi)型,各自所占比重分別為58%,27%,12%和3%。從這些統計數據看出,除外力破壞引發(fā)的故障,附件故障占總運行故障概率高達39,因此,電纜附件已成為電力電纜絕緣的薄弱環(huán)節和運行故障的典型部位。其次,隨著(zhù)電壓等級的增高,電纜附件的制作工藝變得復雜,絕緣要求提高,進(jìn)而使得制作成本越來(lái)越高。因此高壓電纜附件不僅僅是電力電纜運行的重要組成部分,而因其重要的運行地位被電力部門(mén)視為重要電力設備之一。
預制型電纜附件(包括中間接頭和終端接頭)故障的主要源于內部存在大量復合界面和電場(chǎng)應力集中現象,加之附件往往都是用戶(hù)人工制作,制作工藝和人工經(jīng)驗決定了電纜附件的質(zhì)量和壽命。在電纜附件制作過(guò)程中,內、外半導體屏蔽層和外金屬屏蔽層被切斷,造成屏蔽層切斷處電位的等位面嚴重彎曲,外金屬屏蔽層被切斷處附近的電場(chǎng)過(guò)于集中,不僅有電纜的徑向分量,還有軸向分量,沿電纜接頭長(cháng)度方向的電場(chǎng)不均勻,特別是中、高壓以上的電纜終端頭和中間接頭,內、外半導體屏蔽層和外金屬屏蔽層切斷處電場(chǎng)強度集中現象為嚴重、易突變;同時(shí),電纜附件都是在現場(chǎng)人工制作安裝,其絕緣品質(zhì)往往低于工廠(chǎng)制作的電纜本體,加上敷設電纜附件的污染、機械或壓力強度不夠、電場(chǎng)裕度考慮不合理以及材料自身問(wèn)題都可能使得電纜附件絕緣存在著(zhù)諸多缺陷或薄弱環(huán)節,這些缺陷和薄弱環(huán)節在電場(chǎng)集中的高場(chǎng)強部位尤其易引發(fā)局部放電。隨著(zhù)放電部位的絕緣介質(zhì)被分解,就會(huì )產(chǎn)生具有導電性的碳粒痕跡,這種現象逐步發(fā)展擴大,從材料不連續界面引發(fā)出來(lái),形成放電通道,進(jìn)而引起電場(chǎng)更加畸變,終會(huì )導致電纜附件的絕緣介質(zhì)電擊穿、崩燒;且當附件進(jìn)潮時(shí)更容易發(fā)生復合介質(zhì)沿面放電,其中因多層固體復合介質(zhì)沿面放電原因導致接頭擊穿故障約占電纜附件故障總數的97%以上。