聚乙烯绝缘电缆防水接头的应用与分析

摘要：如果地下变电站的电缆护层渗水问题得不到解决，会引发电缆运行事故，影响电网的可靠供电。针对地下变电站护层多次发生交联聚乙烯绝缘电缆渗水事故，分析了电缆护层渗水的主要原因，叙述了FsJ—l0/3.3型电缆防水接头的设计原理、安装工艺、注意事项和应用实绩。提出了要进-步推广和提高电缆防水接头的应用成果，并将电缆防水技术应用于电压等级较高的交联电缆。

关键词：地下变电站；电缆护层渗水；高压防水胶泥；电缆防水接头
随着城市土地资源的紧缺和创建上海和谐城市的美观需要，大量新建的变电站选择了栖身地下的运行方式，而许多老式陈旧的变电站也逐渐改建到地下，这是社会发展的大协同。但是，在解决大都市土地和环境问题的同时，地下变电站的交联聚乙烯绝缘电缆(以下简称交联电缆)运行过程中，也凸现出-些从未碰到或者很少遇到的问题。例如：站内渗水和水渗入电缆问题，如果渗水问题得不到圆满解决，还会引发十分严重的生产安全问题，直接影响到电网的可靠供电。
1交联电缆渗水原因分析
1.1 渗水引发故障
上海位于长江人海口，气候湿润多雨，每年会有长达1个月左右的梅雨季节，连续数日的阴天暴雨，给地下变电站的电缆安全运行带来了威胁。
据统计，从2009年1月至2010年1月，因地下变电站交联电缆护层渗水而引发的电缆故障，市南地区共发生14起，其中13起发生在雨天。在14起故障中，由于发现及时有效处理了4起，而其他10起由于站内电缆仓为封闭式，未能及时发现，导致电缆户内终端烧毁，其中4起还引发了变电设备的故障，更换了部分开关柜，造成巨大的经济损失。2010年最严重的-起水渗入电缆故障，造成电缆短路，引发大火烧毁了大量电气设备。
1.2渗水主要原因
地下变电站使用的10 kV和35 kV交联电缆，发生渗水的主要原因有两种。
1)电缆进站洞孔封堵不严主要原因：一是封堵工艺不良，材料劣质，-段时间后封堵材料
会脱落和开裂；二是施工人员责任心不强，操作马虎，对孔洞封堵不严。目前，在市南地区新增地下变电站工程中，对电缆进站洞孔的封堵，自2009年起使用3M公司生产的3M8822防水绝缘树脂作为堵水材料。由于该堵水材料性能好、操作简便，有效减低了电缆孑L洞渗水情况。
2)电缆护层渗水根据《电力电缆运行规程》Q/GDW512—20l0规定，敷设电力电缆的埋深必须大于0.7 m。雨天时，在重力的作用下，地层内水分会从电缆护层的破损处渗入电缆本体。而地下运行的交联电缆，由于电缆终端头位置远远低于地面标高(有些地下变电站超过20 m).由于重力的冈素.渗入电缆护层内的水分便会集中往低处渗透。当水分渗透至终端时引发短路烧毁设备。
2 电缆防水接头设计原理
交联电缆-般由线芯、绝缘层、屏蔽层(包括铜屏蔽、外半导电层、内半导电层)、保护层(包括外护套、钢带铠装、内护套、填充料)四部分构成。
1)防水接头结构FSJ—l0/3.3型电缆防水接头，在不破坏电缆的整体结构，不切断缆芯、
主绝缘和半导电层的前提下，利用高压防水胶泥.预制成型的片材和衬条，在外半导电层外的每-层及相问实施阻水作业。外部采，H高强度的防水胶带和铠装带绕包，从而阻止水分的渗入.保护电缆接头免遭渗水侵害。

FSJ 10j3.3型防水接头主要由防水片材、防水内衬条、外衬条、防水带和铠装带组合安装完成，防水接头截面图如图1所示。

2)防水胶泥
特性选用耐高压和绝缘性高的防水胶泥，作为制作防水衬条和防水片材的基材。防水胶泥具有电绝缘性高、粘附力强，与导线金属铜、铝、塑料都能紧密粘附，不易脱开、防水性能优异，特别适川于潮湿部f虹的防潮；优良的热稳定性和耐候性.特别是抗氧化性强，耐光稳定，长期使川不会粉化；极强的耐腐蚀性.遇到酸碱不腐蚀；优良的耐热老化性，在130℃下胶泥不开裂.不降低粘结强度等特性。
3)防水带和铠装带使用3M公司的防水带和铠装带，包括恒力弹簧，有力地保障了电缆接
头的防水性和可靠性。
3 安装工艺及注意事项
对丁无铠装层的交联电缆来说，-旦外部有 水渗入电缆外护层，会轻易地入侵铜屏蔽层.到达缆芯外半导电层外，然后纵向延伸，威胁电缆接头的安全运行。冈此.防水附件必须在靠近电缆接头的线路上，从各个层面阻止渗入水分，这就要求在不破坏电缆整体结构和电气性能的情况下，提高安装防水接头的施工工艺。
3.1 防水接头的安装工艺
1)包覆防水材料在交联电缆的缆芯外半导电层外和铜屏蔽层外包覆防水材料，并确保两
层防水材料紧密粘连。为此，在恢复铜屏蔽时，绕包必须留有一定的问隙。露出里面的防水胶层，利用2层防水胶层及夹在其中的铜屏蔽构建“防水堤坝”，如2图所示。
图2安装防水材料
2)嵌入防水内衬条分别包覆好交联电缆防水材料后.铠入在中间的防水内衬条则在三相线缆贴紧后.完全封堵了中问空隙的渗水路径.如3网所示。
3)缠绕防水外衬条在合并后的交联电缆
相间凹槽处缠绕3M防水外衬条，用舒张性和防水性能卓越的防水胶带恢复外护层，并使其与已安装的防水材料紧密粘结.再外包覆具有一定机械强度的铠装带，如4图所示。
图4 安装防水外衬条

3.2安装注意事项
1)在铜带屏蔽带的切割上.首先要查看铜屏蔽带的缠绕方向，在逆方向距离外护套切口0.3 m的三相铜屏蔽上绕包2圈PVC自粘带，切断铜屏蔽带(注意切勿伤及外半导电层)，并将其松开至另一端(露出外半导电层应不少于0.3 m)。如果方向选错了，铜屏蔽带则很难松开。
2)用高压防水胶泥制作的防水衬条和片材，自粘性很强，一旦相触便会紧密粘连。为此，在施工时要尽量把缆芯撑开。安装片材时，先剥除内部防护纸，安装好后暂时不剥除外部防护纸，以防互相粘结。
4防水接头应用
在上海市南供电区域内，已经将地下变电站的重要用户电缆，改用FsJ—l0/3.3型电缆防水接头列人每年的检修计划，并要求新建地下变电站必须使用FSJ-10/3.3型电缆防水接头。
4.1 应用效果
1)10 kV闵行图书馆地下变电站该地下变电站位于地面以下12 m，自从2002年建馆以
来，每年到梅雨季都会接到故障报修，需要对常用电缆“闵行图书馆”及备用电缆“闵行图书馆甲”停运，采取除水除潮、站外抽水等措施来保证设备安全，每次耗费人工材料费多达数万元，而且公共设施停电对社会造成的影响也不好。
2011年夏季，当闵行图书馆地下变电站再次上报故障时，检修二组果断使用FSJ-10/3.3型电缆防水接头。修后巡视发现，即使雨天地面工井内积水高达50 cm，站内设备依然安全运行，而1套FSJ-10/3.3型电缆防水接头-次性投入成本仅数千元。
2)虹桥枢纽地下变电站该地下变电站是市南地区高低落差最大的地下站，位于地下20m。2009年竣工投运后，在当年梅雨季节发生了1起户内终端故障，因站内开关柜仓位狭窄，其中1起引发了火灾。由于站内防火措施齐全，未扩酿成大火，但电缆仓完全烧毁。该变电站是双电源供电，-路供电故障，另-路仍能保证设备运行。但是，假如当时突发2路进线都发生故障，将造成虹桥枢纽大面积设备瘫痪，甚至影响到虹桥机场的安全用电。2010年末，FsJ-10/3.3型电缆防水接头研发成功后，立即将虹桥枢纽地下变电站列为首批应用对象。改装后，在2011—2012年梅雨季节对其进行检测，期间电缆护层干燥，户内终端运行安全。
3)安装电缆防水接头后防水效果明显据统计，自2011年2月防水接头正式投入使用至2012年11月，市南地区交联电缆未使用防水接头的地下变电站，共发生地下变电站电缆渗水故障10起；而使用了防水接头的地下变电站没有发生1起电缆渗水故障。
4.2应用前景
1987年上海首座地下35 kV锦江站建成投运后，至2007年500 kV世博会静安地下变电站
开工建设，上海前后建成数十座35 kV地下变电站，上百座10 kV地下变电站。随着时间的推移，越来越多的地下变电站将兴建，随之面临的电缆渗水问题也越发严峻。如果能在电力建设项目中安装FSJ-10/3.3型电缆防水接头，就能有效地避免因电缆护层渗水而发生故障，提高供电可靠率，保障电网安全运行。

对于面临梅雨季节的江淮地区、降雨较多的沿海城市，FsJ-10/3.3型电缆防水接头都能有效阻止因电缆在运输、存放或敷设过程中未遵守操作规程，造成电缆外护套破损水分渗入对户内终端造成威胁，从而提高地下变电站交联电缆的安全运行水平。

5 结语
供电可靠率是衡量电网运行的重要指标，是考核供电公司供电成效的主要依据，而减少和避免交联电缆的故障，-直是提高供电可靠性的首要工作。
FSJ-10/3.3型电缆防水接头以其简单的工艺、较低的成本、防止了护层渗水，成功地消除了地下变电站的电缆故障，同时也弥补了国内在交联电缆防水技术方面的空白。
今后将进-步扩大FSJ-10/3.3型电缆防水接头的应用成果，并将其应用于更高电压等级的
交联电缆。