浅析电缆故障原因防范措施
电力电缆供电以其安全、可靠、有利于美化城市,获得越来越广泛的应用。电力电缆多埋于地下,由于机械损伤、绝缘老化变质及材料缺陷等原因,经常会发生短路故障,如何快速寻找故障并采取应对措施显得比较重要。
一、电缆故障原因
电缆故障的最直接原因是绝缘降低而被击穿。导致绝缘降低的因素很多,根据实际运行经验,归纳起来不外乎以下几种情况。
(一)外力损伤
由近几年的运行分析来看,尤其是在经济高速发展中的上海浦东,现在相当多的电缆故障都是由于机械损伤引起的。
(二)绝缘受潮
这种情况也很常见,一般发生在直埋或排管里的电缆接头处。比如电缆接头制作不合格和在潮湿的气候条件下做接头,会使接头进水或混入水蒸气,时间久了在电场作用下形成水树枝,逐渐损害电缆的绝缘强度而造成故障。
(三)化学腐蚀
电缆直接埋在有酸碱作用的地区,往往会造成电缆的铠装、铅皮或外护层被腐蚀,保护层因长期遭受化学腐蚀或电解腐蚀,致使保护层失效,绝缘降低,也会导致电缆故障。化工单位的电缆腐蚀情况就相当严重。
(四)长期过负荷运行
超负荷运行,由于电流的热效应,负载电流通过电缆时必然导致导体发热,同时电荷的集肤效应以及钢铠的涡流损耗、绝缘介质损耗也会产生附加热量,从而使电缆温度升高。长期超负荷运行时,过高的温度会加速绝缘的老化,以至绝缘被击穿。尤其在炎热的夏季,电缆的升温常常导致电缆绝缘薄弱处首先被击穿,因此在夏季,电缆的
故障也就特别多。
(五)电缆接头故障
电缆接头是电缆线路中最薄弱的环节,由人员直接过失(施工不良)引发的电缆接头故障时常发生。施工人员在制作电缆接头过程中,如果有接头压接不紧、加热不充分等原因,都会导致电缆头绝缘降低,从而引发事故。
(六)电缆本体的正常老化或自然灾害等其他原因。
电缆运行故障是电缆系统在运行过程中因自身的原因引发的故障。此外,还有施工时,使电缆或附件受损或不符合相应规范,引起日后电缆系统的故障。
二、电缆故障的防范措施
电缆进水后干燥处理非常困难(如用热氮气加压吹侧,一般也没有配置相应的设备。实际操作中,如果电缆进水,只是锯掉前端几米,如整条电缆已进水,就无法可取。因此,电缆进水的防止,应以预防为主,采用以下措施:电缆头应密封锯掉的电缆端头,无论是堆放还是敷设,均要用塑料密封起来(采用电缆专用的密封套),防止潮气渗入。电线敷设后要及时进行电缆头的制作。购买电缆时,必须选择质量过硬的厂家。由于绝缘中的杂质、气孔等是水树发生的起点,因而电缆质量的好坏对防止水树老化至关重要。
加强电缆头制作工艺的管理一旦电缆进水,则最早出现击穿现象的往往是电缆头,因而电线头制作得好,可以延长电缆的整体寿命。如电缆在剥离半导体层时,我们在半导体层上竖着划几道,然后像甘蔗剥皮一样剥去半导体。但在用刀划时,若划得太深,便会伤及绝缘层,给水树的产生带来机会。采用冷缩电缆头3M公司的冷缩硅橡胶电缆附件,制作简单方便,不用喷灯,不用焊锡。且硅橡胶电缆附件有弹性,紧紧地贴在电缆上,克服了热缩材料的缺点(热缩材料没有弹性,在电缆热胀冷缩的过程中,会与电缆本体间出现间隙,这就为水树的发展提供了便利)。长电缆采用电缆分支箱钢厂的几条长电缆,每条长度在3km左右,对于这样的电缆,除了做中间接头外,我们还采用一至二个电缆分支箱,一旦其中的一段电缆进水后,不会扩散到其它段的电缆,而且在电缆故障时也便于分段查找。
采用PVC塑料双壁波纹管该管耐腐蚀、内壁光滑、强度与韧性良好,因而在电缆直埋敷设时,可大大减少电缆外护套破损。电缆沟(管)与电缆井的设计由于条件的限制,电缆敷设均采用直埋或电缆沟形式,而且以直埋为多。电缆的试验电缆头制作完成后,在投运之前做一次高压直流泄漏试验以后,一般只对变电所出线电缆做预试,其它电缆不做试验。因为,变电所出线电缆一旦故障,短路电流会对变电所设备造成很大冲击,因而发现电线有问题,就要加强运行管理及时调换。我们认为,电缆故障的后处理,与电缆试验后发现故障的电缆,两者处理起来一样的麻烦:查找故障点,甚至调换电缆。非计划性停电、短路电流的冲击优点是:不做试验可延长电缆的寿命(有些电缆试验做出来不理想,却依然可以运行很长时间,况且直流试验后会增加电缆击穿的可能),故障点比较明显,易于查找。后者的优缺点正好与前者相反。因此,对于不做试验的电缆用户,我们着重做好其供电可靠性,事实上,新的《电力设备预防性试验规程》中,对交联电缆不再规定隔一定时间做直流耐压试验,只测绝缘电阻,因而更可简化电缆的预防性试验。在实际工作中,电缆的故障类型和故障原因是多种多样的,电缆故障产生的根源一般是积患已久和管理不善。所以只要提高相关人员的主观认识,采取得力措施,精心维护,积极预防,电缆事故是可以减少甚至杜绝的。加强预防措施,以防范为主,是降低电缆故障率最有效的方式。加强对重要电缆线路的监测,及时在故障前发现缺陷,从而减少电缆故障的发生,毕竟故障后测寻技术是种被动的技术,远远不如主动的预防措施有效,这对保障电网的安全运行,提高供电可靠性有着重大意义。
篇2：交联电缆附件发热的故障原因及其防范措施
交联电缆附件发热的故障原因及其防范措施
电缆附件是电缆线路中各种电缆接头和终端的总称,电缆接头是电缆与电缆相互连接的装置;电缆终端是电缆线路未端用于与其它设备的电气连接,起着电路畅通、保证相间和相对地绝缘、密封和机械保护等作用。
1交联电缆附件的运行状况
电缆附件是电缆线路中各种电缆接头和终端的总称,电缆接头是电缆与电缆相互连接的装置;电缆终端是电缆线路未端用于与其它设备的电气连接,起着电路畅通、保证相间和相对地绝缘、密封和机械保护等作用。电缆在水利和电力系统中运用十分广泛,其完好的附件对机电设备的安全、经济、可靠运行和安全供电非常重要。经实际运行证明,设计良好、安装合理的电缆附件在大多数情况下是可以长期使用的。但交联电缆由于载流能力强,通流密度大,对导体连接质量的要求更加严格,对附件要求机械的、电气的条件日益从严,且越来越高。特别是10KV电动机用电缆,其接头经常受到很大的热应力和巨大的短路电流的影响,所以电缆附件与电缆一样是不可或缺的电力部件,是与电网安全运行密切相关的产品。目前交联电缆在国内外已普遍使用,但还存在着一些问题,随着技术的发展、附件配套质量的提高、工艺的完善,交联电缆将具有广阔、深远的发展前景,日益具有替代油纸绝缘电缆的趋势。
2交联电缆附件发热的故障原因分析
由于电缆附件种类、形式、规格较多,质量参差不齐,施工人员技术水平高低不一,附件运行方式和条件各异,致使其发生故障的原因各不相同。总之,交联电缆附件发生故障的主要原因是导体连接质量的好坏。交联电缆允许的运行温度高,附件发热就显得非常突出。接触电阻过大、温升加快、发热大于散热促使接头的氧化膜加厚,又使接触电阻增大,温升更快。如此恶性循环,使接头的绝缘层破坏,形成相间短路,引起爆炸烧毁。本人通过对多起交联电缆附件故障的分析、处理,总结出造成接触电阻增大的原因主要有以下几点:
2.1压力不够
在电缆附件的标准制作图中,相关资料大多只提到电缆连接时每端的压坑数量,而没有详述压接面积和压接深度,施工人员按要求压够压坑数量,但效果如何无法确定。接触电阻的大小与接触力的大小、实际接触面积的大小及与使用压接工具的出力吨位有关。造成导体连接压力不够的原因主要有以下3点:
2.1.1压接机具压力不足
近年来压接机具生产厂家较多,管理混乱,没有统一的标准,极易出现压坑窄小、压接到位后上下压模却不能严密吻合等缺点;还有一些厂家购买或生产国外类型压钳,由于执行的是国外标准,与国产导线标称截面不相适应,压接质量就难以保证。
2.1.2连接金具空隙大
现在多数单位对交联电缆附件使用的连接金具还是按扇型导线生产的适用于油纸电缆的端子和压接管。由于交联电缆导体是紧绞的圆型线芯,与常用的金具内径有较大的空隙,压接后达不到足够的紧密度,接触电阻因此大增。
2.1.3假冒伪劣产品质量差
假冒伪劣金具不仅材质不纯,外观粗糙,压接后易出现裂纹,而且规格不准,有效截面与正品相差很大,根本达不到压接质量要求。在正常运行情况下发热严重,负荷稍有波动必然发生故障。
2.2施工工艺不佳
主要是指电缆施工人员在导体连接时的工艺技能问题。
2.2.1连接金具接触面处理不佳
无论是接线端子或连接管,由于生产或保管的条件影响,管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在,铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜,使铝导体的连接比铜导体的连接更加麻烦。造成连接发热的主要原因除机具、材料性能因素外,关键是工艺技术和责任心。施工人员不了解连接机理,没有严格按照工艺要求操作,就会造成连接处达不到要求的电气和机械强度。运行证明当压接金具与导线的接触面愈清洁,在接头温度升高时,所产生的氧化膜就愈薄,接触电阻就愈小。
2.2.2导体损伤
交联绝缘层强度较大剥切困难,施工人员使用电工刀盲目切削,有时干脆用钢锯环切深痕,往往由于掌握不好而使电缆芯线损伤。剥切完毕虽然不很严重,但在线芯弯曲和压接蠕动时,会造成受伤处导体损伤加剧或断裂,压接完毕不易发现,但因截面减小而引起严重发热。
2.2.3导体连接时线芯不到位
导体连接时绝缘剥切长度要求为压接金具孔深+5mm,但因产品孔深不标准,易造成剥切长度不够,或压接时因串位而使导线端部形成空隙,导致此处的电场分布极不均匀,在浇注绝缘材料时也很容易混入空气和水分。对单相电缆在高次谐波和过电压作用下,如果作用时间足够长,破坏强度足够大,就有可能在绝缘层里产生泄漏电流,甚至会发生局部放电现象,使绝缘层的温度升高;对三相电缆在三相负荷极不平衡时,上述现象也会发生。
2.3散热不好
对于常见的绕包式接头,不仅绕包绝缘较交联电缆绝缘层厚,而且外壳内还注有混合物,既使是最小型式的热缩接头,其绝缘和保护层也比电缆本体增加了一倍多,这样无论哪种型式的接头均存在散热难问题。目前电缆附件绝缘材料的耐热性能较差,J-20橡胶自粘带正常工作温度不超过75℃,J-30也仅为90℃,热缩材料的正常使用温度为-50~100℃,当电缆在正常负荷运行时,附件内部的温度可达100℃;当电缆满负荷时,附件温度将高达140℃左右。当温度再升高时,附件接头处的氧化膜加厚,接触电阻随之加大,在一定通电时间的作用下,附件的绝缘材料碳化为非绝缘物,导致故障发生。
综上所述:增加连接金具接点的压力、降低运行温度、清洁连接金属材料表面、改进连接金具的结构尺寸、选用优质标准的附件、严格施工工艺是降低接触电阻的几个关键因素。
2.4截面不足
环境温度为25℃时,交联电缆与油纸电缆的允许载流量见下表,
10KV油浸纸绝缘电力电缆和交联聚乙烯绝缘电力电缆
在空气中敷设的载流量(A)比较表
环境温度为25℃
油浸纸绝缘电力电缆交联聚乙烯绝缘电力电缆
规格铜芯铝芯铜芯铝芯
3×
3×
3×
3×
可见:用YJV22-3×50交联铜芯电缆可以替代ZQ2―3×120油纸铜芯电缆,且前者的允许载流量比后者还大3A;用YJLV22-3×50可以替代ZLQ2-3×120,而前者的载流量仅比后者小3A。即50mm2交联电缆与120mm2油纸电缆的载流量基本相同,或者说50mm2交联电缆应用120mm2的金具连接才能正常运行,。所以连接金具截面不足将是交联电缆接头发热严重的一个重要原因。
3提高交联电缆附件质量的措施
由于交联电缆附件所处的环境和运行方式不同,所连接的电气设备及位置不同,电缆附件在材质、结构和安装工艺等方面有很大的选择余地,但各类附件所具备的基本性能是一致的,所以应加强以下几项措施来提高电缆附件的质量:
3.1选用技术先进、工艺成熟、质量可靠、能适应使用环境和条件的电缆附件。对假冒伪劣产品必须坚决抵制,对新技术、新工艺、新产品应逐年逐步推广使用。
3.2采用材质优良,规格、截面符合要求,能安全可靠运行的连接金具。对于接线端子,尽可能选用堵油型,因为这种端子一般截面较大,能减小发热和有效解决防潮密封等问题。连接管应采用紫铜棒或1#铝车制加工,规格尺寸以与交联电缆线芯直径相配合为宜。
3.3选用压接吨位大、模具吻合度高,压坑面积足,压接效果满足技术要求的压接机具,做好压接前的界面处理,并涂敷导电膏。
3.4培训技术好、工艺熟练、工作认真负责、能胜任电缆施工安装和运行维护的电缆技术工人。提高施工人员对交联电缆的认识,增强对电缆附件特性的了解,研究技术,改进工艺,完善施工规范,加强质量控制,以保证电缆的安全运行。
4结束语
由于交联电缆在我国推广使用的时间较短,电器市场上的电缆附件品种杂乱,施工人员技术水平高低不一,运行中电缆接头的接触力和实际接触面积是随接头运行条件的不同而变化的,所以交联电缆附件发生故障的原因也就各不相同。除发热问题外,诸如密封、应力、联接、接地等问题引起的故障,也应时刻引起我们的充分重视。
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