電力電纜供電以其安全、可靠、有利于美化城市,獲得越來越廣泛的應用。電力電纜多埋于地下,由于機械損傷、絕緣老化變質及材料缺陷等原因,經常會發生短路故障,如何快速尋找故障并采取應對措施顯得比較重要。

一、電纜故障原因

電纜故障的最直接原因是絕緣降低而被擊穿。導致絕緣降低的因素很多,根據實際運行經驗,歸納起來不外乎以下幾種情況。

(一)外力損傷

由近幾年的運行分析來看,尤其是在經濟高速發展中的上海浦東,現在相當多的電纜故障都是由于機械損傷引起的。

(二)絕緣受潮

這種情況也很常見,一般發生在直埋或排管里的電纜接頭處。比如電纜接頭制作不合格和在潮濕的氣候條件下做接頭,會使接頭進水或混入水蒸氣,時間久了在電場作用下形成水樹枝,逐漸損害電纜的絕緣強度而造成故障。

(三)化學腐蝕

電纜直接埋在有酸堿作用的地區,往往會造成電纜的鎧裝、鉛皮或外護層被腐蝕,保護層因長期遭受化學腐蝕或電解腐蝕,致使保護層失效,絕緣降低,也會導致電纜故障。化工單位的電纜腐蝕情況就相當嚴重。

(四)長期過負荷運行

超負荷運行,由于電流的熱效應,負載電流通過電纜時必然導致導體發熱,同時電荷的集膚效應以及鋼鎧的渦流損耗、絕緣介質損耗也會產生附加熱量,從而使電纜溫度升高。長期超負荷運行時,過高的溫度會加速絕緣的老化,以至絕緣被擊穿。尤其在炎熱的夏季,電纜的升溫常常導致電纜絕緣薄弱處首先被擊穿,因此在夏季,電纜的

故障也就特別多。

(五)電纜接頭故障

電纜接頭是電纜線路中最薄弱的環節,由人員直接過失(施工不良)引發的電纜接頭故障時常發生。施工人員在制作電纜接頭過程中,如果有接頭壓接不緊、加熱不充分等原因,都會導致電纜頭絕緣降低,從而引發事故。

(六)電纜本體的正常老化或自然災害等其他原因。

電纜運行故障是電纜系統在運行過程中因自身的原因引發的故障。此外,還有施工時,使電纜或附件受損或不符合相應規范,引起日后電纜系統的故障。

二、電纜故障的防范措施

電纜進水后干燥處理非常困難(如用熱氮氣加壓吹側,一般也沒有配置相應的設備。實際操作中,如果電纜進水,只是鋸掉前端幾米,如整條電纜已進水,就無法可取。因此,電纜進水的防止,應以預防為主,采用以下措施:電纜頭應密封鋸掉的電纜端頭,無論是堆放還是敷設,均要用塑料密封起來(采用電纜專用的密封套),防止潮氣滲入。電線敷設后要及時進行電纜頭的制作。購買電纜時,必須選擇質量過硬的廠家。由于絕緣中的雜質、氣孔等是水樹發生的起點,因而電纜質量的好壞對防止水樹老化至關重要。

加強電纜頭制作工藝的管理一旦電纜進水,則最早出現擊穿現象的往往是電纜頭,因而電線頭制作得好,可以延長電纜的整體壽命。如電纜在剝離半導體層時,我們在半導體層上豎著劃幾道,然后像甘蔗剝皮一樣剝去半導體。但在用刀劃時,若劃得太深,便會傷及絕緣層,給水樹的產生帶來機會。采用冷縮電纜頭3M公司的冷縮硅橡膠電纜附件,制作簡單方便,不用噴燈,不用焊錫。且硅橡膠電纜附件有彈性,緊緊地貼在電纜上,克服了熱縮材料的缺點(熱縮材料沒有彈性,在電纜熱脹冷縮的過程中,會與電纜本體間出現間隙,這就為水樹的發展提供了便利)。長電纜采用電纜分支箱鋼廠的幾條長電纜,每條長度在3km左右,對于這樣的電纜,除了做中間接頭外,我們還采用一至二個電纜分支箱,一旦其中的一段電纜進水后,不會擴散到其它段的電纜,而且在電纜故障時也便于分段查找。

采用PVC塑料雙壁波紋管該管耐腐蝕、內壁光滑、強度與韌性良好,因而在電纜直埋敷設時,可大大減少電纜外護套破損。電纜溝(管)與電纜井的設計由于條件的限制,電纜敷設均采用直埋或電纜溝形式,而且以直埋為多。電纜的試驗電纜頭制作完成后,在投運之前做一次高壓直流泄漏試驗以后,一般只對變電所出線電纜做預試,其它電纜不做試驗。因為,變電所出線電纜一旦故障,短路電流會對變電所設備造成很大沖擊,因而發現電線有問題,就要加強運行管理及時調換。我們認為,電纜故障的后處理,與電纜試驗后發現故障的電纜,兩者處理起來一樣的麻煩:查找故障點,甚至調換電纜。非計劃性停電、短路電流的沖擊優點是:不做試驗可延長電纜的壽命(有些電纜試驗做出來不理想,卻依然可以運行很長時間,況且直流試驗后會增加電纜擊穿的可能),故障點比較明顯,易于查找。后者的優缺點正好與前者相反。因此,對于不做試驗的電纜用戶,我們著重做好其供電可靠性,事實上,新的《電力設備預防性試驗規程》中,對交聯電纜不再規定隔一定時間做直流耐壓試驗,只測絕緣電阻,因而更可簡化電纜的預防性試驗。在實際工作中,電纜的故障類型和故障原因是多種多樣的,電纜故障產生的根源一般是積患已久和管理不善。所以只要提高相關人員的主觀認識,采取得力措施,精心維護,積極預防,電纜事故是可以減少甚至杜絕的。加強預防措施,以防范為主,是降低電纜故障率最有效的方式。加強對重要電纜線路的監測,及時在故障前發現缺陷,從而減少電纜故障的發生,畢竟故障后測尋技術是種被動的技術,遠遠不如主動的預防措施有效,這對保障電網的安全運行,提高供電可靠性有著重大意義。

篇2:交聯電纜附件發熱的故障原因及其防范措施

交聯電纜附件發熱的故障原因及其防范措施

電纜附件是電纜線路中各種電纜接頭和終端的總稱,電纜接頭是電纜與電纜相互連接的裝置;電纜終端是電纜線路未端用于與其它設備的電氣連接,起著電路暢通、保證相間和相對地絕緣、密封和機械保護等作用。

1交聯電纜附件的運行狀況

電纜附件是電纜線路中各種電纜接頭和終端的總稱,電纜接頭是電纜與電纜相互連接的裝置;電纜終端是電纜線路未端用于與其它設備的電氣連接,起著電路暢通、保證相間和相對地絕緣、密封和機械保護等作用。電纜在水利和電力系統中運用十分廣泛,其完好的附件對機電設備的安全、經濟、可靠運行和安全供電非常重要。經實際運行證明,設計良好、安裝合理的電纜附件在大多數情況下是可以長期使用的。但交聯電纜由于載流能力強,通流密度大,對導體連接質量的要求更加嚴格,對附件要求機械的、電氣的條件日益從嚴,且越來越高。特別是10KV電動機用電纜,其接頭經常受到很大的熱應力和巨大的短路電流的影響,所以電纜附件與電纜一樣是不可或缺的電力部件,是與電網安全運行密切相關的產品。目前交聯電纜在國內外已普遍使用,但還存在著一些問題,隨著技術的發展、附件配套質量的提高、工藝的完善,交聯電纜將具有廣闊、深遠的發展前景,日益具有替代油紙絕緣電纜的趨勢。

2交聯電纜附件發熱的故障原因分析

由于電纜附件種類、形式、規格較多,質量參差不齊,施工人員技術水平高低不一,附件運行方式和條件各異,致使其發生故障的原因各不相同?？傊?交聯電纜附件發生故障的主要原因是導體連接質量的好壞。交聯電纜允許的運行溫度高,附件發熱就顯得非常突出。接觸電阻過大、溫升加快、發熱大于散熱促使接頭的氧化膜加厚,又使接觸電阻增大,溫升更快。如此惡性循環,使接頭的絕緣層破壞,形成相間短路,引起爆炸燒毀。本人通過對多起交聯電纜附件故障的分析、處理,總結出造成接觸電阻增大的原因主要有以下幾點:

2.1壓力不夠

在電纜附件的標準制作圖中,相關資料大多只提到電纜連接時每端的壓坑數量,而沒有詳述壓接面積和壓接深度,施工人員按要求壓夠壓坑數量,但效果如何無法確定。接觸電阻的大小與接觸力的大小、實際接觸面積的大小及與使用壓接工具的出力噸位有關。造成導體連接壓力不夠的原因主要有以下3點:

2.1.1壓接機具壓力不足

近年來壓接機具生產廠家較多,管理混亂,沒有統一的標準,極易出現壓坑窄小、壓接到位后上下壓模卻不能嚴密吻合等缺點;還有一些廠家購買或生產國外類型壓鉗,由于執行的是國外標準,與國產導線標稱截面不相適應,壓接質量就難以保證。

2.1.2連接金具空隙大

現在多數單位對交聯電纜附件使用的連接金具還是按扇型導線生產的適用于油紙電纜的端子和壓接管。由于交聯電纜導體是緊絞的圓型線芯,與常用的金具內徑有較大的空隙,壓接后達不到足夠的緊密度,接觸電阻因此大增。

2.1.3假冒偽劣產品質量差

假冒偽劣金具不僅材質不純,外觀粗糙,壓接后易出現裂紋,而且規格不準,有效截面與正品相差很大,根本達不到壓接質量要求。在正常運行情況下發熱嚴重,負荷稍有波動必然發生故障。

2.2施工工藝不佳

主要是指電纜施工人員在導體連接時的工藝技能問題。

2.2.1連接金具接觸面處理不佳

無論是接線端子或連接管,由于生產或保管的條件影響,管體內壁常有雜質、毛刺和氧化層存在,鋁表面極易生成一層堅硬而又絕緣的氧化鋁薄膜,使鋁導體的連接比銅導體的連接更加麻煩。造成連接發熱的主要原因除機具、材料性能因素外,關鍵是工藝技術和責任心。施工人員不了解連接機理,沒有嚴格按照工藝要求操作,就會造成連接處達不到要求的電氣和機械強度。運行證明當壓接金具與導線的接觸面愈清潔,在接頭溫度升高時,所產生的氧化膜就愈薄,接觸電阻就愈小。

2.2.2導體損傷

交聯絕緣層強度較大剝切困難,施工人員使用電工刀盲目切削,有時干脆用鋼鋸環切深痕,往往由于掌握不好而使電纜芯線損傷。剝切完畢雖然不很嚴重,但在線芯彎曲和壓接蠕動時,會造成受傷處導體損傷加劇或斷裂,壓接完畢不易發現,但因截面減小而引起嚴重發熱。

2.2.3導體連接時線芯不到位

導體連接時絕緣剝切長度要求為壓接金具孔深+5mm,但因產品孔深不標準,易造成剝切長度不夠,或壓接時因串位而使導線端部形成空隙,導致此處的電場分布極不均勻,在澆注絕緣材料時也很容易混入空氣和水分。對單相電纜在高次諧波和過電壓作用下,如果作用時間足夠長,破壞強度足夠大,就有可能在絕緣層里產生泄漏電流,甚至會發生局部放電現象,使絕緣層的溫度升高;對三相電纜在三相負荷極不平衡時,上述現象也會發生。

2.3散熱不好

對于常見的繞包式接頭,不僅繞包絕緣較交聯電纜絕緣層厚,而且外殼內還注有混合物,既使是最小型式的熱縮接頭,其絕緣和保護層也比電纜本體增加了一倍多,這樣無論哪種型式的接頭均存在散熱難問題。目前電纜附件絕緣材料的耐熱性能較差,J-20橡膠自粘帶正常工作溫度不超過75℃,J-30也僅為90℃,熱縮材料的正常使用溫度為-50~100℃,當電纜在正常負荷運行時,附件內部的溫度可達100℃;當電纜滿負荷時,附件溫度將高達140℃左右。當溫度再升高時,附件接頭處的氧化膜加厚,接觸電阻隨之加大,在一定通電時間的作用下,附件的絕緣材料碳化為非絕緣物,導致故障發生。

綜上所述:增加連接金具接點的壓力、降低運行溫度、清潔連接金屬材料表面、改進連接金具的結構尺寸、選用優質標準的附件、嚴格施工工藝是降低接觸電阻的幾個關鍵因素。

2.4截面不足

環境溫度為25℃時,交聯電纜與油紙電纜的允許載流量見下表,

10KV油浸紙絕緣電力電纜和交聯聚乙烯絕緣電力電纜

在空氣中敷設的載流量(A)比較表

環境溫度為25℃

油浸紙絕緣電力電纜交聯聚乙烯絕緣電力電纜

規格銅芯鋁芯銅芯鋁芯

3×

3×

3×

3×

可見:用YJV22-3×50交聯銅芯電纜可以替代ZQ2―3×120油紙銅芯電纜,且前者的允許載流量比后者還大3A;用YJLV22-3×50可以替代ZLQ2-3×120,而前者的載流量僅比后者小3A。即50mm2交聯電纜與120mm2油紙電纜的載流量基本相同,或者說50mm2交聯電纜應用120mm2的金具連接才能正常運行,。所以連接金具截面不足將是交聯電纜接頭發熱嚴重的一個重要原因。

3提高交聯電纜附件質量的措施

由于交聯電纜附件所處的環境和運行方式不同,所連接的電氣設備及位置不同,電纜附件在材質、結構和安裝工藝等方面有很大的選擇余地,但各類附件所具備的基本性能是一致的,所以應加強以下幾項措施來提高電纜附件的質量:

3.1選用技術先進、工藝成熟、質量可靠、能適應使用環境和條件的電纜附件。對假冒偽劣產品必須堅決抵制,對新技術、新工藝、新產品應逐年逐步推廣使用。

3.2采用材質優良,規格、截面符合要求,能安全可靠運行的連接金具。對于接線端子,盡可能選用堵油型,因為這種端子一般截面較大,能減小發熱和有效解決防潮密封等問題。連接管應采用紫銅棒或1#鋁車制加工,規格尺寸以與交聯電纜線芯直徑相配合為宜。

3.3選用壓接噸位大、模具吻合度高,壓坑面積足,壓接效果滿足技術要求的壓接機具,做好壓接前的界面處理,并涂敷導電膏。

3.4培訓技術好、工藝熟練、工作認真負責、能勝任電纜施工安裝和運行維護的電纜技術工人。提高施工人員對交聯電纜的認識,增強對電纜附件特性的了解,研究技術,改進工藝,完善施工規范,加強質量控制,以保證電纜的安全運行。

4結束語

由于交聯電纜在我國推廣使用的時間較短,電器市場上的電纜附件品種雜亂,施工人員技術水平高低不一,運行中電纜接頭的接觸力和實際接觸面積是隨接頭運行條件的不同而變化的,所以交聯電纜附件發生故障的原因也就各不相同。除發熱問題外,諸如密封、應力、聯接、接地等問題引起的故障,也應時刻引起我們的充分重視。