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【摘 要】从交联聚乙烯电缆接头的运行状况、故障原因的分析、提高接头质量的对策等方面阐述,提高施工人员对交联聚乙烯电缆接头的认识,增强对交联聚乙烯电缆附件特性的了解,研究技术,改进工艺,加强质量控制,保证电力系统安全、经济、可靠运行。
【关键词】交联电缆接头附件;运行状况;故障原因分析;接触电阻;接头质量
交联电缆通常是指电缆的绝缘层采用交联材料,它具有散热好,载流量大,制作安装方便等优点。近年来,电力系统、水利、化工等行业都采用交联电缆,合阳县交联电缆的使用率已达8%左右,但交联电缆由于载流能力强,电流密度大,对导体连接质量要求就更为严格,对交联电缆接头所要求机械的、电气的条件日益从严,因此对电缆接头各种故障要及时采取相应的对策和措施。
一、交联聚乙烯电缆接头运行状况
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末端用于与其他设备的电气连接的装置,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。6-10KV交联电缆在水利、化工、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。交联聚乙烯电缆由于载流能力强、电流密度大,对导体的连接质量要求也就更为严格,对接头的机械和电气条件要求也越来越高,特别是负荷较重的电缆,各种接头将受到很大的应力和持续较长时间的大电流,而且有时因事故等原因还需要承受短路电流。所以说交联聚乙烯电缆附件也不是附属的,更不是次要的部件,它与电缆是同等重要、必不可少的部件,也是与安全运行密切相关的关键产品。
二、交联聚乙烯电缆接头故障原因分析
(1)工艺不佳。主要指电缆接头施工人员在导体连接前后的施工工艺。一是连接金具接触面处理不佳。无论是接线端子还是连接管,由于受生产或保管条件的影响,管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在,这是不为人们所重视的缺陷,但对导体连接质量的影响颇为严重。特别是铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜,使铝导体的连接要比铜导体的连接麻烦不少,对工艺技术的要求也要高得多。造成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。二是导体损伤。交联聚乙烯电缆绝缘层强度较大,剥切困难,环切时施工人员用电工刀划切,有时干脆用钢锯环切,初学者往往掌握不好力度而使导体损伤。损伤虽然不很严重,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,压接完毕后难以发现,因截面积减小而引起发热严重。三是导体连接线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求比压接金具孔深增加5毫米,但因产品孔深不标准,造成剥切长度不够,或因压接时串位使导线端部形成空隙,仅靠连接金具壁导通,致使接触电阻增大,发热量增加。四是半导体屏蔽层连接不到位或连接工艺不正确。半导体屏蔽层在电缆运行中起着均衡电场的重要作用,使绝缘屏蔽层切断处的电场分布加以改善,电场强度分布相对均匀,避免电场集中,减少气隙局部放电,提高绝缘材料击穿强度的作用。许多施工人员不清楚其原理,在制作电缆接头时,先缠绕橡胶自粘带,后缠绕半导体带,使电缆接头半导体屏蔽层与电缆半导体屏蔽层未进行充分连接;或者电缆的半导体屏蔽层在剥切时剥开的长度不符合要求,使电缆接头的半导体屏蔽层与电缆的半导体屏蔽层连接面积不够。以上几种情况造成电场不均匀,尤其是压接管管口附近电场强度大,增加了电晕产生的可能性,致使局部电压过高,在大电流情况下长时间运行,就会破坏绝缘层造成短路或接地。五是电缆接头制作时进水或进潮气。许多施工人员为赶工期,不注意天气的情况,在下雨或环境湿度太大时给予施工,虽然下雨时采取了防雨措施,但电缆接头内依然会进许多潮气,天气变冷时便在内部形水珠,在电场的作用下,绝缘层就会产生水树枝老化现象,导致电缆接头击穿。有些虽然用砂纸打磨过内外壁,但不注意用嘴吹里面的杂物,人体气体到管内产生潮气。我们修试班在一次交联电缆试验中,发现该电缆绝缘电阻很低,后经询问制作电缆接头的过程中,天下小雨,考虑到用户费用等问题,最后建议重新做接头后试验合格。(2)压力不够。一是压接机具压力不够。压接机具生产厂家较多,管理混乱,没有统一的标准,特别是近年来生产的机械压钳,不仅压坑窄小,而且压接到位后上下压模不能吻合;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适应,压接质量难以保证。二是连接金具空隙大。现在交联聚乙烯电缆接头大多数单位使用的连接金具是非紧压型的压接管。虽然非紧压型的和紧压型的压接管有效截面积一样,但从压接实际比较,二者的压接效果相差甚大。由于交联聚乙烯电缆导体是紧绞的圆形线芯,与非紧压型的金具内径有较大的空隙,压接后达不到足够的压力,导致接触电阻增大。三是存在假冒伪劣产品。假冒伪劣金具不仅材质不纯,外观粗糙,压后易出现裂纹,而且规格不标准,有效截面积与正品相差很大,根本达不到压接质量要求,在正常情况下运行发热严重,负荷稍有波动必然发生故障。(3)散热不好。热缩绕包式接头存在散热难的缺点。现在各种接头的绝缘的绝缘材料耐热性较差,J-20橡胶自粘带正常工作温度不超过75℃,J~30也仅达90℃,热缩材料的使用条件为50℃~
100℃。当电缆在正常负荷运行时,接头内部温度可达100℃,当
电缆满负荷时,电缆芯线温度达到90℃,接头温度会达到
140℃左右,每当温度再升高时,接头处的氧化膜加厚,接触电阻随之增大,再通电一段时间后,接头的绝缘材料碳化为非绝缘物,导致故障发生。(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。
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,即50mm2交联电缆与120m㎡油纸电缆的载流量基本相同,或者说50mm2交联电缆应用 120m㎡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。
三、提高交联聚乙烯电缆接头质量的对策
(1)培训技术有素、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工。在剥除半导体时要特别小心,有经验的操作者在纵向下刀,确保绝缘层不受到损伤。(2)采用材质优良,规格、截面积符合要求,能安全可靠运行连接金具。连接管应选用紧压型的,因为这种连接管与线芯配合紧密,缝隙很小,压接后连接效果好。(3)必须选用技术先进、工艺成熟、质量可靠,能适应所使用的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、新产品应重点试用,不断总结提高,逐步推广应用。(4)选用压接力大、模具吻合好、压坑面积足、压接效果能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。
在平时的运行与维护中我们要提高施工人员对交联聚乙烯电缆接头的认识,增强对交联聚乙烯电缆附件特性的了解,研究技术,改进工艺,加强质量控制,保证电力系统安全运行。
参 考 文 献
[1]杨琨超,毕荣.《电力电缆及附件生产加工工艺与质量检测标准实用手册》
[2]陕西省电力公司.《电力电缆(供电企业职业技能操作导则)》
【关键词】交联电缆接头附件;运行状况;故障原因分析;接触电阻;接头质量
交联电缆通常是指电缆的绝缘层采用交联材料,它具有散热好,载流量大,制作安装方便等优点。近年来,电力系统、水利、化工等行业都采用交联电缆,合阳县交联电缆的使用率已达8%左右,但交联电缆由于载流能力强,电流密度大,对导体连接质量要求就更为严格,对交联电缆接头所要求机械的、电气的条件日益从严,因此对电缆接头各种故障要及时采取相应的对策和措施。
一、交联聚乙烯电缆接头运行状况
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末端用于与其他设备的电气连接的装置,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。6-10KV交联电缆在水利、化工、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。交联聚乙烯电缆由于载流能力强、电流密度大,对导体的连接质量要求也就更为严格,对接头的机械和电气条件要求也越来越高,特别是负荷较重的电缆,各种接头将受到很大的应力和持续较长时间的大电流,而且有时因事故等原因还需要承受短路电流。所以说交联聚乙烯电缆附件也不是附属的,更不是次要的部件,它与电缆是同等重要、必不可少的部件,也是与安全运行密切相关的关键产品。
二、交联聚乙烯电缆接头故障原因分析
(1)工艺不佳。主要指电缆接头施工人员在导体连接前后的施工工艺。一是连接金具接触面处理不佳。无论是接线端子还是连接管,由于受生产或保管条件的影响,管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在,这是不为人们所重视的缺陷,但对导体连接质量的影响颇为严重。特别是铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜,使铝导体的连接要比铜导体的连接麻烦不少,对工艺技术的要求也要高得多。造成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。二是导体损伤。交联聚乙烯电缆绝缘层强度较大,剥切困难,环切时施工人员用电工刀划切,有时干脆用钢锯环切,初学者往往掌握不好力度而使导体损伤。损伤虽然不很严重,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,压接完毕后难以发现,因截面积减小而引起发热严重。三是导体连接线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求比压接金具孔深增加5毫米,但因产品孔深不标准,造成剥切长度不够,或因压接时串位使导线端部形成空隙,仅靠连接金具壁导通,致使接触电阻增大,发热量增加。四是半导体屏蔽层连接不到位或连接工艺不正确。半导体屏蔽层在电缆运行中起着均衡电场的重要作用,使绝缘屏蔽层切断处的电场分布加以改善,电场强度分布相对均匀,避免电场集中,减少气隙局部放电,提高绝缘材料击穿强度的作用。许多施工人员不清楚其原理,在制作电缆接头时,先缠绕橡胶自粘带,后缠绕半导体带,使电缆接头半导体屏蔽层与电缆半导体屏蔽层未进行充分连接;或者电缆的半导体屏蔽层在剥切时剥开的长度不符合要求,使电缆接头的半导体屏蔽层与电缆的半导体屏蔽层连接面积不够。以上几种情况造成电场不均匀,尤其是压接管管口附近电场强度大,增加了电晕产生的可能性,致使局部电压过高,在大电流情况下长时间运行,就会破坏绝缘层造成短路或接地。五是电缆接头制作时进水或进潮气。许多施工人员为赶工期,不注意天气的情况,在下雨或环境湿度太大时给予施工,虽然下雨时采取了防雨措施,但电缆接头内依然会进许多潮气,天气变冷时便在内部形水珠,在电场的作用下,绝缘层就会产生水树枝老化现象,导致电缆接头击穿。有些虽然用砂纸打磨过内外壁,但不注意用嘴吹里面的杂物,人体气体到管内产生潮气。我们修试班在一次交联电缆试验中,发现该电缆绝缘电阻很低,后经询问制作电缆接头的过程中,天下小雨,考虑到用户费用等问题,最后建议重新做接头后试验合格。(2)压力不够。一是压接机具压力不够。压接机具生产厂家较多,管理混乱,没有统一的标准,特别是近年来生产的机械压钳,不仅压坑窄小,而且压接到位后上下压模不能吻合;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适应,压接质量难以保证。二是连接金具空隙大。现在交联聚乙烯电缆接头大多数单位使用的连接金具是非紧压型的压接管。虽然非紧压型的和紧压型的压接管有效截面积一样,但从压接实际比较,二者的压接效果相差甚大。由于交联聚乙烯电缆导体是紧绞的圆形线芯,与非紧压型的金具内径有较大的空隙,压接后达不到足够的压力,导致接触电阻增大。三是存在假冒伪劣产品。假冒伪劣金具不仅材质不纯,外观粗糙,压后易出现裂纹,而且规格不标准,有效截面积与正品相差很大,根本达不到压接质量要求,在正常情况下运行发热严重,负荷稍有波动必然发生故障。(3)散热不好。热缩绕包式接头存在散热难的缺点。现在各种接头的绝缘的绝缘材料耐热性较差,J-20橡胶自粘带正常工作温度不超过75℃,J~30也仅达90℃,热缩材料的使用条件为50℃~
100℃。当电缆在正常负荷运行时,接头内部温度可达100℃,当
电缆满负荷时,电缆芯线温度达到90℃,接头温度会达到
140℃左右,每当温度再升高时,接头处的氧化膜加厚,接触电阻随之增大,再通电一段时间后,接头的绝缘材料碳化为非绝缘物,导致故障发生。(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。
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,即50mm2交联电缆与120m㎡油纸电缆的载流量基本相同,或者说50mm2交联电缆应用 120m㎡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。
三、提高交联聚乙烯电缆接头质量的对策
(1)培训技术有素、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工。在剥除半导体时要特别小心,有经验的操作者在纵向下刀,确保绝缘层不受到损伤。(2)采用材质优良,规格、截面积符合要求,能安全可靠运行连接金具。连接管应选用紧压型的,因为这种连接管与线芯配合紧密,缝隙很小,压接后连接效果好。(3)必须选用技术先进、工艺成熟、质量可靠,能适应所使用的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、新产品应重点试用,不断总结提高,逐步推广应用。(4)选用压接力大、模具吻合好、压坑面积足、压接效果能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。
在平时的运行与维护中我们要提高施工人员对交联聚乙烯电缆接头的认识,增强对交联聚乙烯电缆附件特性的了解,研究技术,改进工艺,加强质量控制,保证电力系统安全运行。
参 考 文 献
[1]杨琨超,毕荣.《电力电缆及附件生产加工工艺与质量检测标准实用手册》
[2]陕西省电力公司.《电力电缆(供电企业职业技能操作导则)》