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高壓電力電纜,其在電網系統中占有重要的地位。高壓電力電纜在運行中,存在一定的故障隱患,在高負荷用電的背景下,要采用故障監測的手段,監督高壓電力電纜的運行狀態,及時發現故障問題并處理,保障高壓電力電纜的安全與穩定,降低故障發生機率和影響力度。本文以高壓電力電纜為研究對象,探討故障檢測措施的相關內容。
關鍵詞:
高壓電力電纜;故障監測;措施
我國電網系統正處于逐步改革的狀態,在改革創新中,高壓電力電纜的規模越來越大,考慮到高壓電力電纜在電網系統中的作用,全面實行故障監測,致力于解決監測中的故障問題,促使高壓電力電纜保持高效、穩定的運行狀態,防止發生安全事故。高壓電力電纜的故障監測措施,有利于提高運行的水平,預防運行風險,體現了故障監測措施在高壓電力電纜方面的實踐價值。
一、高壓電力電纜故障原因
分析高壓電力電纜故障的原因,如:(1)高壓電力電纜的生產制造,本身就是誘發故障的原因,電纜本體、連接點等未達到規范的指標標準,安裝到電網系統內,有缺陷的高壓電力電纜,就會第一時間表現出故障問題;(2)調試方面的故障原因,高壓電力電纜安裝后,通過調試的手段,促使電纜進入到正常的運行狀態,實際在調試時,缺乏規范標準,或者未經過調試就投入運行,都會對高壓電纜電纜造成故障影響;(3)外力破壞,鳥類遷徙、建筑改造以及人為破壞,都屬于外力破壞的范圍,在高壓電力電纜體系中,引發故障缺陷,在短時間內就會造成斷電、短路的問題。
二、高壓電力電纜故障表現
高壓電力電纜故障,表現為絕緣故障、附件故障兩個部分,結合高壓電力電纜的運行,分析故障的具體表現,如下:
1.絕緣故障
高壓電力電纜的絕緣故障,在電纜運行一段時間后,經常出現,運行時間越久,故障率的發生率越高。絕緣材料在高壓電力電纜中起到保護、防觸電的作用,絕緣材料受到環境條件的干擾,出現老化、破裂的情況,加速喪失絕緣性能,引起了物理變化,損壞了高壓電力電纜的絕緣設備和材料。絕緣故障中,最為明顯的是老化問題,高壓電力電纜的絕緣老化,降低了絕緣材料的保護性能,無法保障絕緣材料的安全性。
2.附件故障
高壓電力電纜的附件故障,是指在附件方面,引起放電、擊穿的故障問題。附件故障的表現有:(1)附件結構,在剝離半導體的操作中,破壞到了電纜的附件,在附件表面,附著了大量的灰塵、雜質,導致附件投入使用之后,產生了強大的電場,電場作用下灰塵、雜質處于游離的狀態,加快了附件故障的發生速度;(2)附件制作時,連接位置有質量缺陷,待附件工作中,缺乏有效的連接控制,接頭的位置,電阻數值過大,有明顯的發熱情況,嚴重時會誘發附件火災;(3)附件安裝工藝不規范,如接頭、密封不規范,導致附件工作后,面臨著潮氣的干擾,降低了附件的工作能力。
三、高壓電力電纜故障監測
1.在線監測
在線監測的應用,在高壓電力電纜故障監測方面,起到監督、控制的作用,主要是監測局部放電故障。在線監測時,從高壓電力電纜結構內,選擇安裝電流傳感器的位置,如:交叉互聯箱、終端接地箱等,利用傳感器耦合的方法,采集系統中的電流量,直接傳輸到在線監測中心,實時監督高壓電力電纜的運行狀態。在線監測中心根據傳送的狀態信息,評估電纜的運行狀態。
2.故障測距
高壓電力電纜故障監測中的測距,屬于故障定位的關鍵指標,測距期間,嚴格規劃出故障的位置,快速、直接地找到故障點的位置。測距在故障監測中,屬于重要的部分,輔助高壓電力電纜故障的定位水平,提高故障檢測及維護的工作效率。
3.監測技術
高壓電力電纜有故障時,線路中的參數,有著明顯的變化,采用監測技術,獲取參數的實際變化量,在此基礎上,推算出高壓電力電纜的故障,同時有效判斷故障的發生位置。列舉高壓電力電纜中,比較常用的監測技術,如下:電橋法。高壓電力電纜故障監測時的電橋法,具有簡單、方便的特征,其應用非常廣泛,其只能判斷故障,無法準確地判斷故障類別。電橋法中的電流稍小,采用的儀表儀器,要具有較高的靈敏性,降低故障監測時的誤差。電橋法使用時,應該測量非故障電纜相電阻,同時測量電橋法接入電纜相故障點前后的電阻值,比較后,找出高壓電力電纜故障的發生點。萬用表法。在高壓電力電纜的故障監測過程中,萬用表法短接了電纜內的金屬屏蔽層以及電纜芯,也就是高壓電力電纜的終端,而始端測量短接的電阻值,電阻值讀數是無窮大時,說明高壓電力電纜系統中,有開路的故障,電阻值的讀數,高于兩倍線芯的電阻,表示系統內出現了似斷非斷的故障情況。高壓電力電纜的三芯電纜結構,如果接入了金屬屏蔽層,就要考慮在終端位置,短接屏蔽層,采用萬用表,接入開始位置,直接測量三相間的實際電阻值,掌握絕緣層的電阻值。高壓電力電纜也存在著一些系統,沒有金屬屏蔽層,檢測相間電阻即可,判斷高壓電力電纜的性能和質量。低壓脈沖法。高壓電力電纜中的低壓脈沖法,需要在故障電纜結構中,增加低壓脈沖信號,待脈沖到達故障點、接頭以及終端位置后,就會受到電氣參數突變的干擾,促使脈沖信號發生反射、折射的情況,此時運用儀器,記錄好低壓脈沖從發射一直到接收過程的時間差,計算出高壓電力電纜的故障區域。低壓脈沖法在高壓電力電纜的故障診斷方面,常見于低阻故障、開路故障,有一定的局限性,低壓脈沖的儀器,以矩形脈沖為主,考慮到脈沖寬度、發射脈沖和反射脈沖的重疊問題,合理選擇低壓脈沖法的儀器。二次脈沖法。此類方法比較適用于高壓電力電纜的閃絡故障,配合高壓發生器沖擊閃絡的技術,促使二次脈沖,在電纜的故障點,表現出起弧滅弧的瞬間變化,進而出發低壓脈沖信號,經過二次脈沖操作后,比較低壓脈沖的波形,規劃出高壓電力電纜的故障點。沖擊閃絡法。高壓電力電纜的故障點位置,受到沖擊閃絡法的影響,形成了高壓脈沖信號,出現了擊穿放電的問題,也就是常見的閃絡現場。沖擊閃絡法在高壓電力電纜故障中,應用最為廣泛,其可靈敏的檢測到電纜中的閃絡故障、高阻故障,通過放電的現象,評估高壓電力電纜的運行狀態。
四、結語
高壓電力電纜故障監測措施中,要明確故障的發生原因和具體表現,由此才能提高故障監測的水平,全面保護高壓電力電纜的安全運行。高壓電力電纜在電網的發展過程中,具有較大的潛力,必須要落實電纜故障監測,優化高壓電力電纜的運行環境,保障電網的安全性及可靠性,避免高壓電力電纜結構中發生故障問題,提升電網運行的水平。
參考文獻
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【關鍵詞】高壓 電力電纜;故障;應用情況
引言:電纜供電的傳輸性能在城鄉內比架空線既穩定,可靠性高,且占地小,不會造成對市容的影響,也不受自然環境的制約,從而提高了供電的安全性。但是由于受制造上工藝的影響且經過一段時間的使用,會出現電纜絕緣水平下降的情況,易引起超高壓電纜發生接地故障。
1、電力電纜故障的測尋方法
應首先明確電纜的類型、電壓等級和規格參數等。充分了解電纜信息,才有助于確保電力電纜檢測的有效性和高效性。
1.1電力電纜線路故障基本上可以分為三大類:
(1)接地故障DD電纜線芯單相接地故障或多相接地故障一般接地電阻在100KΩ以下為低阻接地故障,100Ω以上為高阻接地故;
(2)短路故障DD電纜線芯兩相短路故障或三相短路故障 一般電阻在100KΩ以下為低阻短路故障,100千伏以上為高阻短路故障;
(3)斷線故障DD電纜線芯一相斷開或多相斷開。
1.2按故障點電纜絕緣損壞的程度對電纜故障進行分析
(1)低阻故障:當故障點絕緣阻值下降至該電纜的特性阻抗,或者遇到支路電阻值等于零的情況下,就會出現電纜呈低阻故障;
(2)開路故障:電纜的絕緣電阻值無受限制范圍或其電阻值與正常電纜的絕緣電阻值相同,但電壓卻不能正常運行,影響到用電設備工作的,電纜就呈現開路故障;
(3)高阻故障:電力電纜的正常運行受到限制,故障點的直流電阻等于該斷路的特征阻抗,電纜就會呈現高阻故障;
(4)高阻泄漏:進行斷路(開路)高壓試驗時,試驗電壓的增高會影響泄露電流也隨之而增大,當試驗電壓達到額定值時,泄漏電流電壓會超過其規定值的允許范圍,出現高阻泄漏;
(5)閃絡性故障:在進行斷路(開路)試驗時,當出現試驗電壓升到某一數值,泄漏電流的測試儀表指示突然升高,表針呈閃絡性擺動;而電壓指示儀表指示值稍呈下降時,此現象消失,但電纜絕緣仍有極高的阻值。這種異常現象,表明電纜存在故障,電纜的絕緣某點有問題,而故障點沒有造成電阻通路,只有放電間隙或閃絡表面的故障。
1.3故障電纜路徑的確定方法
用信號發生器連接被測電纜,利用磁性天線接受地面上的磁性信號,在線圈中產生感應電動勢。然后通過專業工具進行監測,來完成檢測工作。根據檢測時音響曲線的變化,可以判斷出電纜路徑。
1.4測量電纜故障點的距離
電纜故障性質確定后,根據不同的故障,選擇適當的方法測定從電纜一端到故障點的距離,這就是故障測距。又稱為“粗測”。為了找到確切的故障點,往往還要配合其它手段進行“細測”,即定點。常用的兩種測距方法:
(1)直流電橋法
直流電橋法是試驗班查找電纜故障的常用方法,它是根據電纜沿線均勻,電纜長度與纜芯電阻成正比的特點,并根據惠斯登電橋原理,可將電纜短路接地,故障點兩側的環線電阻引入直流電橋,測量其比值,由測得的比值和電纜全長,可算出測量端到故障點的距離。工作原理:被測電纜末端無故障相與故障相短接,電橋兩輸出臂無故障相與故障相短接。
(2)脈沖法
脈沖法能夠較好的解決高阻和閃絡性故障的探測,而且不必過多的依賴電纜長度的準確性,截面一致等原始資料,是目前電纜故障測尋的發展方向。電纜故障閃測儀的基本探測原理是將電纜認為均勻長線,應用波理論進行分析研究,并通過觀測脈沖在電纜中往返所需的時間來計算故障點距離。測試時,在故障相上注入低壓發送脈沖,該脈沖沿電纜傳播直到阻抗配的地方,如象中間接頭、T型接頭、短路點、斷路點和終端頭等,在這些點上都會引起波的反射,反射脈沖回到電纜測試端時被試驗設備接收。故障點將以回波的形式出現在掃瞄基線上。故障點回波與發送的測量脈沖之間的時間間隔與故障點在實際電纜上距測試端的距離成正比。
2、如何面對情況復雜的電纜故障
2005年,某地曾發生一起10kV電纜故障,帶負載運行的交聯電纜YJV22-3×150,是采用埋地穿管的敷設方式。故障發生時,支線開關跳閘,使該地段數百用戶停電。檢修人員到達現場,觀察發現沿線路方向幾十米處地面有下陷現象,周圍留有打樁機輾壓的痕跡,但當時不能準確判斷電纜的故障位置,在做好停電的手續、驗電接地、掛警示牌后,馬上將電纜拆下,選用2500伏兆歐表對電纜進行絕緣搖測,發現電纜的絕緣電阻低于100千歐,且導體連續性良好,這就判斷電纜是屬于接地故障。為了盡快查找到故障點,我們選用了測尋方法中的聲測法。
聲測法即聲測定點試驗法,它是利用電容充電后經過球間隙向故障線芯放電,并在故障地點附近用壓電晶體拾音器確定故障準確位置的方法。選用升壓變壓器T,其電壓值范圍為200V~220V/30000V~35000V,額定容量1kVA,高壓硅堆D,球間隙G選用一對小銅球,直徑為10mm~20mm,球隙放電的間隙時間一般取2~3秒一次,電容器C取值為2~9μF,將電纜通電升壓,用壓電晶體拾音器沿著線路的方向移動,最后通過拾音器的聲響,發現了故障點的準確位置,立刻開挖該處,發現電纜的外護套、鎧裝層、銅屏蔽層、線芯都有壓傷現象。我們只用了半小時就尋出了故障點,在進行一個多小時的搶修后,再對電纜進行絕緣搖測,符合安全標準,正常恢復供電,投入運行。實踐表明,測尋電纜故障采用聲測法,具有科學性、實用性和簡易性。電纜線路的檢修工作是電纜安全運行管理工作的重要環節,當電纜發生故障時,只有通過有計劃、有步驟、利用最實效的簡易方法測尋,將電纜故障定位及快速搶修,才能確保用戶的用電及線路的正常安全運行。
3、對于電力電纜安全運行及時排除電力電纜故障的幾點建議
通過電纜多年運行, 預防性試驗及電纜故障的測尋實踐中, 提出以下幾方面建議:
(1)應特別注意加強對電纜運行基礎資料的管理, 特別是直埋電纜的走向, 類別規格, 尺度等原始數據, 橋架電纜也是如此。
(2)加強相關工作人員專業技術培訓, 提高技術工人素質,加強工作技能,特別是電纜材質制作的技術水平,最大限度的減少高壓電纜發生故障的概率。
(3)加強電纜施工技術管理, 施工技術的好壞直接決定著工程質量。橋架上電纜一定拴好標識牌, 施工操作要按電纜施工技術規范執行,并采取相關措施。
(4)加強對施工地區環境的管理, 根據電纜原始資料對動土段加強監視, 盡量減少、預防外力破壞, 電纜保護。
(5)不斷深化改革,進一步加強對相關電氣工作人員的職業技能技術培訓, 提高工作水平, 引進先進技術積極學習有關試驗方面的高科技知識, 來適應當今世界的高科技的發展。
4、總結
維護電纜的安全運行,是一項至關重要的工作。當地下電纜發生故障時,可以使用簡易的測尋方法來尋找電纜故障點,縮短修復時間。在以后的工作實踐中,我們需要不斷提高技術能力,更加熟練地運用這種方法,不斷提高高壓電力電纜系統運行的穩定性。
參考文獻:
【關鍵詞】:高壓電纜頭故障原因檢測方法防治措施
一、高壓電纜及附件的基本知識
1、高壓電纜的電場分布原理
高壓電纜每一相線芯外均有一接地的(銅)屏蔽層,導電線芯與屏蔽層之間形成徑向分布的電場,即正常電纜的電場只有從(銅)導線沿半徑向(銅)屏蔽層的電力線,沒有芯線軸向的電場(電力線),電場分布是均勻的。
圖 圖中紫色箭頭表示電場的電力線
2、高壓電纜頭的性能要求
電纜終端頭是將電纜與其他電氣設備連接的部件;電纜中間頭是將兩根電纜連接起來的部件;電纜終端頭與中間頭統稱為電纜附件。電纜附件應與電纜一樣能長期安全運行,并具有與電纜相同的使用壽命。
2.1線芯聯接好
主要是聯接電阻小、聯接穩定,能經受起故障電流的沖擊;長期運行后其接觸電阻應不大于電纜線芯本體同長度電阻的1.2倍;具有一定的機械強度、耐振動、耐腐蝕性能;此外還應體積小、成本低、便于現場安裝。
2.2絕緣性能好
電纜附件的絕緣性能應不低于電纜本體,所用絕緣材料的介質損耗要低,在結構上應對電纜附件中電場的突變能完善處理,有改變電場分布的措施。
2.3電纜附件的重要部件
電纜附件中最重要的部件是應力管和應力疏散膠,主要用于緩和分散電應力的作用,應力管和應力疏散膠的材質構成都是由多種高分子材料共混或共聚而成,一般基材是極性高分子,再加入高介電常數的填料等等。應力管和應力疏散膠中是否含有半導體成分要看生產廠家的材料配方,有可能有,也可能沒有。
3、高壓電纜頭的分類及特點
3.1熱收縮電纜頭
所用材料一般以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯(EVA)及乙丙橡膠等多種材料組成的共混物。
采用應力管處理電應力集中問題,即采用參數控制法緩解電場應力集中。主要優點是輕便、安裝容易、性能尚好、價格便宜。
3.2預制式電纜頭
所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。
主要采用幾何結構法即應力錐來處理應力集中問題,緩解電場集中分布的方式要優于參數控制法的產品。主要優點是材料性能優良,安裝 簡便快捷,無需加熱即可安裝,彈性好,使界面性能得到較大改善,是近年來中低壓以及高壓電纜采用的主要形式。
不足之處在于對電纜的絕緣層外徑尺寸要求高,通常的過盈量在2-5mm(即電纜絕緣外徑要大于電纜附件的內孔直徑2-5mm),過盈量過小,電纜附件將出現故障;過盈量過大,電纜附件安裝非常困難(工藝要求高)。特別在中間接頭上問題突出,安裝既不方便,又常常成為故障點。此外價格較貴。
3.3冷縮式電纜頭
所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。
冷縮式附件一般采用幾何結構法與參數控制法來處理電應力集中問題。
最大特點是安裝工藝更方便快捷,只需在正確位置上抽出電纜附件內襯芯管即可安裝。所使用的材料從機械強度上說比預制式附件更好,對電纜的絕緣層外徑尺寸要求不高,只要電纜附件的內徑小于電纜絕緣外徑2mm就完全能夠滿足要求。價格與預制式附件相當,比熱收縮附件略高,是性價比最合理的產品。
不足之處是35kV及以下電壓等級的冷縮式附件一般多采用工廠擴張式,有效安裝期在6個月內,最長安裝期限不得超過兩年,否則電纜附件的使用壽命將受到影響。66kV及以上電壓等級的冷縮式附件則多為現場擴張式,安裝期限不受限制,但需采用專用工具進行安裝,專用工具一般附件制造廠均能提供。
二、高壓電纜頭故障產生的原因
1、廠家制造原因
高壓電纜頭以前用繞包型、模鑄型、模塑型等類型,需要現場制作的工作量大,由于現場條件的限制和制作工藝原因,絕緣帶層間不可避免地會有氣隙和雜質,容易發生問題。現在國內普遍采用組裝型和預制型電纜頭。
電纜頭故障一般都出現在電纜電應力集中的絕緣屏蔽斷口處,應力錐本體制造缺陷、絕緣填充劑問題、密封圈漏油、密封不好進水等原因會導致電纜頭故障。
2、施工質量原因
施工質量導致高壓電纜頭故障的事例很多,主要原因有五個方面:一是沒有嚴格按照生產廠家的工藝規定制作電纜頭。二是電纜頭制作工藝控制差,在絕緣表面難免會留下細小的滑痕,半導電顆粒和砂布上的沙粒有可能嵌入絕緣中;絕緣暴露在空氣中的時間過長,絕緣材料受潮嚴重。三是電纜頭未及時妥善固定,電纜頭受到機械應力走樣變形。四施工現場溫度、濕度、灰塵等環境條件比較差,電纜頭清潔度達不到要求。五是竣工驗收采用直流耐壓試驗造成接頭內形成反電場導致絕緣破壞。
3、設計原因
電纜通道設計太狹窄,電纜彎曲半徑達不到規范要求,施工中電纜頭受機械應力過大,導致電纜頭絕緣套破損、脫膠;電纜規格設計不滿足實際負荷要求,電纜長期過負荷運行,熱膨脹導致電纜頭在固定支架立面上擠傷導致擊穿。
三、高壓電纜頭故障檢測
1、測量絕緣電阻
電纜敷設前后,一定要測量電纜的絕緣電阻,以排除電纜本身的質量問題。一般采用5000V兆歐表測量電纜每一相導體對地或對金屬屏蔽層間和各導體間的絕緣電阻,非測量相的導體、金屬屏蔽或金屬套和鎧裝層一起接地。
電纜頭制作后測量電纜每一相導體對地和各導體間的絕緣電阻應無明顯變化。
2、直流耐壓試驗
直流耐壓試驗的目的在于檢驗電纜的耐壓強度,對發現絕緣介質中的氣泡、機械損傷等局部缺陷比較有利。因為在直流電壓下,絕緣介質中的電位將按電阻分布,所以當介質有缺陷時,電壓主要被與缺陷部分串聯的未損壞介質的電阻承受,較有利于發現介質缺陷。
對紙絕緣電纜和交流耐壓試驗條件不具備的情況下,允許對Uo≤18kV的橡塑電纜采用直流耐壓試驗。紙絕緣電纜是指粘性油浸紙絕緣電纜和不滴流油浸紙絕緣電纜。
紙絕緣電纜直流耐壓試驗電壓Ut 可采用下式計算:
對于統包絕緣(帶絕緣):
對于分相屏蔽絕緣:
試驗電壓見下表 B-1
3、交流耐壓試驗
直流耐壓試驗不能有效發現交聯聚乙烯絕緣中的水樹枝等絕緣缺陷,電纜頭存在某些缺陷在直流耐壓試驗時不會擊穿,為電纜運行留下隱患;由于空間電荷累積效應,加速了絕緣老化,縮短電纜使用壽命,高壓電纜直流耐壓試驗合格、投運不久就發生擊穿的情況時常發生;現場進行直流耐壓試驗時發生閃絡或擊穿,可能會對正常的電纜和接頭的絕緣造成危害。
因此要求采用交流耐壓試驗檢查橡塑絕緣電力電纜的質量情況。橡塑絕緣電力電纜是指聚氯乙烯絕緣、交聯聚乙烯絕緣和乙丙橡皮絕緣電力電纜。
作交流耐壓試驗時,電纜兩端的金屬屏蔽或金屬套應同時接地。單芯電纜的金屬屏蔽或金屬套一端接地、另一端裝有護層過電壓保護器時,須將護層過電壓保護器短接,電纜金屬屏蔽或金屬套臨時接地。
橡塑電纜20Hz~300Hz交流耐壓試驗電壓和時間見下表B-2
四、高壓電纜頭故障的防治對策
1、電纜附件選擇
選擇適合現場條件的電纜頭型式,開闊場地選用冷縮電纜頭,場地狹窄選用熱縮電纜頭,室內潮濕場所也可以選擇戶外電纜頭。
重要部位選擇進口的如美國3M公司、德國PFISTERE公司產品,國產的如江蘇安靠、沈陽國聯、湖南長沙電纜附件廠等知名品牌。
2、保證安裝質量
2.1關鍵工藝控制
生產廠家、電壓等級不同,電纜頭的制作工藝要求不盡相同,有的區別還很大,因此施工前必須認真熟悉電纜附件生產廠家提供的文字、聲像資料,嚴格按照生產廠家的工藝規定制作電纜頭,嚴禁憑借經驗操作。
2.1.2電應力控制
電應力控制是高壓電纜附件設計極為重要的部分。電應力控制就是采取適當的措施對電纜附件內部的電場分布和電場強度實行控制,使得電場分布和電場強度處于最佳狀態,從而提高電纜附件運行的可靠性和使用壽命。
在做電纜頭時,剝去了屏蔽層,改變了電纜原有的電場分布,將產生對絕緣極為不利的切向電場(沿導線軸向的電力線)。在剝去屏蔽層芯線的電力線向屏蔽層斷口處集中。那么在屏蔽層斷口處就是電纜最容易擊穿的部位。電纜最容易擊穿的屏蔽層斷口處,我們采取分散這集中的電力線(電應力),用介電常數為20~30,體積電阻率為108~1012Ω•cm材料制作的電應力控制管(簡稱應力管),套在屏蔽層斷口處,以分散斷口處的電場應力(電力線),保證電纜能可靠運行。
而應力管是在不破壞主絕緣層的基礎上,才能達到分散電應力的效果。在電纜本體中,芯線外表面不可能是標準圓,芯線對屏蔽層的距離會不相等,根據電場原理,沿電纜徑向分布的電場強度不均勻,對電纜絕緣有害。在芯線外包裹一層半導體層,使得主絕緣層的厚度基本相等,達到電場均勻分布的目的。在主絕緣層外、銅屏蔽層內設置的外半導體層,同樣也是消除銅屏蔽層不平引起的電場不均勻。
為盡量使電纜在屏蔽層斷口處電場應力分散,應力管與銅屏蔽層的接觸長度要求不小于20mm,一般在20~25mm左右。短了會使應力管的接觸面不足,應力管上的電力線會傳導不足(因為應力管長度是一定的),長了會使電場分散區(段)減小,電場分散不足。
2.1.2電纜頭接地
在制作電纜頭時,將鋼鎧和銅屏蔽層可靠接地。鋼鎧和銅屏蔽層分開接地是為了便于檢測電纜內護層的好壞,在檢測電纜護層時,鋼鎧與銅屏蔽間通上電壓,如果能承受一定的電壓就證明內護層是完好無損。如果沒有這方面的要求,也可以將鋼鎧與銅屏蔽層連在一起接地(提倡分開引出后接地)。
電力安全規程規定:35kV及以下電壓等級的電纜都采用兩端接地方式,這是因為這些電纜大多數是三芯電纜,在正常運行中,流過三個線芯的電流總和為零,在鋁包或金屬屏蔽層外基本上沒有磁鏈,這樣,在鋁包或金屬屏蔽層兩端就基本上沒有感應電壓,所以兩端接地后不會有感應電流流過鋁包或金屬屏蔽層。
感應電壓的大小與電纜線路的長度和流過導體的電流成正比,電纜很長時,護套上的感應電壓疊加起來可達到危及人身安全的程度,在線路發生短路故障、遭受操作過電壓或雷電沖擊時,屏蔽上會形成很高的感應電壓,甚至可能擊穿護套絕緣。
2.2、注意細節處理
操作電纜剝刀應調整刀口露出長度不超過加工材料的厚度,避免剝除電纜結構材料的上層時損傷到下層。
絕緣屏蔽末端處理平整光滑。電纜附件廠家一般采取涂刷半導電漆(美國ELASTIMOLD、瑞士C.C等)、模塑半導電層(日本廠家)、套半導電管(美國G&W),以及將半導電屏蔽末端刮齊并形成一光滑過度的斜坡等方法(瑞士BRUGG、德國K.P公司),消除絕緣屏蔽凹坑、臺階或半導電尖端等缺陷。
打磨主絕緣應采用電纜頭廠家提供的絕緣砂皮或自購#120以上細砂紙,打磨完成后用不掉毛的清潔紙進行清洗,并用電吹風進行風干,也有些廠家用高熱電吹風對絕緣表面進行短時間加熱以保證表面光滑。
清洗主絕緣應使用廠家提供的專用拭紙、拭液,拭紙不能擦拭半導體層,拭紙一次性使用,不能在主絕緣上來回反復。
合理安排電纜頭施工,電纜開剝一端、做一個電纜頭,當天開剝的電纜必須完成做頭,不允許批量開剝,避免電纜絕緣長時間暴露在空氣中受潮。
2.3及時固定電纜頭
為防止電纜自身重量、彎曲產生的應力損傷電纜頭,必須在電纜頭三指套后部適當的位置(約200mm處)進行可靠固定電纜。一般應在做電纜頭前固定電纜,電纜頭施工空間條件受限制時,如緊湊布置的GIS開關柜下方,可在電纜頭制作連接后及時固定。
2.4作業環境控制
水分和小雜質對電纜頭非常有害的,容易引起水樹和局放的發生,在接頭施工中一定要注意環境濕度及粉塵情況。選擇無風雨霧雪、無揚塵潮氣的時機制作電纜頭;工作場所事先打掃干凈、照明充足;平均氣溫低于0℃時,電纜應預先加熱;施工中隨時保證手和工具、材料的清潔;操作時嚴肅認真,不閑談、抽煙;電纜敷設、試驗前后必須對電纜頭做好密封、防止受潮。
2.5耐壓試驗
耐壓試驗是為了檢驗電纜內在質量,但也是破壞性試驗,為避免試驗對電纜造成傷害,必須嚴格按最新的交接試驗標準(GB50150-2006)進行電纜耐壓試驗,對橡塑絕緣電力電纜進行交流耐壓試驗,對紙絕緣電纜和交流耐壓試驗條件不具備時對Uo≤18kV的橡塑電纜進行直流耐壓試驗。
3、優化設計
準確掌握高壓電纜的基本參數,設計的電纜通道走向合理、尺寸滿足電纜彎曲半徑;
同時結合現場實際,特別是引入設備處的技術處理,應充分考慮施工的可操作性,并減小電纜頭對設備產生的機械應力。幾點建議:出線較多的高壓配電室下方設計電纜夾層;與變壓器連接采用共箱電纜或共箱母線;采用插拔式電纜頭連接的GIS開關柜下方取消柜間的混泥土隔斷;多根電纜排列方向與設備接線端子或母線的排列方向應垂直。
參考文獻:
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中圖分類號:TM247文獻標識碼:A 文章編號:41-1413(2012)01-0000-01
摘要:高壓電纜冷縮中間頭制作的工藝原理是利用冷縮管的收縮性,使冷縮管與電纜完全緊貼,同時用半導體自粘帶密封端口,使其具有良好的絕緣和防水防潮效果。冷縮電纜中間頭制作方便,同時又具有良好的防水防潮性能,為電纜的長期運行提供了有力的保證。
關鍵詞:冷縮;中間頭;制作;工藝;試驗
1、項目背景
在大多數變、配電過程中,電纜以其施工維護方便、供電可靠性能特點得以廣泛應用,高壓電纜冷縮中間頭的使用具有很大的優點。
在平煤五礦三水平新副井井筒動力電纜敷設工程中,井筒深度866m,電纜型號為(MYJV42 6KV 3*120),電纜重量(10.2kg/m)。下井口距離泵房和變電所約400m,整根電纜的長度大于1200m。由于電纜太長、重量大,而該礦井井底又無任何牽引、提升設備,若整根電纜整體進行敷對工程的施工將造成了很大的難度,經過與甲方協商,共同對施工工藝進行優化,決定將電纜分為910m和350m兩段,在井底巷道西側約50m的位置制作8個動力電纜的冷縮中間頭,使用該施工技術圓滿的完成了8趟動力的電纜的敷設,取得了一定的經濟效益。
2、工藝原理及技術特點
高壓電纜冷縮中間頭的工藝原理是利用冷縮管的收縮性,使冷縮管與電纜完全緊貼,同時用半導體自粘帶密封端口,使其具有良好的絕緣和防水防潮效果。高壓冷縮中間頭安裝簡便快捷,不用動火,安全可靠,對電纜本體有持久的徑向壓力,與電纜同“呼吸”,密封防水性能好,保證長期可靠運行;密封性好,采用特制的專用密封膠黏接各連接部位,實現整體密封,杜絕病避免因天氣環境造成的運行事故;安裝簡便,應力錐安裝尺寸加長,允許更大安裝尺寸偏差,減少安裝失誤;抗穢、耐老化、彈性好,具有優勢的耐寒性能,特別使用股高海拔地區、寒冷地區、潮濕地區、煙霧地區及重污染地區。安裝時不用明火,特別適用于礦山、石油、化工場所。
3、制作步驟
3.1 熱處理
3.1.1 將電纜校正擺直位置,按不同使用要求確定將電纜開剝尺寸,開剝電纜外護套,長端剝去800mm,短端剝去600mm。
3.1.2 分別擦洗兩端不少于50mm的電纜護套,把灰塵、油污及其他污垢拭去。
3.1.3 從外護套端口往外留取30mm的鋼鎧,用銅絲捆綁固定,其余剝除。
3.1.4 從鋼鎧斷口往外,留取100mm內護套,剝除其余內護套。切掉填充物,分開芯線。
3.1.5 從芯線頂端向下兩區銅屏蔽層,25mm2―50mm2電纜量取205mm;70mm2―120mm2電纜量取215mm;150mm2―240mm2電纜量取225mm;300mm2―400mm2電纜量取235mm,用PVC膠帶標記,剝除量取的銅屏蔽。
3.1.6 從銅屏蔽層上端留取50mm外半導層,用PVC纏繞標記,其余剝除。在外半導層端口處,用刀剝出450坡口,緊挨端口子絕緣層纏繞3層PVC膠帶,保護絕緣層。用砂紙把坡口打磨光滑,然后解掉PVC膠帶。
3.1.7從各相芯線端下取中間連接線管的一半長度,去掉絕緣層,露導線,在絕緣層斷口處,用刀分別切出450坡口。用砂紙把坡口打磨光滑。用電纜清潔紙擦凈各相絕緣層和銅導線,兩端電纜按相同尺寸相同方式同時開剝完成。
3.2 套入冷縮接頭主體
從開剝長度較長的一端電纜各相分別套入冷縮接頭主體,較短的一端各相分別套入銅屏蔽套網。
3.3 壓接中間連接管,收縮冷縮接頭主體
用壓接管鉗要求分別接各相中間連接管。從一端外半導層向內取15mm,用PVC膠帶纏繞標記,作為一端收縮定位點。從標記起,25mm2―50mm2電纜量取340mm;70mm2―120mm2電纜量取360mm;150mm2―240mm2電纜量取380mm;300mm2―400mm2電纜量取400mm,用PVC膠帶標記,為另一端收縮定位點。
3.4 安裝銅屏蔽網套及內地線
拉開屏蔽套網,套在各相接頭主體外。用砂紙打磨銅屏蔽層,在長端將地線末端插入三芯電纜分叉處,降低線繞包三相銅屏蔽層一周后引出,用恒力彈簧將地線和銅屏蔽網套一起與三芯電纜銅屏蔽扎緊,把地線另一端拉到短端,以同樣方法用恒力彈簧扎緊,在恒力彈簧上纏繞兩層PVC膠帶,保證彈簧不會松脫。
3.5 內部整形
回填填充物,將凹陷處填平,使整個接頭先呈現一個整齊的外形,用PVC膠帶纏繞扎緊。在兩個鋼鎧裝端口之間半重疊繞包防水膠帶。
3.6 連接外地線
用鋸條及砂紙打磨鋼鎧,去掉防銹漆,恒力彈簧把另一根地線固定在鋼凱的一端,并繞在防水帶上面至另一端鋼鎧,并用恒力彈簧固定。在恒力彈簧上纏繞兩層PVC膠帶,用透明PVC膠帶半搭接纏繞一周,末端打結固定。然后搭接約80mm外護套半重疊纏繞第二層防水膠帶至另一端外護套同樣位置。
3.7 安裝鎧裝帶,恢復外護套
帶好乳膠手套,打開裝甲帶外包裝口。包裝打開后的裝甲帶必須在15秒內開始使用,否則將迅速硬化。從另一端搭接外護套100mm半重疊繞包裝帶至另一端搭接護外套100mm,然后回纏,直至將配套的裝甲帶全部用完。完成后必須靜置30分鐘以上方能移動電纜。
3.8 試驗
電纜頭應進行的實驗項目有絕緣測試和直流耐壓試驗。電纜的絕緣電阻值一半不作具體規定,判斷電纜絕緣情況應與原始記錄進行比較,一般三相不平衡系數不應大于2.5。
3.9 施工中的注意事項
3.9.1 交聯聚乙烯電纜絕緣層強度較大,剝切困難,剝切時要小心謹慎,特別是在剝切半導層時,避免傷到線芯絕緣。
3.9.2 冷縮三芯交聯電力電纜中間頭制作前必須對電纜作耐壓試驗,并做好記錄,合格后方可進行中間頭制作。
3.9.3 冬季施工,由于外界氣候惡劣,為確保電纜頭制作質量。制作前要搭設帳篷,確保施工質量。
3.9.4 電纜頭從開剝到制作必須連續一次性完成,防止受潮。
3.9.5 電力電纜容性很大,特別是長電纜在制作前要注意高壓試驗后的電纜放電,以免傷人。
4、質量控制及優點
在制作電纜中間頭時,應注意保持電纜的清潔,同時應盡量縮短制作時間。冷縮頭采用整體預制式緊湊設計,接頭主體由柔軟的液體硅橡膠材料制成,在使用中不會由于電纜的彎曲而形成絕緣死角。
5、效益分析
冷縮電纜中間頭在施工上簡便易行,無需加熱工具,可以節約勞動時間和勞動工具的投入;同時冷縮電纜中間頭具有良好的防水防潮性能,為電纜的長期運行提供了有力的保證。雖然電纜冷縮中間頭價錢較高,但在礦井中使用中間頭,大大減少了敷設整根電纜需要使用的臨時設施,又大大減少了勞動力,也減少了敷設整根電纜所帶來的潛在風險。使用冷縮中間頭,具有良好的推廣意義。
參考文獻:
[1]于景豐.電力電纜實用技術[M].北京:中國水利水電出版社,2006
關鍵詞:電力電纜;故障原因;技術分析
1引言
隨著人民生活水平的提高,高壓電力電纜已經廣泛應用于各個領域。供電正常已經發展為企業運行和人們正常生活的重要條件,高壓電力電纜一旦出現故障,將直接導致整個電力系統的故障,影響企業的正常運轉和人們的正常生活。因此了解電纜的故障原因、快速尋找電纜故障源并解決電纜故障問題顯得尤其重要。
2高壓電力電纜產生故障原因
2.1電力電纜自身的問題
材料本身具有缺陷會嚴重影響電纜的質量,造成高壓下電纜出現故障。一般情況下,材料的缺陷主要分為包鉛或包鋁產生的缺陷、電纜附件制造上的缺陷、絕緣材料管理維護不善造成的缺陷三個方面。包鉛或包鋁產生的缺陷主要表現為紙絕緣上的裂紋、損壞、破口以及重疊間隙等。鑄鐵件制造不完美,造成砂眼、電纜的各個組件質量不合格或不按規定組裝等都屬于電纜附件制造上的缺陷。絕緣材料管理維護不善往往會造成材料受潮和老化,從而影響電纜的中間頭和終端頭質量。
2.2電力電纜過熱
造成電纜過熱的原因有很多種,既有內在原因又有外在原因。高壓電力電纜的特點是會長時間運行,高壓電力電纜在上時間負載情況下回造成過熱,從而出現故障。在日常生活中,如果電壓不穩定,有高壓突然竄入或電壓選擇不合理都容易造成電纜局部過熱,使絕緣碳化而故障。若電纜安裝于密集區域、隧道等通風不良處,都會導致電纜過熱而加速絕緣損壞,尤其是高溫天氣時,電纜熱量不能及時散失,增加了高壓電力電纜的安全隱患。
2.3電力電纜的機械損傷
大部分電力電纜故障皆是因為機械損傷,有些輕微的機械損傷并不能立刻導致電力電纜故障,往往很長時間才反應出來,不易被人察覺是一個很大的安全隱患。常見的機械損傷有直接受外力作用造成的損傷、敷設過程造成的損傷、自然力造成的損傷以及安裝過程造成的損傷四種。第一種損傷主要是指電纜直接遭受外力作用,如挖土、超重等造成的電纜誤傷,運輸過程中車輛振動造成包裹電纜的鉛或鋁裂損。第二種是指電纜承受不住過大的拉力和彎曲力,而使電纜保護層損壞。第三種是指電力電纜長時間鋪設后在自身重力作用下產生的自然變形造成的損傷。第四種是指安裝電纜的過程中對電纜施加的力過大而造成的損傷。
2.4電力電纜絕緣老化變質
電力電纜的壽命是有限的,因為在自然條件下電力電纜隨使用時間的延長會逐漸老化,從而出現故障。造成電力電纜老化的原因有多種,一是在電場作用下逐漸老化,絕緣材料長期受電場影響,會使絕緣材料內部產生游離,從而減低絕緣材料的絕緣性。二是在晶化作用下逐漸老化,絕緣材料和保護層長期遭受外力和內應力會逐漸老化,表現為保護層龜裂受潮而降低電力電纜的絕緣性。三是在自然環境下受到腐蝕而老化,導致絕緣層開裂或穿孔。四是在水分和化學作用下老化,主要是因為絕緣介質在水的作用下發生電離,使絕緣性下降。
3高壓電力電纜故障的測尋方法
尋找高壓電力故障源的方法必須與故障性質相適應,不能盲目的選擇測尋方法。在粗測前必須首先確定故障的性質和發生故障的原因,這樣才能在最短的時間內找到故障源,同時不損壞檢測設備,因為不當的測尋方法會損壞測試儀器。主要是確定故障電阻是高阻還是低阻;是否為短路斷線,是單項還是多項等。
3.1測聲法
測尋高壓電力電纜故障源顧名思義,測聲法是根據聲音來尋找故障源的一種方法。故障時,電力電纜會發出不同的聲音。測聲法主要適用于因電纜的線芯發生閃絡放電而出現的故障。使用測聲法尋找故障源需要準備直流耐壓的相關設施工具,因為測量過程中需要使高壓電力電纜中的電容器的電壓值達到要求,這些設備可以對電纜中運行的電容器充電,當電壓值達到要求后,檢測設備的放電間隙就會給故障位置的線路放電,進而對絕緣層放電,從而發出滋滋的聲音。當電纜設置在平地上時可以直接用測聲法尋找故障源,但當電纜敷設于地下的時候必須采取相應的措施保障工作人員的人身安全。
3.2電容電流法
測尋高壓電力電纜故障源高壓電力電纜在運行過程中,電容存在于線芯對地和相鄰線芯之間,并均勻分布于電力電纜中,而且電容量隨電纜長度的增大而增加,電容電流法可以根據以上規律準確的測出電力電纜的故障源。用該種方法尋找故障源需要準備一個交流毫安表、一個電壓表和一臺單項調節器。檢測過程中需要測量電纜每一項的芯線電容電流值,通過計算故障線芯和運行正常線芯的電容電流值的比值即可大致判斷故障源的位置。運用電容值得計算公式可以得到相應的結果,實際上電容電流的比值就是電纜線芯故障位置的電容量和正常芯線電容量的比值。
4高壓電力電纜的故障的預防策略
高壓電力電纜故障不僅影響人們正常的工作和生活,而且給人們帶來了巨大的安全隱患。為了提高電纜運行的安全性和穩定性,同時保證人們的人生安全,需要故障診斷人員采取相應的預防措施預防電纜故障。在實際電力電纜管理工作中要加強電纜的日常維修,增加電纜安全檢查次數,尤其是故障位置的電纜,記錄并歸檔各項參數。同時加強公司各部門的工作交流,明確電纜的施工位置及注意事項,避免在施工中損壞電纜。結語高壓電力電纜是電力系統的重要組成部分,一旦出現問題,會造成整個電力系統故障,影響正常的工作和生活。而且電纜在長時間使用下很容易發生故障,由于產生故障的原因有很多,尋找故障源有一定的難度。因此分析和研究高壓電力電纜的故障原因和測尋方法對快速找出故障源,消除故障,提高電纜運行的安全性和可靠性有很重要的意義,
參考文獻:
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