發(fā)布時間:2023-06-30 16:06:30
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關鍵詞:電力電纜;故障探測;預防措施
電力電纜具有施工方便、安全可靠的優(yōu)勢,在現(xiàn)代電網(wǎng)尤其是城市電網(wǎng)中得到了日益廣泛的應用。但是,電力電纜一般都鋪設在地下管道中,一旦出現(xiàn)故障查找和確定故障點位十分不便。當前經(jīng)常使用的離線定位技術雖然比較成熟,然而故障定位比較費時,往往會給給用戶造成很大的不便。隨著技術的不斷發(fā)展,各種在線故障定位技術逐步趨于成熟,而合理選擇故障探測方法也就備受電纜運行人員的關注。
一、電力電纜故障分類
要想在電力電纜發(fā)生故障時迅速找到故障位置,快速進行搶修,保障對電力用戶的供電,首先要清楚電力電纜常見的故障類型。現(xiàn)階段,電力電纜的常見故障類型主要包括以下幾種:
1.機械性損傷
根據(jù)多年的經(jīng)驗,這種故障在電力電纜故障中所占的比例最大,一般會占到故障總量的半數(shù)以上。此類故障主要是由于電纜受外力作用產(chǎn)生損傷繼而引發(fā)的故障。特別是某些機械性損傷比較輕微,并不會立即發(fā)生故障反應,但是在數(shù)月或數(shù)年之后才逐步發(fā)展為故障。
2.絕緣受潮
由于城市的電力電纜多布設于地下管道中,由于受到長時間潮濕環(huán)境的作用,易使電纜的絕緣度降低,進而引發(fā)故障。
3.絕緣老化
電纜的絕緣材料老化一直是電纜制造領域的難題。特別是在惡劣自然環(huán)境中的電纜,其絕緣老化速度會明顯加快。由于絕緣老化引發(fā)的故障多見于長時間使用后的電力電纜線路中。
4.設計或制作工藝不良
由于電力電纜的質量低劣或實際施工中偷工減料造成電力電纜達不到設計標準而誘發(fā)的故障。
二、電力電纜故障的探測方法
依據(jù)上述電纜故障的類型,國內(nèi)外形成了各種不同的故障探測與測試方法。但是這些方法的基本步驟是大致相同的。一般來說,首先要進行故障診斷,初步確定故障的類型;然后根據(jù)診斷結果,進故障定位,初步確定故障發(fā)生的大致部位;最后,再進行故障點的精確定位。具體而言,電力電纜的故障探測方法主要由以下幾種:
1.電橋法及低壓脈沖反射法
這種方法曾經(jīng)是電力電纜故障探測的重要方法。這兩種探測方法的優(yōu)勢在于對低阻線路故障的探測較為準確,但是對高阻電路就不太適合了。有部分技術人員用這兩種方法進行高阻故障探測時,通過加大電流的方式燒穿絕緣,以實現(xiàn)降低線路電阻的目的。這樣做的弊端在于對電力電纜的完好部分也會產(chǎn)生不利影響。因此,為了解決電纜線路的高阻故障,技術人員提出了高壓電流閃測法,并在實際探測中得到了廣泛應用,但是這種方法需要技術人員的經(jīng)驗輔助,降低誤差一直是這種方法技術革新的關鍵點。
2.二次脈沖法
二次脈沖法的原理是通過低壓脈沖和高壓發(fā)生器,在故障電纜線路中發(fā)射沖擊脈沖并在故障處產(chǎn)生一個電弧。在電弧產(chǎn)生的瞬間,會在儀器內(nèi)部發(fā)射出一個低壓脈沖,這個脈沖到達電纜故障處時會造成短路,短路產(chǎn)生的反射波會被記憶在儀器中。在電弧過后,在發(fā)射一個低壓測量脈沖,這個脈沖會通過故障點到達電纜末端,并誘發(fā)一次開路反射。最后,將上述兩次低壓脈沖的波形進行對比即可準確獲知故障點的部位。電纜故障探測儀會根據(jù)上述原理自動匹配,然后判斷和計算出故障點的距離。二次脈沖法在電纜故障探測領域的應用使高阻故障判斷與低阻故障判斷同樣簡單,因此得到了廣泛應用。
3.基于零序直流原理的電力電纜故障檢測
此故障檢測方法的基本原理是,當電網(wǎng)正常工作時各分支線路的零序直流的數(shù)值極小,一般不超過0.5mA,如果電網(wǎng)運行中發(fā)生單相接地故障,該分支線路中的零序直流將迅速增大,一般可達到50mA左右。因此,零序直流的迅速增大可以作為電纜線路接地故障的重要判斷指標。基于上述原理,我們可以在電纜線路各個支路的出線短監(jiān)測零序直流的大小,一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障就可循序鎖定故障支路,然后再利用上節(jié)提到的二次脈沖法對故障點位進行精確定位,并迅速排除故障。
三、電力電纜故障的預防
電力電纜是城市電網(wǎng)的重要組成部分,其完全運行對電網(wǎng)的正常工作具有重要意義。因此,電網(wǎng)管理和維護人員不僅要能夠迅速進行故障定位和排除故障,還要積極進行電力電纜故障的預防,其具體措施包括以下點:
1.加強電力電纜的反外損失工作。
由第一節(jié)的分析可知,電力電纜故障中由一半以上是由于機械外力損傷造成的。因此,一定要加大巡查力度,將電力電纜的外損幾率降到最低。具體而言,電力公司要制定和完善地下管線的巡查制度;加強對監(jiān)護員的培訓和考核制度;在巡查過程中發(fā)現(xiàn)有違章情況應及時整改。
2.做好日常維護
電力公司要加大電力電纜的日常維護工作,保證電纜線路經(jīng)常處于最佳工作狀態(tài),此外,很多電力電纜的故障都是人為操作因素引發(fā)的,因此要加強操作人員的培訓,提高他們的責任心和專業(yè)技術水平,避免在工作的不規(guī)范操作和誤操作,提高電網(wǎng)運行的可靠性。
3.重視電力電纜的通道選擇
城市的電力電纜均布設于地下管道之中,通道選擇是否合理是影響電纜安全運行的重要因素。由于土壤的成分、酸堿度和含水度對電力電纜的影響極大,因此施工前必須對通道所處的土壤環(huán)境進行分析,盡量避開對電力電纜有較強腐蝕作用的土壤環(huán)境。
4.積極進行電力電纜新材料的開發(fā)和利用
在以前,電力電纜主要采用油質絕緣。其優(yōu)勢是制作工藝簡單、成本低、壽命長,因此曾經(jīng)占據(jù)了電纜市場的主要份額。但是這種電纜的缺點也十分明顯:絕緣油容易流通,并對電纜的安全運行構成潛在威脅。隨著交聯(lián)聚乙烯電纜的出現(xiàn),油質絕緣迅速被淘汰。因此,我們必須重視電力電纜制造領域的新材料研發(fā)和應用,通過供給性能更優(yōu)越的電力電纜,提高電網(wǎng)的安全系數(shù)。
四、結語
電力電纜故障的種類繁多,原因復雜多樣,探測和故障定位極為困難。因此,在電網(wǎng)運行過程中,要從更新故障探測方法和加大故障預防力度兩方面同時發(fā)力,依靠高素質巡查人員的努力工作,方可將電力電纜的故障率降到最低水平。
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關鍵詞 電力電纜;故障;預防措施
中圖分類號TM7 文獻標識碼A 文章編號2095―6363(2017)03―0037―02
隨著科學技術的飛速發(fā)展,電力電纜應用越來越廣,現(xiàn)在的電纜大多埋于地下,占用空間小,安全性高,但是一旦發(fā)生故障,就會給工作人員帶來很大的麻煩,并且影響整個電網(wǎng)的運行,為了降低電力電纜故障發(fā)生率,分析電纜發(fā)生故障的主要原因,并且能夠對這些故障做出有效地預防措施,對發(fā)現(xiàn)的問題進行及時地解決,有效預防意外事故的發(fā)生。所以,認清電纜故障發(fā)生的原因及防范措施對整個電力行業(yè)以及人們的生活具有迫切的現(xiàn)實意義。
1電力電纜發(fā)生故障原因
導致電力電纜出現(xiàn)故障的原因有很多,并且通常都是多個因素共同作用所導致的。如果不能夠合理的處理,那么就可能會使得電氣事故發(fā)生較為頻繁,為企業(yè)以及人們的生活帶來極大的損害。所以,對電纜事故產(chǎn)生的原因進行分析是必不可少的,通過對各種電纜故障的分析與總結,總的來講導致故障的原因有以下的幾種。
1)材料質量缺陷。電力電纜所采用的材料的質量將會對電纜的正常運行產(chǎn)生直接的影響,其材料質量缺陷主要分為3個方面:一是電纜材料缺陷主要是電纜本體產(chǎn)生的缺陷,如紙絕緣上的損壞裂紋、破口、損壞等,或者絕緣層內(nèi)有氣泡、雜質等;二是電纜附件工藝制作的缺陷,主要是電纜接頭質量的缺陷,如制作不完美,組件質量差或組裝不合格等;三是絕緣材料管理維護不善造成的缺陷。
2)機械損傷。57%的電力電纜故障來自機械損傷,常見的機械損傷主要有一下的4種:一是直接外力帶來的損傷,例如當今城市建設相當頻繁,在建設的過程中,挖土等各項操作都可能會導致電纜受到外力損傷;二是在敷設的過程中受到的損傷,例如電纜在敷設過程過度彎曲導致絕緣保護層受到損壞,過大的拉力也會導致中間接頭被拉斷等等;三是各種自然的原因導致的損傷,例如土地沉陷、滑坡等所產(chǎn)生的過大拉力都可能會導致中間接頭或者是電纜的本體出現(xiàn)斷裂,溫度過低也會對導致電纜或附件凍裂等;四是安裝過程造成的損傷,如安裝過程中對電纜拉力過大造成的損傷。
3)過熱。引起電纜過熱的原因有很多,既有內(nèi)因,又有外因。電纜長期在電和熱的作用下負荷運行,從而導致其表面溫度升高,引起絕緣層老化變質,從而出現(xiàn)故障。當電纜安裝在比較密集區(qū)域或者隧道等通風不良處,都將導致電纜過熱,從而電纜的整體絕緣強度下降,進而出現(xiàn)故障;電壓不穩(wěn)定也容易導致電纜局部過熱,絕緣層碳化導致故障;油紙電纜因過熱而引起絕緣干枯,甚至一碰就碎;高溫天氣導致電纜熱量不能及時散放,從而增加電纜的安全隱患。
4)絕緣受潮。絕緣受潮這種情況通常都是發(fā)生在電纜的終端接頭處,導致這種情況出現(xiàn)的原因主要有制作工藝不好,例如中間接頭與終端接頭的密閉性不足導致水分的侵入,使電纜護套被腐蝕等等。這些都會讓電纜的絕緣強度明顯下降,進而出現(xiàn)電纜故障。
5)絕緣老化變質。電力電纜的使用壽命是有限的,當絕緣材料使用一定年限后,會導致絕緣材料老化變質從而引發(fā)故障。電纜老化的原因是處于通電狀態(tài)下的電纜內(nèi)部氣體出現(xiàn)游離,電纜內(nèi)部的介質氣體經(jīng)過電解會產(chǎn)生臭氧,長時間工作會腐蝕電纜,導致電纜絕緣老化變質。目前有很多電力公司為節(jié)約成本,將多根電纜鋪設在同一條電纜溝內(nèi),導致長時間工作產(chǎn)生大量的熱量不能及時散失,從而導致電纜老化變質。特別是高濕高溫的夏季,電纜很容易因為電纜超負荷運行溫度過高而擊穿電纜接頭位置。
6)酸堿腐蝕。電纜長期存在有酸堿作業(yè)的區(qū)域,電纜鉛鋁和鎧裝會被酸堿物質腐蝕,從而導致電纜故障。2故障預防措施
1)選擇合適的電纜種類。很多電力企業(yè)選擇成本低、技術發(fā)達、使用壽命長的油紙絕緣電纜,但其特別容易流出絕緣油,對電纜的絕緣性能造成影響。而目前應用較為廣泛的是交聯(lián)聚乙烯電纜,其不僅能耐高溫,允許較高場強,而且不受高落差限制。和油紙絕緣電纜相比,交聯(lián)聚乙烯電纜允許長期載流量也較高,這完美的體現(xiàn)了它的優(yōu)點,目前應用較為廣泛。隨著科技進步,不斷有新型電纜出現(xiàn),比如有一種特種抗壓電纜,護層與金屬纜芯之間填充有液態(tài)劑層,抗壓性能很好,這樣在施工工地,當汽車軋過電纜時,能夠足夠抗壓而不被軋斷。
2)改進電纜制作工藝。規(guī)范操作電纜終端頭、中間接頭的制作工藝,確保電纜中間接頭、終端接頭的密封良好,做到防潮工作。導致電纜漏油的一個關鍵因素是電纜終端制作工藝的不合格,而環(huán)氧樹脂電纜終端具有密封性能好、耐壓強度高、化學性能可靠、吸水率低、與金屬粘結力強,采用這種電纜終端時,可以有效解決電纜接頭密封性等問題,最終提高電纜的絕緣性能。
3)注重選擇電纜通道。電纜通道周圍的環(huán)境直接影響著電纜的運行狀態(tài),若電纜周圍的環(huán)境中存在大量的酸堿溶液、氯化物等化學物質,這將嚴重威脅著電纜的安全,所以,在安裝電纜選擇電纜通道時,應對附近的環(huán)境和土壤做分析檢測,選擇正確的電纜通道才能減少電纜被腐蝕而導致的故障。
4)加強日常電纜維護。根據(jù)電纜導體的允許環(huán)境溫度、敷設條件、各部分的損耗和熱阻、并列回路數(shù)等條件計算出電纜線路的載流量,運行中對載流量進檢查并記錄,時刻掌握電纜的運行狀況,以免造成電纜因過負荷而導致的電纜絕緣受損。此外,技術工作人員應定期檢查地下的電纜并記錄檢查結果。
5)加強培訓和監(jiān)督。對電纜敷設施工人員進行全方位的業(yè)務素質和技術培訓,同時加強對施工現(xiàn)場的管理監(jiān)督,及時發(fā)現(xiàn)問題并能夠解決問題,杜絕不符合標準的施工作業(yè),確保電力電纜的安裝質量符合相關標準。
【關鍵詞】電纜 故障原因 預防措施
近些年來,隨著高鐵建設的大力發(fā)展,電力電纜在鐵路供電線路中的應用數(shù)量與日俱增,電力電纜的運行狀態(tài)在一定程度上決定著鐵路供電質量和供電的安全性。因此如何做好電力電纜故障預防性工作,減少供電故障發(fā)生概率,提高供電可靠性,一直是供電人員努力的目標。
1電力電纜故障原因
無論在生活還是生產(chǎn)中,電纜故障都具有很大的危害,輕則導致停電停產(chǎn),重則導致觸電造成人員傷亡,甚至還可以引起火災,后果相當嚴重。因此,定期對電力電纜進行檢查,及早發(fā)現(xiàn)電力電纜的運行隱患并加以消除是保證電力電纜安全運行、防止電纜故障發(fā)生的重要措施。電力電纜按照導致事故原因可以分為外部因素和內(nèi)部因素。外部因素主要是機械損傷造成的,內(nèi)部因素主要是由絕緣老化變質導致的。
1.1機械損傷
機械損傷主要是指電纜敷設過程中因拉力過大或彎曲過度而導致絕緣和護層的損壞,以及施工和交通運輸中直接受外力作用而造成的誤損傷等。從目前造成故障的原因來看,機械性損傷多數(shù)是由于工作人員在電纜安裝過程中未能嚴格按標準施工,或安裝后再次臨近電纜施工時粗心大意引起的。主要由以下幾種:
(1)直接外力破壞。如: 在城市建設、交通改造施工中,開挖敷設地下管線,打樁、頂管時誤傷電力電纜。
(2)施工工藝拙劣和不按技術要求敷設電纜導致電纜故障。如電纜彎曲過度損傷絕緣層、屏蔽層;電纜剝切尺寸過大、刀痕過深。在潮濕的氣候條件下做接頭,使接頭封裝物內(nèi)混入水蒸氣,經(jīng)過一段時間后形成閃絡性故障。
(3)外部環(huán)境變化導致的損傷。因熱脹冷縮使電纜管口、支架處的電纜外皮磨破。電纜穿越公路、鐵路及高大建筑物時,由于地面的下沉而使電纜垂直受力形變,導致電纜鎧裝、鉛包破裂甚至折斷而造成故障。電纜固定不牢固或安裝不規(guī)范,車輛通過有晃動導致電纜外皮與支撐或其他物體相互摩擦損壞形成故障。
(4)絕緣受潮。絕緣受潮是造成電纜故障的主要原因之一,通常表現(xiàn)為絕緣電阻低,泄漏電流大。造成絕緣受潮的原因有以下幾方面:
①中間盒或終端盒的結構不嚴密,或密閉工藝不良,有縫隙會導致受潮,絕緣性能降低。
②電纜護套被異物刺穿,或被化學腐蝕,電解腐蝕等,導致保護層失效。
③電纜本身存在質量問題,制造電纜包鉛(鋁)時留下砂眼和裂紋等缺陷。
尤其是電纜夾層、電纜井、箱變基礎中、橋梁段電纜槽排水不暢,中間頭長期浸泡在水中,如果中間頭制作工藝不良或外護套損傷,造成主絕緣下降并擊穿。
1.2絕緣老化變質
電纜長期在電和熱的作用下其物理性能會變化,導致絕緣性能下降。尤其是過負荷運行時,電纜的溫度會隨之升高,在炎熱的夏季,電纜的溫升常常導致電纜薄弱處或接頭處被擊穿。
2針對電力電纜故障的預防措施
2.1合理選擇電纜路徑
電纜敷設路徑的選擇是保證質量的關鍵,電纜路徑的選擇需要遵循如下的幾項原則:一是要盡量避開城市建設、交通改造等需要經(jīng)常動土容易受外力損傷的區(qū)域;二是要嚴格控制的電纜路徑通過公路、橋梁的次數(shù);三是要充分考慮電力電纜工程排水功能的需要,根據(jù)實際需要來選擇合適的排水方式。
2.2加強施工管理
(1)電纜的敷設。電纜敷設質量不合格,敷設施工操作的不規(guī)范,會比較容易造成電纜保護層的破損以及電纜的機械損傷等。在鐵路電力電纜工程的施工過程中,如果電力電纜的轉彎角度過大,可能導致導體內(nèi)部的機械受損,然而機械受損問題由于受到電纜絕緣層的掩蓋而不能被發(fā)現(xiàn),這樣一來,內(nèi)部發(fā)生機械損傷的導體,在運行的過程中會因溫度增加而導致該處電纜絕緣層絕緣強度的削減,從而容易引發(fā)電纜故障。因此,在鐵路電力電纜工程的施工過程中,要控制好電力電纜的轉彎角度,盡量能夠讓電纜處于自然彎曲狀態(tài),杜絕因電力電纜的轉彎而造成的機械性損傷問題的出現(xiàn)。
電纜敷設時一定要確保電纜敷設前后做好電纜外護套的檢查工作,同時還要檢驗電纜兩端是否受潮,另外還要對電纜導體的通斷情況以及電纜相相、相地之間絕緣情況進行嚴格的檢測。電纜的敷設要排列整齊,有必要的話需要進行加固操作,而且要求并列敷設的電纜之間的距離滿足相應的規(guī)范要求。
(2)電纜終端頭和中間接頭的制作。電纜終端頭和中間接頭作為整條電纜絕緣強度最低的地方,是電纜故障最容易出現(xiàn)的地方,所以應在電纜終端頭和中間接頭的地方預留足夠的電纜來預防電纜事故的發(fā)生。其次電纜終端頭和中間接頭處所選用的絕緣材料應滿足相應的技術指標要求。再有電纜事故的發(fā)生多數(shù)是由于電纜終端頭和中間接頭處電纜因密封不良,隨著潮氣的侵入而造成該處電纜絕緣程度的降低而引發(fā)的。因此在電纜敷設的過程中一定要注意這些特殊位置以及其他相關設備的防潮問題。還有就是施工中剝電纜時,要小心仔細,特別是剝半導體層時,不得劃傷主絕緣及半導體層,必須嚴格按照規(guī)程要求施工。電纜頭的接地屏蔽線與電纜屏蔽層要采用錫焊焊接,不得使用纏繞壓接方法,以保證電纜安裝牢固,接觸良好。在安裝電纜頭時,一定做好密封和防潮,防止雨水進入。最后,對于施工人員,要加強培訓提高工藝水平和責任心,嚴格按照施工標準、要求施工。
(3)按標準試驗電纜。在電力電纜工程施工后還需要按相關的規(guī)定進行交接試驗及運行監(jiān)督預防性試驗。檢查安裝敷設過程中是否損傷了電纜;在電纜運行中定期進行試驗,監(jiān)視電纜運行中質量變化情況,以便及時維修、更換、保證正常供電。
2.3注重日常運行檢查
直接外力破壞是造成近些年鐵路電力電纜故障的主要原因,電力電纜運行質量受外力破壞的影響正在呈逐年上升的趨勢。為了防止路外野蠻施工帶來的危害,要加強電纜線路的運行管理。要求對電纜線路勤巡視,細檢查,按時進行溫度測量,防止因電纜頭過熱而引發(fā)電纜故障。
2.4充分利用電纜在線監(jiān)測技術
目前對電力電纜的管理還處于計劃檢修階段,一般采用定期巡視的方法對電纜的運行狀況進行檢查。從經(jīng)濟角度和技術角度來說,計劃檢修都有很大的局限性,例如定期試驗和檢修造成了很大的直接和間接經(jīng)濟浪費,許多絕緣缺陷和潛在的故障無法及時發(fā)現(xiàn)。如何保證電纜不因過載、過熱等情況突發(fā)大的運行安全事故,僅靠大量增加運行人員數(shù)量來應對電力隧道的迅速增長和管理壓力已經(jīng)不現(xiàn)實,采用現(xiàn)代化的技術手段來提高電纜運行維護水平是當務之急。
(1)在線監(jiān)測電纜負荷電流,防止過負荷運行。電纜超負荷運行,會導致溫升增加,加快電纜絕緣老化,易使電纜絕緣薄弱處(如接頭)發(fā)生擊穿事故,大大降低電纜壽命。因此,應根據(jù)電纜敷設方式、運行條件、環(huán)境溫度、并列條數(shù)對電纜長期允許載流量進行校核并作出規(guī)定。運行中對電纜載流量進行測量實時監(jiān)測,確保其不超過規(guī)定值,避免長期過負荷運行造成的電纜故障。
(2)實時監(jiān)測電纜溫度,防止電纜過熱。電纜故障發(fā)生常伴隨著局部溫度的升高。安裝溫度監(jiān)測裝置,實時反映電纜的溫度狀況,有利于了解電纜的運行狀況,防止電纜過熱,及時發(fā)現(xiàn)電纜隱患,避免故障發(fā)生。
(3)局部放電監(jiān)測。交聯(lián)聚乙烯電纜在故障前,有明顯的局部放電特征信號。通過采集不同的局部放電特征信號,分析信號中攜帶的電纜老化信息,即可判斷電纜老化狀態(tài)。同時根據(jù)數(shù)據(jù)庫,做出可靠地判斷,達到評估電纜老化狀態(tài)和剩余壽命的目的。
(4)接地電流監(jiān)測系統(tǒng)。可以對電纜的護套電流的波形、幅值大小進行監(jiān)測和報警,對電纜護套的歷史電流進行取樣存盤,并通過電流曲線分析其性能的變化,實時監(jiān)測電纜的運行狀態(tài),達到預防電纜故障的目的。
【關鍵詞】電力電纜;故障診斷;防范
前言
近幾年來,隨著技術水平的提高,電力電纜在電力系統(tǒng)當中的地位也不斷增高。但是,在電力電纜的實際運行當中,因為自然界力量、人為力量以及電纜自身所存在的缺陷,常常導致各種故障的發(fā)生。如果不能針對該種故障做出相應的解決措施,勢必會造成巨大的財產(chǎn)損失。因此,我們要掌握電力電纜常會出現(xiàn)的幾種故障,知道其出現(xiàn)的原因,并對其進行防范。
1 電纜故障分類
根據(jù)故障責任可以將故障劃分為:人員的失誤、設備自身的缺陷、自然災害、電纜的正常老化、外力破壞等等。
根據(jù)故障的性質也可以將其進行分類:
(1)低阻故障:電纜一芯或數(shù)芯對地絕緣電阻或芯與芯之間絕緣電阻低于10ZC(ZC為電纜特性阻抗,一般不超過40?)時,對于具有良好的連續(xù)性能的導體,通常稱作低阻故障。10ZC并不是一個確定的值,只是在脈沖反射技術在應用過程中的一般經(jīng)驗值;
(2)高阻故障:電纜數(shù)芯或者一芯對地絕緣電阻或者芯和芯之間的絕緣電阻比正常值低了很多,但是也比10ZC高,而且導體有良好的連續(xù)性的稱作高祖故障;
(3)斷線故障:電纜的各個芯的絕緣都比較好,但是因為有一芯或者幾個芯出現(xiàn)不連續(xù),稱為斷線故障;
(4)泄露性故障:此種故障是高阻故障的一種極端表現(xiàn)。在對電纜進行預測試的時候,泄露的電路會根據(jù)電壓的增高而升高,直到其值超過了允許值,此時的測試電壓還與額定的電壓有一定的距離,就將這種高阻故障稱為泄露性故障。
2 電力電纜故障發(fā)生的原因
電力電纜的生產(chǎn)、鋪設以及附件、運行的環(huán)境和電纜的運行狀態(tài)有著密切的聯(lián)系,在任何一個細節(jié)上面出現(xiàn)了疏漏,都會為電纜的正常運行買下一個安全隱患。在此,總結出幾個電纜發(fā)生故障的原因。
2.1 機械損傷
故障當中,機械損傷的故常是最常見的,所占故障的比重也是最大的,這種故障容易被分別,而且絕大多數(shù)會造成停電。引起機械損傷的原因有如下幾種:
(1)因為受到了外界力量比如地下管線的施工、打樁等誤傷了電纜,造成其被破壞。
(2)施工的損傷,比如機械的牽引力太大,從而拉斷了電纜,電纜因為彎曲程度過大而破壞了其絕緣側;電纜的刀痕過程等損害。
(3)自然損傷,比如在電纜兩頭的絕緣膠因為膨脹而導致外殼被脹裂,或者電纜的保護套被撐壞;因為土地的沉降導致電纜被拉斷;大量的汽車或者其它設備的頻繁的振動,造成了電纜被破壞。
2.2 絕緣受潮
絕緣受潮也是電纜經(jīng)常發(fā)生事故的原因所在,其占故障率的百分之十三。該種故障會在滯留耐壓和絕緣電阻的測試當中被檢查出來,其表現(xiàn)形式是絕緣電阻的降低,泄露電流的增加。絕緣受潮產(chǎn)生的原因有幾下幾種:
(1)因為電纜的兩端或者中間部分的密封不嚴。
(2)電纜的制造工藝不精,電纜的保護層出現(xiàn)了裂縫。
(3)電纜的保護層被硬的物體所刺穿。
2.3 絕緣的老化
因為電纜的絕緣層在長期的熱量和電力的影響下,其物理屬性也會發(fā)生變化,從而導致其絕緣的強度和介質的損耗也會增大,從而導致絕緣的老化,其在故障率百分之二十。引起絕緣老化的原因有如下一些:
(1)對電纜的選擇不正確,導致電纜不能長期在一定的電壓下工作。
(2)電纜因為靠近熱源,導致電纜整體和局部都會因為長期受到熱量的影響,出現(xiàn)了老化。
2.4 過電壓
理論上來說,電力電纜不會因為受到雷擊或者其他的沖擊而導致過電壓,對其造成破壞,但是在電纜出線了一下集中比較嚴重的缺陷的時候,就會因為過電壓的激發(fā)而導致電纜的絕緣層遭到破壞。
(1)絕緣層內(nèi)部有氣泡、雜志或者絕緣油干枯了。
(2)電纜的內(nèi)屏蔽層有結巴
(3)電纜的絕緣層已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的老化現(xiàn)象。
2.5 電纜運行環(huán)境過熱,超載運行
造成電纜過熱過載的原因有如下的集中:
(1)電纜長期在超負荷的條件下工作。
(2)火災對電纜造成了燒傷。
(3)附近有其它的熱源,長期受到熱量輻射。
2.6 產(chǎn)品自身存在缺陷
電纜是由電纜以及電纜附近所組成的,它們質量的好壞,直接影響電纜能否正常的運行。但是,因為一些施工單位缺乏專業(yè)的技能,在制作電纜的三頭的時候,會出現(xiàn)一些質量問題。這些產(chǎn)品缺陷可以表現(xiàn)為以下幾種:
(1)電纜本身的質量問題。比如保護層當中有雜質或者因為外力作用,存在裂縫;絕緣層里面有氣泡或者雜質。這些缺陷一般很難被發(fā)現(xiàn),通常是要通過對其檢測或者試驗,比如耐壓擊穿試驗,才可以發(fā)現(xiàn)。
(2)電纜附件有缺陷。其具體表現(xiàn)在絕緣管里面有雜質或者氣泡,絕緣管的厚度不均勻,密封層不密封等等。
(3)三頭制作的質量問題。熱縮管收縮出現(xiàn)的不均勻,地線的安裝不牢等等。在預制電纜三頭安裝中也會出現(xiàn)質量問題,通常表現(xiàn)為絕緣套在安裝的時候,剩余應力太大。
與此同時,在電纜線路當中還會有一些利用舊的電纜和附件的情況,雖然節(jié)省了資源,但是設備的正常安全運行卻失去了保障。
3 對電力電纜的故障防范
通過對故障電纜的各種分析研究,總結出了如下的幾種故障防范。
3.1 預防措施
在使用電纜之前,要對電纜做好各項的防范工作。在剝電纜的時候,一定要小心。尤其是在剝半導體層的時候,一定要注意不要破壞絕緣以及半導體層,一定要按照嚴格的程序和規(guī)范來施工;對電纜頭的接地屏蔽線和電纜屏蔽層一定不能用纏繞壓接的方法,該種方法的牢固性不強,接觸也不好,所以應當用錫焊的方法焊接;在進行電纜頭的安裝工作的時候,一定要做好密封和防潮的措施,不能留下過長的導體,以免雨水進去;對電纜線路要將強日常的管理。要經(jīng)常巡視電纜線路,檢查電纜的每一個細節(jié),按時對其溫度進行測量,防止因為電纜頭過度發(fā)熱而引起一系列的電纜故障。
3.2 提高設計的要求
在對電力電纜進行設計的時候,一定要按照本地的電壓來設計,在設計工作開展之前,設計人員應該多次測定本地的電壓,保證測出來的數(shù)值準確,然后挑選超過了測試電壓的電力電纜,這樣次才可以保證電纜在超負荷的情況下,仍然可以正常工作,保證供電的安全。
3.3 對電纜材料的選擇
用電的安全直接影響到了人們的生活質量和財產(chǎn)的安全,所以不能貪小失大,所以所挑選的電纜一定要符合國家規(guī)定的標準,在對電纜的和電纜頭的材料挑選的時候,一定要和該地區(qū)的氣候、空氣質量相匹配,經(jīng)過各方面的測試,才可以保證其運行的時間得到提高,運行的效率能夠增加,確保可以安全用電。
3.4 對施工人員進行業(yè)務培訓,提高他們技術水平
對敷設電纜的施工人員,一定要對其進行技能的培訓,提高他們的業(yè)務素質,沒有相應資質的施工人員不能參與電纜的施工,同時在施工現(xiàn)場,一定要對施工的質量進行監(jiān)督和管理,對于不符合施工規(guī)范的行為要及時制止與糾正,杜絕因為要趕工期而造成施工質量下降,確保電纜的施工符合質量的要求。
3.5 試驗和驗收要嚴格把關
對新裝的電纜的試驗和測試一定要嚴格,如果發(fā)現(xiàn)了問題,一定要及時地解決,對于不符合各項技術指標的電纜一定不能讓其投入運行。
有管轄權的各部門之間一定要相互交流與溝通,對建設單位的審批程序一定要有嚴格的規(guī)范,對施工現(xiàn)場的監(jiān)管要加強,避免在施工過程中因為打樁等工作破壞了電纜。
4 結束語
隨著現(xiàn)在經(jīng)濟地飛速發(fā)展,人們生活水平的不斷提高,對于電力的需求也越來越大。電力電纜對供電質量的影響很大,因此必須分析電力電纜常會出現(xiàn)的幾種故障,對其進行研究,總結造成該故障的各種原因,并且能夠制定出詳細的防范措施。只有這樣,才可以保證供電的穩(wěn)定性。
本建設規(guī)劃方案旨在明確湖北省電力公司輸電線路實訓基地建設的總體思路和戰(zhàn)略目標,力求體現(xiàn)前瞻性、科學性、指導性和可操作性。鑒于其它基地配套設施,為避免重復規(guī)劃,本方案內(nèi)容上兼有培訓中心配套設施的建設規(guī)劃。
第一章 戰(zhàn)略思路與發(fā)展目標
一、戰(zhàn)略思路
1、建立功能齊全的地市級培訓中心;
2、成為國網(wǎng)公司高技能人才實訓基地(輸配電專業(yè));
3、具備輸配電專業(yè)作業(yè)取證資質。
二、建設原則:設施先進、功能合理、師資優(yōu)良、特色鮮明
設施先進:教學設施先進,力爭能滿足500kV以及下各電壓等級真實的運行作業(yè)環(huán)境。有先進的動漫教學、遠程教學等手段。
功能合理:作為地市公司培訓中心,要完善地市各工種技能培訓基本功能,突出作為省公司輸配電線路實識破基地職能作用,完善教學設施設備、食宿、環(huán)境方面配套功能。
師資優(yōu)良:針對各個專業(yè)工種,在公司內(nèi)部選拔、培養(yǎng)優(yōu)秀的內(nèi)訓師;在省內(nèi)乃至全國范圍內(nèi),聘請和專業(yè)工種優(yōu)秀專家、技能能手;依靠三峽大學等高校,提供強大的理論師資。
特色鮮明:以輸配電線路實訓基地為龍頭,完全滿足國網(wǎng)公司對輸配電線路工在線路運行與檢修、帶電作業(yè)、電力電纜的運行維護等各方面的要求。創(chuàng)造與現(xiàn)場相似的作業(yè)環(huán)境、相似的工藝流程,同時在學員的行為習慣、思想素質、服務意識方面創(chuàng)出特色,形成“現(xiàn)場化、復合型、全方面”的鮮明特色。
三、發(fā)展目標
(一)發(fā)展愿景
1、滿足全省輸配電線路工全員輪訓及競賽比武要求;
2、滿足宜昌公司基本工種(輸電線路運行、輸電線路檢修、輸電電纜、輸電線路帶電作業(yè)、配電運行、配電檢修、配電電纜、變電運行(220kV、110kV及以下)、用電檢查、抄核收、裝表接電、電能計量、用電業(yè)務受理、95598客戶服務、農(nóng)網(wǎng)配電、農(nóng)網(wǎng)營銷)技能培訓要求,及其他類型培訓。
(二)階段目標
2011-2012年,完成室外220kV、110kV輸電線路、110kV電纜線路、室內(nèi)配套電纜實訓室、工器具室、材料室、儀器儀表室、帶電作業(yè)工器具室。
2020年遠景目標展望:建成國網(wǎng)公司一流的輸配電線路專業(yè)實訓基地,國網(wǎng)公司一流的地市級培訓中心。
第二章 輸電線路實訓基地建設規(guī)劃方案
一、國網(wǎng)公司和省公司建設要求:
1、輸配電線路專業(yè)實訓基地,建成輸配電線路和電力電纜等實訓室,滿足送電線路工、高壓線路帶電檢修工、配電線路工、電力電纜工、電纜安裝工等工種的技能培訓要求,以及農(nóng)網(wǎng)配電營業(yè)工關于配電線路部分的技能培訓需求。
2、輸配電線路實訓室,建成500kV(不低于本單位管理最高電壓等級)及以下多電壓等級、多形式鐵塔和桿塔以及10kV變臺在內(nèi)的輸配電線路技能實操場地,實現(xiàn)更換絕緣子、修補導線、制作接頭和拉線、附件檢修和安裝、組塔、立桿、架線、基礎安裝、變臺架設等常規(guī)停電檢修培訓功能。
3、電力電纜實訓室,建成包括耐壓試驗儀、電纜故障查找裝置、電纜護層故障測試儀以及主要電纜制作工具等設備在內(nèi)的技能操作場地,實現(xiàn)110kV及以下等級電纜頭制作、電纜安裝、電纜試驗和故障摸查找等培訓功能。
帶電作業(yè)部分:
4、技能訓練設備齊全、狀態(tài)良好,具備《培訓規(guī)范》要求的技師和高級工能力培訓的要求;
5、實訓場地具備50人同時進行技能訓練的工位。
二、室外實訓場建設
本場地應該滿足省公司與宜昌公司輸配電線路工在輸配電線路運行與檢修、帶電作業(yè)、電力電纜運行與維護等方面的技能輪訓與競賽比武活動的要求。
1、220kV完整線路一段(至少4檔),耐張終端2基、耐張轉角1基、懸垂直線1基、懸垂轉角1基;
2、110kV完整線路一段(至少4檔),耐張終端2基、耐張轉角1基、懸垂直線1基、懸垂轉角1基;
3、可拆裝桿塔各一套;
4、10kV與0.4kV同桿架設配電線路一條,水泥桿,不低于12米,桿型包括:終端桿、耐張桿、直線桿、轉角桿、分支桿、配電變壓器臺架;
10kV變壓器臺架不少于2組(6組),終端桿連接電纜線路。
0.4kV至少2個接戶點。
5、10kV電纜實訓線路長度至少100米,路徑至少1個90°轉彎;具有直埋、溝道、管道三種敷設方式;至少兩個接頭工井;戶外一頭接終端桿上桿,另一端接(中置柜、環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱)。
6、110kV實訓電纜線路:長度至少80米,至少一個完整的交叉互聯(lián)段。
三、室內(nèi)實訓室建設
1、輸電線路材料室、工具室、機具室
2、配電線路材料室、工器具室
3、10kV配電所
4、中高壓電纜實訓室
5、低壓電纜實訓室
6、電纜儀器儀表室
7、雜物倉庫
第三章 配套硬件設施規(guī)劃方案
一、國網(wǎng)公司、省公司要求
1、實訓基地具有在線學習、考試視頻點播等功能強大的遠程評選系統(tǒng),具備300人同時在線學習的能力;
2、具備多媒體教學設備,具備遠程監(jiān)控功能,容納20人以上教室不少于3個(不含實訓場所);
3、住宿、餐飲場所能同時滿足100人以上,住宿客房不少于50個標準間,且符合國家相關衛(wèi)生和安全管理要求;
4、有專業(yè)醫(yī)護人員和設施,具備進行基本的醫(yī)療救護能力;校園環(huán)境整潔,綠化覆蓋率不低于20%.
二、培訓需求
湖北省電力公司輸電線路2416人(其中初級工40人、中級工609人、高級工1210人、技師480人、高級技師77人),配電人員約1818人。按國網(wǎng)公司要求每人每年脫產(chǎn)培訓7-10天計算,一年培訓量至少為4萬人次天。
宜昌公司自身培訓量按現(xiàn)行狀況估計:宜昌公司全員3600余人,農(nóng)電工1051人;宜昌公司自身每年4萬人次天。
社會培訓一年估計1萬人次天。估計培訓中心一年培訓量約9萬人次天。培訓中心需按容納400人左右進行設計。
三、辦公綜合樓
新建辦公綜合樓:各類教室、辦公室、會議室、活動室、陳列室、網(wǎng)絡中心等。
四、實訓樓
實訓室30間(人工急救、低壓排故、擋核收、電能計量、錯誤接線、裝表接電實訓室、配電室、用電營業(yè)、安全教育室、低壓導線綁扎、安全工器具、配電線路材料室、配電工器具室、輸電線路材料室、輸電線路工器具室、高壓電纜實訓室、低壓電纜實訓室、電力電纜儀器儀表室、輸電線路儀器儀表室、配電線路儀器儀表室、變電仿真實訓室等21間目前使用的實訓室,還預留9間實訓室),其中大實訓室12間,小實訓室18間。
五、學員公寓
要能同時滿足200人住宿,含標準間和軍事化的4人間。
六、食堂
要有一個可同時滿足150人進餐的大廳和能接納50人的包房。
七、技能廣場
建一個技能競賽廣場,可容納200人開展活動的開、閉幕式。
八、景觀
蘇州園林式景觀布置。
【關鍵詞】電纜附件;終端 GIS終端;中間接頭;油封;尾管;復合套管;應力錐;屏蔽罩
1.110 kV電力電纜附件發(fā)展及現(xiàn)狀
110 kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜附件在10年前基本依靠進口,大都是隨電纜一快進來,外國人做接頭,不讓我們看,我國能對這些附件安裝的人員就很少,更不用說生產(chǎn)了。
隨著110 kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的國產(chǎn)化,進口電纜的比例越來越小,而國內(nèi)電纜附件基本還是空白,一些國外附件生產(chǎn)廠家紛紛和國內(nèi)電纜廠家建立合作關系,共同參與投標。由于110 kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜在做試驗時,需要做水終端,電纜附件的接頭制作的核心操作技術逐漸被一些電纜廠家的試驗人員所掌握,國外附件廠家為了實現(xiàn)利益最大化,把部分電纜廠家的人員培訓成為附件安裝人員。當你對電纜附件有了一定認識后,你會發(fā)現(xiàn)電纜附件的開發(fā)其實就是應力錐的開發(fā),其核心技術是應力錐的設計與生產(chǎn)。隨后國內(nèi)出現(xiàn)了很多具有電纜附件生產(chǎn)能力的廠家,比較早的有長沙電纜附件公司等。
近幾年來,國內(nèi)110 kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜附件的發(fā)展速度很快,出現(xiàn)了一大批具有110kV電纜附件生產(chǎn)能力的廠家。但是在觀念上國內(nèi)很多用戶還不能接受國產(chǎn)附件,另一方面國產(chǎn)附件在質量上也參差不齊,因此目前國內(nèi)生產(chǎn)的110kV電纜附件還未在國內(nèi)市場占主導地位。
2.110kV 電纜附件的結構
2.1終端的應力錐
2.11應力錐的作用
應力錐的主要作用是均勻電纜主絕緣屏蔽末端的場強并加強該處絕緣,在設計時一半采取喇叭型半導電屏蔽錐來均勻電纜主絕緣屏蔽末端的場強,另一半采取絕緣材料來做加強絕緣。有兩點影響應力錐的作用,一是應力錐和電纜的抱緊力,應力錐和電纜之間不應存在間隙,另一個是應力錐的材料可能溶于硅油。
2.12應力錐的材料
應力錐的材料主要有兩種,應用較早的是乙丙橡膠,其優(yōu)點是強度及電性能好,缺點是彈性不夠,需增加機械裝置,使其與電纜抱緊,典型的代表廠家是日本騰倉電纜附件及湖南長沙附件。另一種是新材料硅橡膠,其特點是電性能好,抱緊力好,缺點是與硅油具有相溶性及容易開裂,目前大多電纜附件公司采用這種材料,如日本住友件、美國G&W、瑞士耐克森等及一些國產(chǎn)附件。
2.13應力錐的結構
2.2外絕緣
2.21瓷套
用在戶(內(nèi))外終端上,其標準高度是1410mm,爬電距離是3906mm,具有多年應用經(jīng)驗,質量可靠,目前大多數(shù)附件采用它作為外絕緣,其缺點是有爆炸傷人的危險,結構如圖2所示。
2.22 復合絕緣套管
是一種替代瓷套的新產(chǎn)品,具有重量輕,便于安裝,沒有爆炸傷人的危險等優(yōu)點,其結構是用環(huán)氧樹脂做內(nèi)膽,外面包裹硅橡膠傘裙。
2.3絕緣油
主要有兩種,一種是聚乙戊二烯即通常說的硅油,另一種是聚丁烯油。
2.7尾部處理
3.1中間接頭應力錐
3.2中間接頭壓接管
3.3 中間接頭屏蔽罩
3.4 銅保護殼
銅保護殼的主要作用有兩個,一是恢復金屬護套對應力錐起機械保護的作用,二是由于銅殼里充滿防水膠有防水防潮的作用。
3.5玻璃鋼殼
大多數(shù)中間接頭還配有,其作用和銅外殼相似,外型象船,結構分為上下兩塊,有接地線出線孔和倒膠孔,
4.GIS終端
4.1 與戶外終端的比較
GIS終端結構與戶外終端結構很相似,只在兩個方面不太一樣,一個是頂部連接及密封,另一個是外絕緣。頂部由于要和GIS開關廠家配套連接,其高度及連接方式要受開關廠家限制,不過現(xiàn)在開關廠家都有了標準,其連接方式都相似。由于整個終端裝在充滿六氟化硫氣體的密閉容器內(nèi),所以它的外絕緣長度要比戶外終端的長度少很多,外絕緣都是用環(huán)氧樹脂制作。
4.2 GIS終端的底部處理
GIS終端有充油和不充油兩種,充油的占多數(shù)。不充油通常都采用騰倉那種帶錐托的結構,應力錐和環(huán)氧套用錐托頂緊,充油的底部密封結構和戶外終端類似。環(huán)氧套結構及和應力錐配合如圖20所示。
5.主要國外廠家介紹
5.1美國G&W公司
美國G&W公司的電纜附件進入國內(nèi)較早,不過美國G&W的附件一直沒有中間接頭,直到近兩年才開發(fā)出來。
早期美國G&W公司的附件在結構上與現(xiàn)在差別很大,最主要的差別有兩點,一是應力錐,早期的產(chǎn)品是金屬應力錐,在金屬應力錐之間纏做加強絕緣。這種早期產(chǎn)品,存在的缺點也很明顯,手工纏繞的VDG帶必然存在間隙,對環(huán)境及操作人員的技術水平要求也比較高,很難避免在纏繞VDG帶時混入污物。因此這種產(chǎn)品在我國很快就不再采用,經(jīng)過不斷改進,美國G&W公司現(xiàn)在采用的是性能很好的硅橡膠材料。
美國G&W公司的產(chǎn)品戶外終端和GIS終端都是充油產(chǎn)品,底部油封采用的是應力錐傘裙方式.其GIS的充油方式比較特殊,環(huán)氧套上有兩個油孔,充油時上油孔接油杯,下油孔接手搖泵,把油打入GIS終端內(nèi),直到上油孔接的油杯達到規(guī)定的油量,這是一種比較先進的充油方式,只需幾分鐘便可完成,而有的附件需要幾個小時才能完成。
5.2 日本住友附件公司
進入國內(nèi)市場較早,無干式終端,比較特殊的油封方式,即油止官和尾管的配合的油封方式。
除了終端油封方式特殊外,日本住友公司的中間接頭的擴張也相對復雜,內(nèi)撐管是兩個不銹鋼半圓,可以重復利用,需要一套專用的擴張設備和拔管設備。
住友附件還有一道特殊工藝,在絕緣屏蔽末端涂半導電漆,其他附件大都沒有這個工藝,先涂一遍,用熱風槍吹兩分鐘,再補一遍,然后用熱風槍吹20分鐘。
5.3日本藤倉附件
在我國市場占有量很大,進入國內(nèi)市場也較早,也無干式終端。日本藤倉附件有一個優(yōu)點,就是利用錐托,使應力錐與環(huán)氧套緊密配合,這是它的優(yōu)點,只是安裝時稍微麻煩。
5.4 瑞士耐克森附件
有充油終端及全預制干式終端,瑞士耐克森附件的安裝難度相對較大,主要表現(xiàn)在
1)很多地方需要封鉛,中間接頭封鉛量很大,而且有些不選用玻璃鋼外殼,對封鉛的質量要求比較高。
2)中間接頭應力錐的擴張復雜,需專用擴張設備及拔管設備,這和住友公司相同,不同的是瑞士耐克森是應力錐固定,擴張管插入應力錐,住友附件公司是擴張管固定,應力錐插入擴張管,且耐克森的擴張管是PVC的,也是一次性的。
3)應用帶材較多
4)瑞士耐克森附件的GIS終端的充油非常麻煩,且內(nèi)部的充油管易脫落。它是在底部有兩個油孔,其中一個是排氣孔,在終端內(nèi)部有一排氣管固定在相應高度。充油時,把終端豎直,在充油管上連一長管,管末端接一漏斗,抬高充油管使其處于高位,利用重力進行充油。由于油的黏度大,充油管細小,充油非常緩慢,需數(shù)小時。
瑞士耐克森中間接頭的護層引線是預制的,這安裝起來比較方便。
5.5美國3M公司的附件
【關鍵詞】:電力電纜;設計;故障;綜述
引言
電力電纜是重要的輸配電設備,一旦發(fā)生故障導致線路停電,其所造成的經(jīng)濟損失遠遠超過電纜線路維修的直接經(jīng)濟損失,而且往往帶來很大的社會影響。因此,有關部門應當千方百計做好技術管理工作,確保電纜線路正常運行,盡量避免在運行中發(fā)生故障。
1、電纜線路設計應遵守設計規(guī)范并符合使用要求
1.1電纜選型不當
電纜選型是電纜線路設計的重要內(nèi)容之一。首先,要根據(jù)使用要求確定電纜的額定電壓U/U0(Um)、結構及絕緣水平。其次,應按照敷設環(huán)境選擇電纜的護層結構。有防火要求的變配電站電纜層、電纜隧道、橋架及電纜溝等場所,應選用阻燃型電纜。這些地方電纜密集,如果是非阻燃型電纜,當一根電纜發(fā)生故障燃燒時,可能引燃鄰近電纜,以致造成大批電纜被燒毀的惡性火災事故。
1.2忽視單芯電纜在鐵磁性材料中的能量損耗
(1)交流單芯電纜穿鋼管敷設。《規(guī)范》541條規(guī)定:“交流單芯電纜以單根穿管時不得采用未分隔磁路的鋼管。”這是因為在上述情況下,電纜在運行中由于電磁感應作用,會導致鋼管中產(chǎn)生能量損耗。確有多起這樣的事故案例:在電纜穿越城市道路的工程中,將3根單芯電纜分別穿3根鋼管,電纜投運不久即造成鋼管中的電纜因嚴重過熱而使絕緣擊穿的故障。(2)單芯電纜在鐵磁性材料中的渦流損耗。交流單芯電纜以鍍鋅角鋼為支架,會引起渦流損耗,使支架上出現(xiàn)異常的溫升。因此,往往要求將3根單芯電纜呈緊貼品字形排列,以減少損耗。為了完全避免這種損耗,推薦選用以不銹鋼、鋁合金或高強度復合材料制作的電纜支架。
2、電纜和附件制造必須符合技術標準
2.1原材料質量有問題
按照工廠生產(chǎn)技術要求,原材料應經(jīng)過檢測試驗合格后方可選用,不能使用不合格的原材料,也不能使用次品、等外品等。有保質期限規(guī)定的原材料,不得超保質期使用。
2.2產(chǎn)品生產(chǎn)過程有問題
未按照工廠生產(chǎn)工藝要求,對產(chǎn)品生產(chǎn)過程進行嚴格控制,致使電纜絕緣層塑化不良、焦燒,絕緣層中形成氣泡、含雜質,絕緣層擠包不密實、絕緣厚度不符合要求等。
2.3產(chǎn)品質量檢測有問題
在生產(chǎn)過程中,未按規(guī)定對產(chǎn)品進行質量檢測,或者檢測得到的產(chǎn)品主要性能指標與標準不符。為避免電纜和附件在制造過程中留下隱性缺陷,制造廠生產(chǎn)和監(jiān)督部門應對整個生產(chǎn)流程嚴格把關;電力部門作為產(chǎn)品使用單位,對用于重要線路的訂貨,在與制造廠協(xié)商一致的情況下,應派遣工程技術人員駐廠監(jiān)造,在生產(chǎn)廠對產(chǎn)品的例行試驗、抽樣試驗及出廠試驗進行監(jiān)督。
3、電纜和附件安裝必須符合相關技術標準
電力電纜故障大多數(shù)是因安裝或運維方面出了問題而造成的。因此,對這兩個環(huán)節(jié)應特別加以關注。
3.1安裝不良導致電纜故障
電纜安裝一般包括電纜驗收、纜運輸、土建工程、電纜敷設、電纜附件安裝、電纜試驗等六項內(nèi)容。在電纜和附件安裝過程中留下隱性缺陷,或使電纜受損,以致日后引發(fā)電纜故障的情況,常見的有以下幾種。(1)在進行電纜接頭作業(yè)時,環(huán)境不符合要求,如濕度高、灰塵多等,導致接頭絕緣水平下降。(2)未嚴格按照工藝程序操作,或安裝技工技術不熟練,導致出現(xiàn)諸如電纜屏蔽層和絕緣層未按規(guī)定尺寸剝切,絕緣表面半導電層未清除干凈等情況。
3.2預防措施
(1)加強專業(yè)管理,規(guī)范施工流程。切實貫徹GB50168―2006《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》、有關工藝規(guī)程,以及施工企業(yè)編制的電纜敷設接頭安裝作業(yè)指導書。(2)在電纜附件安裝中,每一個操作步驟都應符合工藝規(guī)程要求,不能有半點疏忽,同時要重視操作人員的技術培訓,實行持證上崗制。(3)加強附件材料驗收檢查,電纜附件的各部件幾何尺寸必須與電纜本體相配合,誤差控制在允許范圍內(nèi)。(4)實行嚴格的工程監(jiān)理制度。由外包施工單位安裝的工程,實行項目經(jīng)理負責制,設專人負責監(jiān)管,并做好隱蔽工程中間驗收。重要的高壓電纜線路安裝施工,應有較高素質的技師現(xiàn)場把關,關鍵工藝務必做到一絲不茍。
4、切實做好電纜線路的運行維護是預防電纜故障的關鍵
(1)對電纜線路運行負荷進行監(jiān)視。電纜線路的載流量應根據(jù)電纜導體的允許工作溫度、電纜各部分的損耗和熱阻、敷設方式、并列回路數(shù)、環(huán)境溫度及散熱條件等計算確定。過負荷會導致導體溫度過高,使電纜絕緣受損,嚴重時可能形成“熱擊穿”。運行單位應對電纜線路實際負荷進行監(jiān)視,并利用紅外熱成像儀以非接觸的方式,對運行中的電纜線路設備進行溫度檢測,判斷是否有某一點溫度過高或溫度分布異常。(2)對高壓交聯(lián)聚乙烯電纜線路實行局部放電(簡稱局放)在線檢測,即對電纜絕緣狀況進行有效的、不間斷的監(jiān)控。近年來,很多電纜運行管理單位開展了電纜線路局放在線檢測研究,取得了很好的成效。高壓交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣中的局放從起始到形成擊穿通道有相當長的發(fā)展過程。在電纜線路運行狀況下,一般在電纜接頭及終端處進行局放檢測,通過檢測到的沿電纜金屬屏蔽層傳播的局放信號,可以對電纜設備內(nèi)部潛伏的故障隱患進行預判。如果檢測發(fā)現(xiàn)電纜線路上某一部位出現(xiàn)超過正常允許值的局放信號,應當及時檢修處理,消除缺陷,阻止絕緣局放的繼續(xù)發(fā)展,從而確保電纜線路安全可靠運行。
結語
我國航母遼寧艦艦長張崢在一次演講中,講到世界航母發(fā)展史上曾經(jīng)發(fā)生過的一些事故案例。接著他說,“靠什么規(guī)避?只有依靠科學的規(guī)程,嚴格的訓練,冷靜的頭腦和嫻熟的技能”。這句話用來規(guī)避電力電纜線路故障也是很確當?shù)摹?/p>
關鍵詞:客運專線;貫通;電纜頭;工藝;探討
中圖分類號:TM757文獻標識碼: A
0 引言
客運專線和高速鐵路近幾年在我國掀起了建設熱潮,其中10kV電力貫通和自閉線路全部采用非磁鎧裝的單芯銅芯電纜在施工中得到了廣泛應用。在這種非傳統(tǒng)的供電模式下,為了杜絕各類電纜事故的發(fā)生,電纜頭制作工藝就成為施工中的關鍵環(huán)節(jié)。
1 電纜中間接頭制作控制:
長大距離電纜線路最關鍵技術含量在電纜頭制作上,因為電纜故障除了人為因素外,大部分都在電纜頭上。客運專線一般采用插拔式冷縮電纜頭,這種電纜頭在制作過程中有嚴格的制作工藝,從制作到安裝都需要有專用工具,需要有經(jīng)過培訓或有經(jīng)驗的人來完成,嚴格按照電纜頭附件產(chǎn)品使用說明書進行。
1.1、中間接頭制作前,必須認真核對相序,確保相序準確無誤。
1.2、接頭操作人員必須注意接頭地點環(huán)境濕度及粉塵情況。實際上對長期運行的電纜來說,水分和小雜質是非常有害的,容易引起水樹和局部放電的發(fā)生,所以在接頭過程中一定要注意這些細節(jié),施工前一定要將現(xiàn)場打掃干凈,施工人員應戴手套操作,如果環(huán)境濕度太高,應進行去濕處理(升高環(huán)境溫度或利用烘干機),在套入半導體前應用吹風機吹干絕緣層表面。
1.3、電纜接頭前應對電纜加熱調直。這樣做的原因有兩點:一是消除電纜內(nèi)因放電纜時而產(chǎn)生的機械應力;二是消除電纜投運后因絕緣熱收縮而導致的尺寸變化。
1.4、絕緣屏蔽末端處理。這是電纜接頭工作中極其重要的一步,這一步驟的工藝、技術要求最高,不得有半點馬虎。如工藝掌握不好,容易使絕緣屏蔽末端打磨出凹坑、出現(xiàn)臺階或出現(xiàn)半導電尖端,這些都是非常危險的。
1.5注意事項;
1.5.1、必須強化操作人員培訓,必須使用專用工具,杜絕蠻干。
1.5.2、切割半導體層時不能損傷內(nèi)部導體。
1.5.3、安裝前檢查零件是否齊全并且完好無損,否則應更換。
1.5.4、電纜頭較多,組織專業(yè)化小組,流水作業(yè)。
2、電纜終端頭制作控制:
電纜終端頭制作過程中,需要注意以下幾點:
2.1、封閉嚴密,填料灌注飽滿,無氣泡現(xiàn)象;芯線連接緊密,絕緣帶包扎嚴密,無砂眼和裂紋。
2.2、交聯(lián)聚乙烯電纜頭的半導體帶、屏蔽帶包纏不超越應力錐中間最大處,錐體坡度勻稱,表面光滑。
2.3、電纜頭安裝、固定牢靠,相序正確。電力電纜過軌保護措施完整,標志準確清晰。
2.4、做完電纜頭后,應及時滅火,清除雜物。以防發(fā)生火災。
3、電纜屏蔽接地
以前應用最廣的10kV的電力電纜一般是使用交聯(lián)聚乙烯鎧裝三芯電纜,這種電纜金屬護套一般只需兩端直接接地即可,這是因為正常運行中,流過三個線芯的電流總和為零,在鋼鎧或銅屏蔽層外基本上沒有磁鏈,這樣,在鋼鎧或銅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鋼鎧或銅屏蔽層。但是在客運專線,電力電纜采用單芯電纜,這種電纜如果在運行中金屬屏蔽和鎧裝層兩端接地,會在金屬屏蔽和鎧裝層中形成環(huán)流,不僅浪費大量電能,而且降低電纜的載流量,并會引起電纜發(fā)熱,加速電纜絕緣老化。如果一端接地,則另一端就會出現(xiàn)感應電壓,危及人身和設備安全。當線路上傳來了雷電波或者操作過電壓時, 電纜金屬護套不接地端將會出現(xiàn)很高的沖擊電壓。 此外, 當系統(tǒng)發(fā)生短路故障時,短路電流將流經(jīng)導電線芯, 并且在金屬護套的不接地端產(chǎn)生較高的工頻感應電壓。當電纜外護層的絕緣不能承受這類過電壓的作用而損壞時, 就會出現(xiàn)多點接地, 并形成強大的環(huán)流。
3.1、單芯電纜金屬護套過電壓和環(huán)流的產(chǎn)生
單芯電力電纜的導體中通過交流電流時,其周圍產(chǎn)生的磁場會與金屬護套交鏈,在金屬護套上會產(chǎn)生感應電動勢。感應電動勢的大小與導體中的電流大小、電纜的排列和電纜長度有關。對三相等邊三角形排列的電纜,如果將金屬護套兩端直接接地,就會在金屬護套中形成環(huán)流,環(huán)流的大小與電纜相應的長度,導體中電流大小有關。出于經(jīng)濟安全考慮,在一些電纜不長,導體中電流不大的場合,環(huán)流很小,對電纜載流量影響也不大,是可以將金屬護套的兩端直接接地的。
如果僅將電纜的金屬護套一端直接接地,在正常運行時,電纜的金屬護套另一端感應電壓應不超過50V(或有安全措施時不超過100V),否則應劃分適當?shù)膯卧O置絕緣接頭。在發(fā)生短路故障時,導體中有很大的電流,可能會在金屬護套上產(chǎn)生很高的過電壓,危及護層絕緣,因此在電纜線路單相接地時,在電纜的未接地端,應加裝電纜護層保護器接地。
3.2、單芯電纜金屬護套的連接與接地
為了解決電纜金屬護套兩端同時接地存在環(huán)流,和一端直接接地,在另一端會出現(xiàn)過電壓矛盾的問題,電纜金屬護套應針對電纜長度和導體中電流大小采取不同的接地形式。
電纜線路不長時,電纜金屬護套應在線路一端直接接地,另一端經(jīng)過電纜護層保護器接地。電纜越長,電纜非直接接地端產(chǎn)生的感應電壓越高,為保證人身安全,電纜在正常運行時,非直接接地端感應電壓應限制在50V以內(nèi),在短路等故障情況下,金屬護套絕緣的沖擊耐壓和過電壓保護器在沖擊電流作用下的殘壓,配合系數(shù)不小于1.4。因此,一端直接接地的接線方式適用的電纜不能太長。
電纜金屬護套中間直接接地、兩端經(jīng)過電壓保護器接地,是一端直接接地的引伸,可以把一端直接接地電纜線路很長時,即使采用金屬護套中間接地,也會有很高的感應電壓。這時,可以采用金屬護套交叉互聯(lián)。電纜的最大長度增加一倍,接線方式和原理與一端直接接地一樣。
如果三相電流對稱,那么電纜末端金屬護套感應電壓就是零,可以直接將其接地,而不會在金屬護套中出現(xiàn)環(huán)流。感應電壓最高的地方出現(xiàn)在絕緣接頭處,因此在此處應裝設過電壓保護器,同樣,在短路等故障情況下,金屬護套絕緣的沖擊耐壓和過電壓保護器在沖擊電流作用下的殘壓配合系數(shù)不小于1.4。如果把這樣一個交叉互聯(lián)接地,看作是一個單元,由于該單元金屬護套是兩端直接接地,所以任何長度的電纜,都可以分成若干個單元,理論上這種接線方式適用于各種長度的電纜。
以上兩種方式都需要裝過電壓保護器,因此會增加運行維護工作。如果電纜線路很短,傳輸容量有較大的裕度,金屬護套上的感應電壓極小,可以采用金屬護套兩端直接接地。金屬護套中的環(huán)流很小,造成的損耗不顯著,對電纜載流量影響不大,運行維護工作較少。