摘要:近几年来,交联电缆被广泛使用于电力、水利等行业,因为其与油纸电缆相比,具有散热性好、通流量大、制作安装方便等优点。同时,由于交联电缆载流能力强、电流密度大,这就要求导体连接质量更高,对接头所要求的机械的、电气的条件越来越高,因此,针对交联电缆接头的各种故障要及时采取相应的对策和措施。本文分析了高压交联电缆接头的运行情况、其质量要求以及故障原因等,提出了相应的措施,希望能为交联电缆维修人员提供积极性参考。
关键字:交联电缆、接头、故障、措施
1. 导语
交联电缆越来越被广泛使用于不同行业进行供电,而且其接头使用非常普遍,电缆发生故障50%以上都集中在电缆接头的位置。因此,交联电缆接头故障的原因分析以及故障防范对于电力运营安全有着十分重要的意义。
2. 交联电缆接头运行状况
在水利工程和电力系统中,10KV高压电缆的使用已经非常广泛,与油纸绝缘电缆相比,交联电缆的电缆接头设计良好、施工合理,在大多数情况下是可以长期使用的,其完好的接头和附件对机电设备的经济、安全、有效地运行有重大的意义。而且交联电缆附件和电缆同等重要,也接收着同样的考验,与电力设备的安全运行有密不可分的关系。目前,交联电缆在国内外已经得到广泛采用,但依然存在一些问题,需要提高附件配套质量,完善工艺等,其具有广阔、深远的发展前景。
3. 交联电缆接头的基本要求
各种电缆接头的目的就是把电缆重新密封包装起来,在电缆外层包一些绝缘材料以保证电缆的绝缘水平,从而防止安装电缆头时因破坏了电缆原来的密封包装而导致电缆外屏蔽层切断而引起的外电场畸变。对于电缆接头的基本要求主要包括以下几点:
⑴ 绝缘、安全、可靠。电缆必须能满足线路在各种状态下的工频和脉冲电压,并保留一定的裕度。
⑵ 导体需要有良好的连接。针对接头的不同部位,也要求导体连接良好,例如,针对终端头,要求出线梗、出线鼻子连接良好;针对中间接头,要求线芯跟连接管之间连接良好,且接头处电阻与同截面、同长度导体的电阻之比大于l。
⑶ 充足的机械强度以及较好的耐热性。连接处的拉伸强度需要不小于导体自身拉伸强度的百分之六十,且具有抗腐蚀、抗震动的性能。
⑷ 良好的密封性。较好的密封性能避免外界的水或导电介质入侵至电缆内部的现象发生。
4. 交联电缆接头故障原因分析
电缆接头发生故障的原因很多,受到很多因素的制约,如电缆附件的种类、形式、规格、质量,还有施工人员技术水平,以及电缆接头的运行方式和条件等等。油纸电缆和交联电缆由于介质不同,其电缆接头发生故障的原因也各不相同,前者发生故障主要受绝缘影响,后者发生故障主要是导体连接等原因所致。由于交联电缆可以在高温度下运行,这就对于电缆接头质量要求更高,同时也令电缆接头发热的问题更为显著。接触电阻太大、温度升高过快,接头发热大于散热从而促使接头氧化膜增厚,接头氧化膜增厚又让接触电阻变得更大,温度升高过快。如此重复,恶性循环,必会让接头处的绝缘层受损,导致相间短路,最终甚至导致爆炸烧毁。导致接触电阻增大的原因包括以下几点:
⑴ 施工工艺不良。电缆施工人员在导体连接前后的施工工艺不佳。
① 连接金具接触面处理不好。因为生产或者保管条件的影响,接线端子或者连接管管体内壁常常有杂质、毛刺、氧化层存在,这个常被人们忽视的缺陷,对导体连接质量有着重要的影响,尤其是铝表面极其容易生成的一层阻值很大的氧化铝薄膜,很容易造成连接(压接、焊接以及机械连接)发热。运行多次实践证明,当压接金具与导线的接触表面越干净,当接头温度升高的时候,其产生的氧化膜就越薄,相应的接触电阻就越小。因此,施工技术人员除了重视机具、材料性能等因素外,最需要的还是工艺技术以及责任心,如果施工技术人员在不了解机理或者没有按照工艺要求进行操作的话,就会导致连接处达不到电气和机械强度。
② 导体受损。交联电缆绝缘层强大较大,施工人员在剥切时存在一定的困难,他们使用电工刀左划右切或者钢锯环切深痕,工具使用比较难掌握,往往会导致导体受损。及时导体受损在切剥完毕后不太严重,甚至不易被发现,但当线芯弯曲和压接蠕动也会导致导体受损处损伤加剧或者断裂,或因截面减少而导致发热严重。
③ 导体连接时线芯不到位。大部分压接金具产品孔深不标准,无法达到导体连接时绝缘剥切长度要求压接金具孔深5mm的要求,这就容易造成绝缘剥切长度不够,另外,因为压接时串位也容易导致导线端部形成空隙,只能依靠金具壁厚导通,这些都必然导致接触电阻加大,发热加大。
⑵ 压力不足。压接深度以及压接面积在现今相关资料中极少被提及,在电缆连接之时,每一边的压坑数量一般出现在制作接头工艺与标准图里面。压力连接无论是何种形式,接头电阻主要为接触电阻,其大小与多个因素相关,如实际接触面积多少、接触力大小以及使用压接工具的处理吨位等。导致导体连接压力不足的原因主要包括以下几个方面:
① 压接机具的压力不足够。近年来,压接机具的生产厂家众多,由于缺乏有效个管理、统一的生产标准,导致近年生产的机械压钳的压坑窄小,压接到位后上下压膜不能吻合;甚至有些厂家按照国外标准进行产品购买或生产,使产品与国产导线标称截面不能适应,最终无法保证压接质量。
② 连接金具空隙大。现在交联电缆导体使用的是圆形线芯,但其接头使用的连接金具大多是油纸电缆按扇形导线生产的端子和压线管,圆形和扇形线芯在实际运行中产生的压接效果相差较大,容易产生较大的空隙,导致压接后没有足够的压力。施加压力越小,接触电阻越大,因此,接触电阻阻力增大。
③ 假冒伪劣产品质量问题。假冒伪劣产品与正品相比,在材质、外观、规格、有效截面方面都达不到质量标准和要求,压后容易出现裂纹,最终达不到压接质量要求,在正常运行下就会导致发热严重,容易发生故障。
⑶ 连接金具截面不足。这是交联电缆接头发热严重的重要原因之一。
⑷ 散热不好。无论是绕包式接头和各种浇铸式接头都存在散热难的问题,而且现行个种接头的绝缘材料耐热性能都比较差,大多数热缩材料的使用条件为50~100℃。但当电缆正常负荷运行时,接头内部温度可达100℃,如果满负荷时,电缆接头温度会达到140℃,随着温度不断升高,接头处的氧化膜增厚,接触电阻也增大,在长时间通电的作用下,电缆接头的绝缘材料将碳化转为非绝缘材料,最终导致电缆接头故障发生。
5. 提高交联电缆接头质量的有效措施
⑴ 必须选用具有先进的技术、成熟的工艺、可靠的质量并能适应环境和条件的电缆附件,同时坚决抵制假冒伪劣产品,不断总结经验,提高技术,重点试验并逐步推广使用新的技术、工艺和产品。
⑵ 采用安全可靠的连接金具。对于连接金具的选取需要严格把关,对材质、谷歌、截面等方面达到质量要求才能选用。针对接线端子,应选用截面较大,能减少发热并达到防潮密封效果的堵油型接线端子。针对连接管,可使用紫铜棒或者是铝车制进行加工,并要求其规格尺寸与交联电缆线芯直径相符。
⑶ 选用压接效果达标的压接机具。采用的压接机具需满足模具吻合好、压接吨位大、压坑面积足等要求,以达到相应的技术效果。
⑷ 应对电缆施工技术人员进行定期培训,提高其技术水平,加强其对交联电缆的认识,规范其施工标准,确保安全有效运行。
6. 结束语
综上所述,交联电缆接头发生故障与电缆附件质量、施工人员技术水平、接头运行的条件等因素紧密相关,要在施工过程中注意电缆接头发热问题,预防电缆接头故障发生,对电力运营安全有着重要的意义。
参考文献:
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[2] 陈羽中,谢忠巍.热缩型电力电缆附件的技术与应用[J].绝缘材料,2004(6).
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