关键词:电缆接头;电缆附件;交联电缆;接触电阻
中图分类号:TM726.4 文献标识码:B 文章编号:1003-0867(2008)02-0024-02
交联聚乙烯电缆(以下简称交联电缆)具有散热性能好、通流能力大和制作安装方便等优点,目前在电力、水利等行业中得到了广泛应用。由于交联电缆的载流能力强,电流密度大,故对导体连接质量的要求更加严格,对电缆附件要求机械的、电气的条件日益提高。
1 交联电缆附件的运行状况
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它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。电缆在水利和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。经实际运行证明,设计良好、安装合理的电缆附件在大多数情况下是可以长期使用的。但交联电缆由于载流能力强,通流密度大,对导体连接质量的要求更加严格,对附件要求机械的、电气的条件日益从严,且越来越高。特别是10 kV 电动机用电缆,其接头经常受到很大的热应力和巨大的短路电流的影响,所以电缆附件与电缆一样是不可缺少的电力部件,是与电网安全运行密切相关的产品。目前交联电缆在国内外已普遍使用,但还存在着一些问题,随着技术的发展、附件配套质量的提高、工艺的完善,交联电缆将具有广阔、深远的发展前景,日益具有替代油纸绝缘电缆的趋势。
2 交联电缆附件发热的故障原因分析
由于电缆附件种类、形式、规格较多,质量参差不齐,施工人员技术水平高低不一,附件运行方式和条件各异,致使其发生故障的原因各不相同。总之,交联电缆附件发生故障的主要原因是与导体连接质量的好坏有关。交联电缆允许的运行温度高,附件发热就显得非常突出。接触电阻过大、温升加快、发热大于散热,促使接头的氧化膜加厚,又使接触电阻增大,温升更快。如此恶性循环,使接头的绝缘层破坏,形成相间短路,引起爆炸烧毁。通过对多起交联电缆附件故障的分析、处理,总结了造成接触电阻增大的主要原因。
2.1 压力不够
在电缆附件的标准制作图中,相关资料大多只提到电缆连接时每端的压坑数量,而没有详述压接面积和压接深度,施工人员按要求压够压坑数量,但效果如何无法确定。接触电阻的大小与接触力的大小、实际接触面积的大小及与使用压接工具的出力吨位有关。造成导体连接压力不够的主要原因。
2.1.1 压接机具压力不足
近年来压接机具生产厂家较多,管理混乱,没有统一的标准,极易出现压坑窄小、压接到位后上下压模却不能严密吻合等缺点;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相适应,压接质量就难以保证。
2.1.2 连接金具空隙大
现在多数单位对交联电缆附件使用的连接金具,还是按扇型导线生产的,适用于油纸电缆的端子和压接管。由于交联电缆导体是紧绞的圆型线芯,与常用的金具内径有较大的空隙,压接后达不到足够的紧密度,接触电阻因此大增。
2.1.3 假冒伪劣产品质量差
假冒伪劣金具不仅材质不纯,外观粗糙,压接后易出现裂纹,而且规格不准,有效截面与正品相差很大,根本达不到压接质量要求。在正常运行情况下发热严重,负荷稍有波动必然发生故障。
2.2 施工工艺不佳
主要是指电缆施工人员在导体连接时的工艺技能问题。
2.2.1 连接金具接触面处理不佳
无论是接线端子或连接管,由于生产或保管的条件影响,管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在,铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜,使铝导体的连接比铜导体的连接更加麻烦。造成连接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。施工人员不了解连接机理,没有严格按照工艺要求操作,就会造成连接处达不到要求的电气和机械强度。运行证明当压接金具与导线的接触面愈清洁,在接头温度升高时,所产生的氧化膜就愈薄,接触电阻就愈小。
2.2.2 导体损伤
交联电缆绝缘层强度较大剥切困难,施工人员使用电工刀盲目切削,有时干脆用钢锯环切深痕,往往由于掌握不好而使电缆芯线损伤。剥切完毕虽然不很严重,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,压接完毕不易发现,但因截面减小而引起严重发热。
2.2.3 导体连接时线芯不到位
导体连接时绝缘剥切长度要求为压接金具孔深+5 mm ,但因产品孔深不标准,易造成剥切长度不够,或压接时因串位而使导线端部形成空隙,导致此处的电场分布极不均匀,在浇注绝缘材料时也很容易混入空气和水分。对单相电缆在高次谐波和过电压作用下,如果作用时间足够长,破坏强度足够大,就有可能在绝缘层里产生泄漏电流,甚至会发生局部放电现象,使绝缘层的温度升高;对三相电缆在三相负荷极不平衡时,上述现象也会发生。
2.3 散热不好
对于常见的绕包式接头,不仅绕包绝缘较交联电缆绝缘层厚,而且外壳内还注有混合物,即使是最小型式的热缩接头,其绝缘和保护层也比电缆本体增加了一倍多,这样无论哪种型式的接头均存在散热难问题。目前电缆附件绝缘材料的耐热性能较差,J-20 橡胶自粘带正常工作温度不超过75 ℃,J-30 也仅为90 ℃,热缩材料的正常使用温度为-50~100 ℃,当电缆在正常负荷运行时,附件内部的温度可达100 ℃;当电缆满负荷时,附件温度将高达140 ℃左右。当温度再升高时,附件接头处的氧化膜加厚,接触电阻随之加大,在一定通电时间的作用下,附件的绝缘材料碳化为非绝缘物,导致故障发生。
综上所述:增加连接金具接点的压力、降低运行温度、清洁连接金属材料表面、改进连接金具的结构尺寸、选用优质标准的附件、严格施工工艺是降低接触电阻的几个关键因素。
2.4 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见表1。
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,而前者的载流量比后者大3A。即50mm2交联电缆与120mm2油纸电缆的载流量基本相同,或者说50mm2交联电缆应用120mm2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。
3 提高交联电缆附件质量的措施
由于交联电缆附件所处的环境和运行方式不同,所连接的电气设备及位置不同,电缆附件在材质、结构和安装工艺等方面有很大的选择余地,但各类附件所具备的基本性能是一致的,所以应加强以下几项措施来提高电缆附件的质量。
3.1 选用能适应使用环境和条件的电缆附件
选用技术先进、工艺成熟、质量可靠、能适应使用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、新产品应逐年逐步推广使用。
3.2 选用能安全可靠运行的连接金具
采用材质优良,规格、截面符合要求,能安全可靠运行的连接金具。对于接线端子,尽可能选用堵油型,因为这种端子一般截面较大,能减小发热和有效解决防潮密封等问题。连接管应采用紫铜棒或1# 铝车制加工,规格尺寸以与交联电缆线芯直径相配合为宜。
3.3 选用压接效果满足技术要求的压接机具
选用压接吨位大、模具吻合度高,压坑面积足,压接效果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。
3.4 选用能胜任电缆施工安装和运行维护的电缆技术工人
培训技术好、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术工人。提高施工人员对交联电缆的认识,增强对电缆附件特性的了解,研究技术,改进工艺,完善施工规范,加强质量控制,以保证电缆的安全运行。
作者单位:四川省阆中电力总公司
来源:《农村电气化》2008.3
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