安全管理网

电缆载流量提高方法的探讨

作者:吕峻  来源:杭州市电力局电缆工程公司 
评论: 更新日期:2015年05月26日

        在隧道内运行的电缆,最主要考虑的安全问题就是防火问题。一旦其中一回电缆故障接地燃烧,极易引起周围其他电缆线路发生火灾事故,因此,做好隧道内的防火墙以及设置灭火系统都是必须考虑的问题。
        2.1.3 直埋敷设电缆
        早期的运行电缆经常用到直埋敷设,只需要在土壤中挖一定深度的沟体,铺上黄沙,然后在敷设完的电缆上加盖保护水泥板,回填土即可。施工方法简单,投资少,易于实施。但是考虑到保护措施过于简单,容易被外力破坏挖伤,将严重影响电缆运行的可靠性,这种敷设方法目前只是作为一些临时过渡方案采用,或者在农村地区架空线走廊资源缺乏的情况下采用。
             直埋敷设电缆的热量散发条件比较好,由于电缆直接与地下的土壤或细砂接触,热传导比较迅速,同时地下土壤温度常年比较稳定,也有利于电缆载流量的提高。
        2.2 同路径电缆聚集度的影响
        在同一条电缆沟内,由于电缆管孔资源的有限性,一般都会考虑运行数条电缆。由于电缆间的距离保持不够,电缆就会相互加热,结果造成电缆载流量的下降。根据温度场叠加原理(1),对产生的热阻进行相关计算,可以得到这样的结论:在电缆敷设方式的实际应用中,电缆间距D=7mm时,长期允许载流量情况下电缆敷设的垂直方向最多只应该考虑3层(4),超过3层将严重影响其相互间的散热从而导致局部热击穿。这个结论给我们电缆沟的设计人员提供了一些指导,也为电缆载流量的计算提供了依据。
        2.3 电缆绝缘与护套的热阻影响
             由于电缆在导体内以及金属护套内电流的作用,在电缆金属护套上必将产生电流损耗热,以及在电缆绝缘上产生介电损耗热,使电缆本体温度上升。在稳定的状态下,散热等于电缆内所有损耗热之和,损耗热通过热传导向周围空气和介质传递,最终形成热平衡。如果电缆绝缘设计厚度太大,或者与金属护套的间隙设计不合理,将不利于损耗热的散热,则电缆本体将产生过高的温度,由此而影响到电缆的载流量。因此,我们在施工设计审查环节,应该严格按照IEC标准或相应国家标准,对电缆绝缘和护套的一些参数进行核对,同时兼顾考虑电缆的敷设环境,对热阻系数作科学的校正,确保电缆的额定载流量。
        3 高压电缆接地系统环流对载流量的影响
        高压单芯电缆金属护套环流大小能实时客观反映电缆外护套健康状况,同时影响电缆线路的载流量。当环流异常时对载流量的影响可达30%~40%(6),可造成损耗发热,导致电缆绝缘局部过热,加速绝缘老化,降低电缆运行寿命。
        目前,国内还没有关于电缆金属护套环流是否正常的定量判断标准。鉴于环流判定的重要性,我们制定了适合杭州地区情况的企业自定标准,即金属护套环流不超过负荷电流的10%为正常,且三相基本平衡。每年四次的环流测试,在负荷正常的前提下数据应有可比性,否则将视为异常,必须进行分析和处理。一般来说,环流异常的原因有以下几方面:
        3.1 金属护套接地方式错误引起
        正常情况下,高压电缆的金属护套接地方式有两种:单端接地和交叉互联接地。产生金属护套接地方式错误的原因很多,我们从以上两种方式展开分析。
        3.1.1 单端接地方式被改变
        (1)两端金属护套直接接地。金属护套与大地构成回路,在负荷电流磁通的作用下,产生负荷电流50%~95%大小的环流。不接地端接地的原因主要是:护层保护器在过电压时被击穿、没有及时发现和更换;
        (2)直接接地端悬空。由于直接接地缆被外力破坏或偷盗,造成直接接地侧悬空。如果在这种情况下,电缆金属护套遭受过电压,则无法与大地形成释放通道,外护层极易被击穿,留下永久性接地点,且难以查找和修复,对电缆的运行寿命影响很大。
        3.1.2 交叉互联接地方式被改变
        一组完整的交叉互联段内三相电缆换位顺序应该前后一致,即“A→B→C→A”
        “A→C→B→A”,由于互联段电缆长度相等,三相感应电压幅值相等、相位差120?,可以相互抵消,使环流理论计算为零。如果前后顺序不一,两相感应电压叠加在一相无法抵消,将形成较大的环流。
        在接地系统安装结束时,我们需要对整个电缆接地系统接线方式进行确认试验,判定接线方式正确、护套绝缘合格后方能投入运行。这也是确保电缆载流量、提高运行可靠性的必须手段。
        3.2 电缆护套破损引起。
            电缆外护套破损的原因主要是在电缆敷设阶段。由于电缆管道的通畅性差或道路沉降引起管道错位,在敷设电缆时将对外护套产生极大的磨损,降低了护套的绝缘电阻,严重时引起绝缘电阻为零。在这种情况下,所有的接地方式全部失效,电缆表面形成多点接地,环流很大,从而影响了电缆载流量的提高。因此,我们应加强电缆敷设阶段的施工管理,并配合及时的护套绝缘测试,减少环流对电缆运行和载流量的影响。
        4 电缆安装质量的控制能有效提高电缆载流量
            对电缆安装质量严格控制,应该从减小导体接触电阻、确保绝缘层优良的介电常数,以及补强接地系统的防水性能等几个关键环节入手。只有对这些工艺步骤加强控制,对电缆载流量的提高才有了可靠的保证。
        4.1 对金属导体压接工艺的控制
        在电缆安装的导体压接环节,主要是控制压接作业的工艺,严格按照国家标准GB14315-93规定进行操作,以确保机械强度和控制接触电阻为目的。
        电缆线芯连接一般采用围压和冷连接工艺,在保证电缆线芯与线端子管连接后机械强度的要求下,我们对连接后的线芯导体的直流电阻也应该有所控制,确保导体损耗在正常范围内,能通过额定载流量。控制的内容包括:
        1.导体截面积、线端子、压模的配合度确认。任何其中一件的不配套,都将产生不良的后果,过盈-导致接触电阻过大;过紧-压印不均匀产生凸边难以处理。
        2.导体线芯以及连接管的氧化层去除。
        3.压接顺序正确、保证压痕间距,确保金属在压接时有足够的延展度。
        4.压接时在压模合拢后应停留10~15S时间,使金属塑性变形稳定后才消除压力。
        5.去除因压接产生的尖端和毛刺,保证压接部位平整光滑,避免在高压环境下产生尖端放电现象,减小局放。
        4.2 对电缆绝缘处理的控制
        电缆安装过程中对绝缘以及绝缘屏蔽的处理十分关键,该工序完全靠手工来控制,因此加强对其控制尤显必要。
        4.2.1 电缆安装前的加热去应力
        在交联电缆的生产过程中,电缆绝缘内部会留有应力,这应力会使电缆两头的绝缘产生向中间收缩的趋势。我们在安装中间接头切断多余电缆时,会发现电缆绝缘逐渐回缩和线芯突出的现象,即体现了这种应力的作用。在电缆附件安装完成后,一旦电缆绝缘回缩,中间接头中就会产生致命的缺陷--气隙,在高电场的作用下,气隙很快会产生局部放电,导致接头击穿。虽然电缆绝缘内的应力会随时间而缓慢地自行消除,但在施工中花长时间等待绝缘内存留的应力自行消除是不可能的。为了保证附件安装尺寸的可靠性,我们必须消除这种应力。目前国内外高压电缆施工中较普遍采用的方法是对电缆本体进行加热和常温冷却,并在此过程中同步校直。即将加热带绕包在安装部分的电缆主绝缘层上,温度控制在80度~90度之间,并保持2~4个小时,然后夹直冷却2小时。这样处理后的电缆95%以上的回缩应力能够被消除,之后再安装电缆附件就比较安全了。
        事实上,一次性处理掉全部电缆绝缘内的回缩应力是不现实的。电缆附件在设计时已经考虑到这一问题。在电缆附件安装好后,即使电缆绝缘还会有些回缩,导体的半导电屏蔽仍旧可以克服因回缩而造成的少许缺陷。从现场的施工来看,通过人为的加热使绝缘回缩以及电缆附件的裕度设计,完全满足了电缆截断处电场均匀分布的要求,达到了额定载流量下安全运行的目的。
        4.2.2 绝缘屏蔽的处理
        常规的电缆绝缘屏蔽(外半导)的处理方法是用刮刀、玻璃片等工具,根据安装图纸要求尺寸进行刮削后用砂纸抛光。对110kV及以上电压等级的高压电缆附件安装来说,电缆绝缘表面的超光处理是一道十分重要的工艺,处理电缆绝缘表面用的砂纸数应该在600目以上,至少不要采用低于400目的砂纸,这是由于处理用的砂纸目数会直接影响电缆绝缘表面的光滑程度。而绝缘表面的不光滑、圆整度欠缺、绝缘处理后的电缆直径等问题,将会极大地影响到电缆附件与绝缘界面的压紧力,从而降低中间接头的绝缘性能,影响到电缆的载流量。
        4.3 对电缆防水工艺的控制
        根据不同电缆附件厂家的要求,中间接头防水处理一般有以下几种方式,基本都可以满足防水要求,并满足电缆载流量的需要:
        1.两端金属屏蔽层的封铅处理:该工艺要求比较高,封铅工作必须在30分钟内完成,并且做到铅套密封无裂痕、接触电阻小、对主绝缘的热老化影响小等等。
        2.玻璃丝带、环氧树脂及绝缘带密封固定法:该方法能较好地满足密封防水的功能,但必须注意的是,接地引线的焊接必须可靠并能保证故障通流的要求。
        3.中间接头外壳:必须有机械强度以及密封的作用,一般采用金属铜外壳,充满防水绝缘混合胶,达到防水、防外力破坏的目的。
        5 结论
           本文结合了高压电缆施工和运行的实际情况,分析了对电缆载流量的影响因素,有针对性地提出了一些方法和措施,得出以下结论:
        1.优化电缆排列方式;
        2.改善电缆运行的环境热阻;
        3.降低电缆接地系统环流影响;
        4.加强电缆安装质量的控制。
        参考文献
        [1] 门汉文、崔国璋译:《电力电缆及电线》,中国电力出版社,2001年;
        [2] 电力行业职业技能鉴定指导中心:《电力电缆》,中国电力出版社,2002年;
        [3] 李煦谋:《关于电缆载流能力的辨析》,《全国第六次电力电缆运行交流论文集》: 2000年;
        [4] 国家电力公司:《电线、电缆及其附件使用手册》,中国电力出版社,2000年;
        [5] 王康新:《超高压交联电缆排列方式与护层感应电压的分析研究》,《广东电缆技术》编辑部,2005年;
        [6] 徐绍军、黄鹤鸣、陈平:《单芯高压电缆金属护套环流异常原因分析》,《广东电缆技术》编辑部,2007年。
   

网友评论 more
创想安科网站简介会员服务广告服务业务合作提交需求会员中心在线投稿版权声明友情链接联系我们