電力電纜在長期運行過程中,進水這一現(xiàn)象越來越成為影響電纜安全運行的潛在隱患,所以分析電力電纜進水的原因和對策,給用戶安裝使用提供幫助。
一、電纜進水的危害
一般來說,電力電纜在生產(chǎn)時都是不能進水的,電纜內(nèi)部必須干燥,因為嚴酷的電場電壓試驗,因而進水的電纜不能出廠。
一旦電纜進水后,在電場的作用下,會發(fā)生水樹老化現(xiàn)象,最后導致電纜擊穿。水樹是直徑在0.1m到幾微米充滿水的空隙集合。絕緣中存在的雜質、氣孔及絕緣與內(nèi)外半導電層結合面的不均勻處所形成的局部高電場部位是發(fā)生水樹的起點。水樹發(fā)展過程一般在8年以上,濕度、溫度、電壓越高,水中所含離子越多,則水樹發(fā)展越快。
水直接進入低壓電力電纜中,引起鋼帶、銅帶等金屬腐蝕,絕緣性能下降。水透過絕緣時,會引起電纜擊穿,甚至爆炸傷人等。
二、電纜進水的原因
(1) 保管時
新買的成盤電纜,其兩頭均使用熱縮塑料密封套封住,用戶在用去一段之后,余下的一頭就用塑料紙一裹,外面用繩子扎一下,密封性不好,日子一久,水汽就會滲入電纜。
(2) 電纜敷設時
電纜敷設時,其用塑料紙裹住的電纜頭有時會浸在水中,使水進入電纜;在牽引和穿管時,有時會發(fā)生外護套破裂現(xiàn)象,導致水進入電纜。
(3) 敷設后
敷設后,未及時進行電纜頭制作,使未經(jīng)密封處理的電纜端口長期暴露在空氣中,甚至浸在水中,使水汽大量進入電纜。
(4) 電纜頭制作時
在電纜頭制作時(包括終端頭和中間接頭),由于制作人員的大意,電纜端頭有時會滑入有積水的電纜井中。
(5) 電纜運行時
電纜運行中,發(fā)生中間接頭擊穿等故障時,電纜井中的積水便會沿著缺口進入電纜;在建筑工地,外力引起電纜破損或擊穿,也會發(fā)生電纜進水。
三、電力電纜進水的處理對策
電纜進水后干燥處理非常困難(如用熱氮氣加壓吹燥),一般也沒有配置相應的設備。實際操作中,如果電纜端頭進水,只是鋸掉前端幾米,如整條電纜已進水,就無法可取,只能報廢。因此,電纜進水的防止,應以預防為主,主要采用以下措施:
(1) 電纜頭應密封 鋸掉的電纜端頭,無論是堆放還是敷設,均要用塑料密封起來(采用電纜專用的密封套),防止潮氣滲入。
(2) 電線敷設后要及時進行電纜頭的制作。
(3) 購買電力電纜時,必須選擇質量過硬的廠家。
由于絕緣中的雜質、氣孔等是水樹發(fā)生的起點,因而電纜質量的好壞對防止水樹老化至關重要。
(4) 加強電纜頭制作工藝的管理
一旦電纜進水,則最早出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象的往往是電纜頭,因而電線頭制作得好,可以延長電纜的整體壽命。如電纜在剝離半導體層時,在半導體層上豎著劃幾道,然后像甘蔗剝皮一樣剝?nèi)グ雽w。但在用刀劃時,若劃得太深,便會傷及絕緣層,給水樹的產(chǎn)生帶來機會。另外,在焊錫時,因找不到電源,就會直接用噴燈來熔化焊錫,此時,火焰會損壞銅屏蔽層及絕緣層,因而要杜絕這種現(xiàn)象,正確的辦法可配置UPS,因為焊錫所需時間一般僅為10min,功率不過500W。
(5) 采用冷縮電纜頭
冷縮硅橡膠電纜附件,制作簡單方便,不用噴燈,不用焊錫。且硅橡膠電纜附件有彈性,緊緊地貼在電纜上,克服了熱縮材料的缺點(熱縮材料沒有彈性,在電纜熱脹冷縮的過程中,會與電纜本體間出現(xiàn)間隙,這就為水樹的發(fā)展提供了便利)。
(6) 長電纜采用電纜分支箱
如幾條長電纜,每條長度在3km左右,對于這樣的電纜,除了做中間接頭外,還可采用一至二個電纜分支箱,一旦其中的一段電纜進水后,不會擴散到其它段的電纜,而且在電纜故障時也便于分段查找。
(7) 10kV系統(tǒng)中采用8.7/10kV等級的電纜
該等級電纜絕緣厚度達4.5mm,而6/10kV等級電纜的絕緣厚度為3.4mm。由于電纜絕緣厚度的增加,降低了場強,能防止水樹的老化,同時,由于l0kV中性點小電流接地系統(tǒng)在單相接地時,電纜要承受1.73倍的相電壓,且按要求要運行2h,因而,有必要加厚電纜絕緣層。
(8) 采用PVC塑料雙壁波紋管
該管耐腐蝕、內(nèi)壁光滑、強度與韌性良好,因而在電纜直埋敷設時,可大大減少電纜外護套破損。
(9) 電纜溝(管)與電纜井的設計
由于條件的限制,一般的電纜敷設均采用直埋或電纜溝形式,而且以直埋為多,南方屬于沿海多雨地區(qū),電纜溝或電纜井中長年有積水。由于電纜溝或電纜井的深度會超過下水道的深度,排水很困難,因此在規(guī)劃時,就應進行協(xié)調,便于電纜溝(井)的排水。如無法做到電纜井不積水,則應把電纜井中的中間接頭用支架撐起。
另外,重化工區(qū)內(nèi)化工企業(yè)較多,在巡視檢查中發(fā)現(xiàn),化工廠附近的電纜溝中的電線,有些外護套已嚴重變形,因而,化工廠附近的電纜溝必須有完善的排水設施。另外,在電纜排管設計時,要盡量直,減少彎頭,使電力電纜便于敷設;同時,在電纜井制作時,分成大電纜井和小電纜井,大電纜井可用來牽引電纜、盤圈、做中間接頭,而在馬路當中等不便于做電線井、卻必須有轉角的地方,改做小電纜井,該電纜井只是在敷設電纜時用來放置轉向滑輪。
(10) 電纜的試驗電纜頭制作完成后
在投運之前做一次高壓直流泄漏試驗,以后,只對變電所出線電纜做預試,其它電纜不做試驗。因為,變電所出線電纜一旦故障,短路電流會對變電所設備造成很大沖擊,因而發(fā)現(xiàn)電線有問題,就要加強運行管理及時調換。
電纜故障的后處理,與電纜試驗后發(fā)現(xiàn)故障的電纜,兩者處理起來一樣的麻煩,需查找故障點,甚至調換電纜。前者的缺點是:非計劃性停電;短路電流的沖擊優(yōu)點是:不做試驗可延長電纜的壽命(有些電纜試驗做出來不理想,卻依然可以運行很長時間,況且直流試驗后會增加電纜擊穿的可能),故障點比較明顯,易于查找。后者的優(yōu)缺點正好與前者相反。
因此,對于不做試驗的電纜用戶,著重做好其供電可靠性,如對用戶供電的10kV開關站,均采用雙電源,實現(xiàn)調度自動化,一旦一條進線電纜故障、就馬上切換到另外一條電纜供電。事實上,新的《電力設備預防性試驗規(guī)程》中,對交聯(lián)電纜不再規(guī)定隔一定時間做直流耐壓試驗,只測絕緣電阻,因而更可簡化電纜的預防性試驗。