浅谈交联电缆接头故障原因及对策
2006-08-18 16:37:41 来源：
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电力18讯： 作者：张世雄
一 交联电缆接头运行状况
6-10KV高压动力电缆在水利工程和电力系统运用非常广泛,其完好的接头和附件对机电设备安全、经济、可靠运行和供电安全是非常重要的。设计良好、施工合理的电缆接头,经实际运行证明,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,电流密度大,对导体连接质量要求就更为严格。对接头所要求机械的电气的条件日益从严越来越高,特别是6-10KV电动机电缆,各种接头将经受很大的热应力和较高激烈程度与持续时间的短路电流的影响。所以说交联电缆附件也不是附属的,更不是次要的部件 ,它与电缆是同等重要,必不可少的部件,也是与安全运行密切相关的关键产品。交联电缆在国外已普遍应用,国内广泛采用虽然仅10余年,目前还存在一些问题,但随着技术的发展,附件的配套,质量的提高,工艺的完善,交联电缆已有替代油纸电缆的趋势具有广阔、深远的发展前景。
二 交联电缆接头故障原因分析
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等;电缆接头运行方式和条件各异,致使交联电缆接头发生故障的原因各不相同。由于交联电缆与油纸电缆的介质不同,接头发生故障的原因有很大的差异,油纸电缆接头发生故障主要是绝缘影响,而交联电缆接头发生故障主要是导体连接。交联电缆允许运行温度高,对电缆接头就提出了更高的要求,使接头发热问题就显得更为突出。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,又使接触电阻更大,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。造成接触电阻增大的原因有以下几点。
1、工艺不佳。主要是指电缆接头施工人员在导体连接前后的施工工艺。
(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,这是不为人们重视的缺陷,但对导体连接质量的影响,颇为严重。特别是铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜,使铝导体的连接要比铜导体的连接增加不少麻烦,工艺技术的严格性也要高得多。造成连接(压接、焊接和机械连接)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,没有严格按工艺要求操作,就会造成连接处达不到电气和机械强度。运行证明当压接金具与导线的接触表面愈清洁,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)导体损伤。交联绝缘层强度较大剥切困难,环切时施工人员用电工刀左划右切,有时干脆用钢锯环切深痕,往往掌握不好而使导线损伤。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,因截面减小而引起发热严重。
(3)导体连接时线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求压接金具孔深加5mm,但因产品孔深不标准,易造成剥切长度不够,或因压接时串位使导线端部形成空隙,仅靠金具壁厚导通,致使接触电阻增大,发热量增加。
2、压力不够。现今有关资料在制作接头工艺及标准图中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,效果如何无法确定。不论是哪种形式的压力连接,接头电阻主要是接触电阻,而接触电阻的大小与接触力的大小和实际接触面积的多少有关,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有以下3点。
(1)压接机具压力不足。近年压接机具生产厂家较多,管理混乱,没有统一的标准,特别是近年生产的机械压钳,压坑不仅窄小,而且压接到位后上下压模不能吻合;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适应,压接质量难保证。
(2)连接金具空隙大。现在交联电缆接头多数单位使用的连接金具,还是油纸电缆按扇型导线生产的端子和压接管。从理论上讲圆型和扇型线芯的有效截面是一样的,但从运行实际比较,二者的压接效果相差甚大。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压缩力。接触电阻与施加压力成反比,因此将导致增大。
(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,在正常情况下运行发热严重,负荷稍有波动必然发生故障。3、截面不足 将交联电缆与油纸电缆的允许载流量,在环境温度为25℃时,进行比较得出的结论是:ZQ2―3×240油纸铜芯电缆可用YJV22-3×150交联铜芯电缆替代。因为YJV22-3×150交联电缆的允许载流量为476A;而ZQ2-3×240油纸电缆的允许载流量为420A,还超出56A。ZLQ2-3×240可用YJLV22-31×50替代,因为交联3×150铝芯电缆的载流量为364A,而油纸3×240铝芯电缆的载流量才320A,交联电缆还超出44A。如果用允许载流量计算,150mm2交联电缆与240mm2油纸电缆基本相同,或者说150mm2交联电缆应用240mm2的金具连接才能正常<
一 交联电缆接头运行状况
6-10KV高压动力电缆在水利工程和电力系统运用非常广泛,其完好的接头和附件对机电设备安全、经济、可靠运行和供电安全是非常重要的。设计良好、施工合理的电缆接头,经实际运行证明,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,电流密度大,对导体连接质量要求就更为严格。对接头所要求机械的电气的条件日益从严越来越高,特别是6-10KV电动机电缆,各种接头将经受很大的热应力和较高激烈程度与持续时间的短路电流的影响。所以说交联电缆附件也不是附属的,更不是次要的部件 ,它与电缆是同等重要,必不可少的部件,也是与安全运行密切相关的关键产品。交联电缆在国外已普遍应用,国内广泛采用虽然仅10余年,目前还存在一些问题,但随着技术的发展,附件的配套,质量的提高,工艺的完善,交联电缆已有替代油纸电缆的趋势具有广阔、深远的发展前景。
二 交联电缆接头故障原因分析
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等;电缆接头运行方式和条件各异,致使交联电缆接头发生故障的原因各不相同。由于交联电缆与油纸电缆的介质不同,接头发生故障的原因有很大的差异,油纸电缆接头发生故障主要是绝缘影响,而交联电缆接头发生故障主要是导体连接。交联电缆允许运行温度高,对电缆接头就提出了更高的要求,使接头发热问题就显得更为突出。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,又使接触电阻更大,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。造成接触电阻增大的原因有以下几点。
1、工艺不佳。主要是指电缆接头施工人员在导体连接前后的施工工艺。
(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,这是不为人们重视的缺陷,但对导体连接质量的影响,颇为严重。特别是铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜,使铝导体的连接要比铜导体的连接增加不少麻烦,工艺技术的严格性也要高得多。造成连接(压接、焊接和机械连接)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,没有严格按工艺要求操作,就会造成连接处达不到电气和机械强度。运行证明当压接金具与导线的接触表面愈清洁,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)导体损伤。交联绝缘层强度较大剥切困难,环切时施工人员用电工刀左划右切,有时干脆用钢锯环切深痕,往往掌握不好而使导线损伤。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,因截面减小而引起发热严重。
(3)导体连接时线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求压接金具孔深加5mm,但因产品孔深不标准,易造成剥切长度不够,或因压接时串位使导线端部形成空隙,仅靠金具壁厚导通,致使接触电阻增大,发热量增加。
2、压力不够。现今有关资料在制作接头工艺及标准图中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,效果如何无法确定。不论是哪种形式的压力连接,接头电阻主要是接触电阻,而接触电阻的大小与接触力的大小和实际接触面积的多少有关,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有以下3点。
(1)压接机具压力不足。近年压接机具生产厂家较多,管理混乱,没有统一的标准,特别是近年生产的机械压钳,压坑不仅窄小,而且压接到位后上下压模不能吻合;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适应,压接质量难保证。
(2)连接金具空隙大。现在交联电缆接头多数单位使用的连接金具,还是油纸电缆按扇型导线生产的端子和压接管。从理论上讲圆型和扇型线芯的有效截面是一样的,但从运行实际比较,二者的压接效果相差甚大。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压缩力。接触电阻与施加压力成反比,因此将导致增大。
(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,在正常情况下运行发热严重,负荷稍有波动必然发生故障。3、截面不足 将交联电缆与油纸电缆的允许载流量,在环境温度为25℃时,进行比较得出的结论是:ZQ2―3×240油纸铜芯电缆可用YJV22-3×150交联铜芯电缆替代。因为YJV22-3×150交联电缆的允许载流量为476A;而ZQ2-3×240油纸电缆的允许载流量为420A,还超出56A。ZLQ2-3×240可用YJLV22-31×50替代,因为交联3×150铝芯电缆的载流量为364A,而油纸3×240铝芯电缆的载流量才320A,交联电缆还超出44A。如果用允许载流量计算,150mm2交联电缆与240mm2油纸电缆基本相同,或者说150mm2交联电缆应用240mm2的金具连接才能正常<
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