如何降低高压冷缩电缆头故障率

2017-2-16 11:33| 编辑:电工学习网| 查看: 9007| 评论: 0

　　电缆安装工作是电力工程中的重要环节。根据电力工程自身的特点，在安装方法上都是选用隐蔽敷设的方法。采取这种方法虽然在工序上更加便捷，但是在后期的检测和维护工作上难度非常大。这就要求在电缆安装的过程中，必须保证每一步施工的准确性。电缆头是一个重要的组成构件，但是在制作工艺上却是比较简单的，而且在安全性和质量上也是有保障的，所以在电力行业中的应用比较广泛。我们要在降低电缆头的故障率上做出很多的努力。
　　1、电缆头的技术特点
　　1.1 热缩电缆头
　　热缩电缆头主要有四个特性：成熟性、接地及收缩工艺、屏蔽层的处理工艺、收缩材料的机械性能。热缩电缆头具有成熟性是由于其起步的时间比较早，而且制作的成本非常低，在技术方面也是相对成熟的，稳定的性能让其能够保存更长的时间。接地和收缩工艺方面，使用的材料是耐热绝缘材质，防止温度过高破坏性能。所以在温度控制上要非常严格。在电缆的屏蔽层处理工艺上，由于半导体层去除的数量较多，既导致了在电缆头三相之间没有电磁屏蔽，这种情况下就很容易发生相位放电。最后是关于收缩材料的机械性能方面，热缩材料在这方面具有很大的优势，完全包裹住线芯。唯一的缺点是热缩材料的弹性比较小，很容易破裂。
　　1.2 冷缩电缆头
　　冷缩电缆头也有四个特性。与热缩电缆头一样，分别是成熟性、接地及收缩工艺、屏蔽层的处理工艺、收缩材料的机械性能。关于成熟性这一方面最近这几年发展得比较快，但是在实际的使用过程中成本相对较高，而且使用寿命非常短，一般来说只有1～2年。对于接地及收缩工艺来说，冷缩电缆头是不需要进行焊接这一道工序的，直接使用弹簧钢卡带固定。在绝缘层的收缩性是弹性收缩，不必用火焊接，这样就极大程度地降低了因为温度控制工作上的失误对绝缘层产生的影响。在屏蔽层上的处理工艺，冷缩电缆头去除的绝缘层是比较少的，在电缆头的三相之间就存在电磁屏蔽，但是对地的爬距比较小。就单相来说内部绝缘层的绝缘距离要比热缩电缆头短。收缩材料的弹性比较好，出现褶皱的情况较少，在受到碰撞的时候不容易产生破裂。
　　2、电缆的基本结构形式
　　2.1 导电线芯
　　电缆在使用的过程中产生一定的损耗是必然的，但是在产生损耗的大小上却是可以控制的。为了延长电缆的使用寿命，线芯的损耗越少越好。在材料的选取上应该选择高导电率的金属材料，铜和铝是使用比较多的材料。选用铜的原因是其容易焊接，机械强度较高，同时具有非常好的导电能力。铝的各方面性能比起铜材质来说都要差一点，选用铝的原因就是使用成本比较低，质量轻，容易加工。而且铝对油的催化作用很小，所以在油浸电缆中使用铝材质比较多，丰富的铝资源也为渐渐地取代铜提供了便利。表1是铜和铝的一些相关性能对比：
　　根据表1的数据显示可以看出铜和铝都是电缆中选用的重要的线芯，是一种主要的材料，使用的范围比较广。在具体的使用过程中选用哪种材料还是要根据电力设备的具体情况，价格成本因素只是作为一个参考，起到的是辅助作用。铜质线芯适用的电缆是载流量比较大的，如果对载流量的要求不大的话，就可以选择铝质线芯。
　　2.2 绝缘介质层
　　电缆中的绝缘介质层起到的主要作用就是让线芯与电缆的每一层之间都是处于绝缘状态。在绝缘层的材料选择上主要考虑的是以下方面：所选取的材料必须要有很高的击穿场强，介质损耗角低，绝缘电阻必须要高，绝缘性能稳定等。大体上来说绝缘介质主要分为两大类，即均匀介质和纤维介质。两种材料相比之下，纤维介质的耐热性能、稳定性能是相对比较好的，唯一的不足之处就是吸水能力较强。
　　在高压电缆中的绝缘材料选取的是交联聚乙烯，由于使用了交联的方式，分子结构由线形变成了网状的结构，通过这样的方式，绝缘层的机械强度和耐热性能都能够很大的提高。如图1是交联聚乙烯的结构图。虽然与以前的电缆结构有很大的相似之处，唯一的不同是交联聚乙烯是有两层半导体屏蔽层的。这样的两层屏蔽结构能够很好地避免电缆发生故障。
　　2.3 电缆屏蔽层
　　高压电缆的线芯是由许多导线组成的，这就导致了在线芯表面与绝缘层之间就存在许多的空隙，影响了电缆的性能。因此也要在电缆的绝缘层的内侧与外侧都设置两个屏蔽层。使用半导体材料能够让电场稳定性变得更好。
　　2.4 电缆护层
　　在电缆铺设的过程中会遇到各种各样的环境情况，因此需要采取一些措施，添加一个保护层对电缆头内部的结构进行保护，保证在运行的过程中不让电缆受到外界环境因素的影响，比如大风、暴雨等情况，延长电缆的使用寿命。电缆的保护层在材料的使用上一般有两种选择，即金属材料和非金属材料。电缆保护层又分为三种，分别是金属、橡胶以及组合类型。金属材质的保护套具有很好的防护性能，主要功能是防水。橡胶保护层是比较柔软的，但是防水性能比较差。组合类型其实就是一种简易的金属保护层，防水性能要比橡胶好很多。
　　3、热缩与冷缩电缆头的故障分析对比
　　3.1 热缩电缆头的故障分析
　　对于热缩电缆头经常会出现的故障，主要有三种：一是容易产生电化学腐蚀；二是相线对半导体放电；三是绝缘层容易受到破坏。
　　产生电化学腐蚀的主要原因是相间距离太近，所以绝缘外表皮是容易被腐蚀的。因为热缩电缆头的绝缘层屏蔽层被去除的比较多，所以导致两相接近的地方没有屏蔽层，会产生漏电的情况。而且在交汇处形成的电场是不均匀电场，场强比较大，导致空气与水蒸气也会发生放电现象，会有声响发出。　　相线对半导体产生放电现象的原因是热缩层被破坏，没有承受相电压的能力，所以单相会对半导体层的绝缘表面击穿，造成重大的安全事故。
　　由于温度的不断升高，电缆三指处被击穿，绝缘层就会受到巨大的冲击。电缆三指处的制作工艺要求是非常严格的，不易使用火焰喷枪进行焊接。
　　3.2 冷缩电缆头的故障分析
　　冷缩电缆头的故障主要有两种：一是安装操作不规范导致相线与线芯接触，最后导致相线击穿屏蔽层；二是在电缆制作的时候出现的情况，由于制作工艺不精良对电缆造成了损伤。所以在使用的过程中，有损伤的地方对半导体进行放电，形成了不均匀的电场，容易出现事故。
　　3.3 其他问题分析
　　相对于热缩电缆头来说，冷缩电缆头在三指处的包裹性不是很好。在突然受到外力的情况下非常容易脱出，密封性遭到了破坏，导致水渗进去，使电缆的绝缘层出现受潮的情况。而且在固定电缆的时候如果把抱箍放在三指处，出现这种情况的概率将会大大提升。
　　4、制作冷缩电缆头的相关事宜
　　4.1 注意天气情况对制作电缆头的影响
　　天气情况对冷缩电缆头的影响是比较大的。首先要选择在晴朗的天气，空气湿度不是很大的情况下进行制作。如果是在一个比较潮湿的空气状况下进行制作则会使电缆的绝缘性能大幅度下降，还有可能因为受潮而产生局部放电。在施工场地内最大程度地保持场地的整洁、干净，防止在制作的过程中有灰尘进入到电缆中，使电缆产生气隙，造成击穿事故。
　　4.2 采取相关措施解决屏蔽端电场集中的问题
　　在电缆的终端屏蔽层处，电场是非常集中的。这种情况是需要进行改善的，目前选择的方式就是绕半导体带电的措施，改善这一比较薄弱的地方。如果不注重对这方面的改善，则容易产生电缆绝缘击穿的情况。
　　4.3 制作完成之后的存储措施
　　电缆在制作完成以后，需要很好地储存起来。但是对储存的条件也是有要求的，必须要选择干燥的地方，密封储存。在冷缩管和冷缩指套的端口处缠绕半导体胶带，能够起到防水、防潮的作用。缠绕的方法是半重叠式，从接头的那一端开始缠绕，然后进行反向的缠绕，直到起始位置。在缠绕的过程中要控制好力度，适当拉伸，不能留下缝隙。
　　综上所述，在10kV高压冷缩电缆头的故障概率降低的工作上还有很长的路要走。首先是因为电缆头的问题通过一般的检验方式很难检查出来，必须要让电力系统经过较长时间的运行之后才能够暴露出来问题。但是现在的电缆使用寿命大多都有限，如果不及时发现电缆使用过程中的安全隐患，将会出现许多的安全事故，所以高压电缆在使用之前必须要经过多次耐压试验。通过分析不难发现许多问题都是在制作的过程中只要稍加注意，提升一下制作工艺就可以避免的，所以我们要不断改进制造工艺，避免事故的发生。

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