一 交聯(lián)電纜接頭運(yùn)行狀況
6-10KV高壓動(dòng)力電纜在水利工程和電力系統(tǒng)運(yùn)用非常廣泛其完好的接頭和附件對(duì)機(jī)電設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行和供電安全是非常重要的。設(shè)計(jì)良好、施工合理的電纜接頭經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明在大多數(shù)情況下是可以長(zhǎng)期使用的。但交聯(lián)電纜由于載流能力強(qiáng)電流密度大對(duì)導(dǎo)體連接質(zhì)量要求就更為嚴(yán)格。對(duì)接頭所要求機(jī)械的電氣的條件日益從嚴(yán)越來越高特別是6-10KV電動(dòng)機(jī)電纜各種接頭將經(jīng)受很大的熱應(yīng)力和較高激烈程度與持續(xù)時(shí)間的短路電流的影響。所以說交聯(lián)電纜附件也不是附屬的更不是次要的部件 它與電纜是同等重要必不可少的部件也是與安全運(yùn)行密切相關(guān)的關(guān)鍵產(chǎn)品。交聯(lián)電纜在國(guó)外已普遍應(yīng)用國(guó)內(nèi)廣泛采用雖然僅10余年目前還存在一些問題但隨著技術(shù)的發(fā)展附件的配套質(zhì)量的提高工藝的完善交聯(lián)電纜已有替代油紙電纜的趨勢(shì)具有廣闊、深遠(yuǎn)的發(fā)展前景。
二 交聯(lián)電纜接頭故障原因分析
由于電纜附件種類、形式、規(guī)格較多;質(zhì)量參差不齊;施工人員技術(shù)水平高低不等;電纜接頭運(yùn)行方式和條件各異致使交聯(lián)電纜接頭發(fā)生故障的原因各不相同。由于交聯(lián)電纜與油紙電纜的介質(zhì)不同接頭發(fā)生故障的原因有很大的差異油紙電纜接頭發(fā)生故障主要是絕緣影響而交聯(lián)電纜接頭發(fā)生故障主要是導(dǎo)體連接。交聯(lián)電纜允許運(yùn)行溫度高對(duì)電纜接頭就提出了更高的要求使接頭發(fā)熱問題就顯得更為突出。接觸電阻過大、溫升加快、發(fā)熱大于散熱促使接頭的氧化膜加厚又使接觸電阻更大溫升更快。如此惡性循環(huán)使接頭的絕緣層破壞形成相間短路引起爆炸燒毀。造成接觸電阻增大的原因有以下幾點(diǎn)。
1、工藝不佳。主要是指電纜接頭施工人員在導(dǎo)體連接前后的施工工藝。
(1)連接金具接觸面處理不佳。無論是接線端子或連接管由于生產(chǎn)或保管的條件影響管體內(nèi)壁常有雜質(zhì)、毛刺和氧化層存在這是不為人們重視的缺陷但對(duì)導(dǎo)體連接質(zhì)量的影響頗為嚴(yán)重。特別是鋁表面極易生成一層堅(jiān)硬而又絕緣的氧化鋁薄膜使鋁導(dǎo)體的連接要比銅導(dǎo)體的連接增加不少麻煩工藝技術(shù)的嚴(yán)格性也要高得多。造成連接(壓接、焊接和機(jī)械連接)發(fā)熱的主要原因除機(jī)具、材料性能因素外關(guān)鍵是工藝技術(shù)和責(zé)任心。施工人員不了解連接機(jī)理沒有嚴(yán)格按工藝要求操作就會(huì)造成連接處達(dá)不到電氣和機(jī)械強(qiáng)度。運(yùn)行證明當(dāng)壓接金具與導(dǎo)線的接觸表面愈清潔在接頭溫度升高時(shí)所產(chǎn)生的氧化膜就愈薄接觸電阻就愈小。
(2)導(dǎo)體損傷。交聯(lián)絕緣層強(qiáng)度較大剝切困難環(huán)切時(shí)施工人員用電工刀左劃右切有時(shí)干脆用鋼鋸環(huán)切深痕往往掌握不好而使導(dǎo)線損傷。剝切完畢雖然不很嚴(yán)重但在線芯彎曲和壓接蠕動(dòng)時(shí)會(huì)造成受傷處導(dǎo)體損傷加劇或斷裂壓接完畢不易發(fā)現(xiàn)因截面減小而引起發(fā)熱嚴(yán)重。
(3)導(dǎo)體連接時(shí)線芯不到位。導(dǎo)體連接時(shí)絕緣剝切長(zhǎng)度要求壓接金具孔深加5mm但因產(chǎn)品孔深不標(biāo)準(zhǔn)易造成剝切長(zhǎng)度不夠或因壓接時(shí)串位使導(dǎo)線端部形成空隙僅靠金具壁厚導(dǎo)通致使接觸電阻增大發(fā)熱量增加。
2、壓力不夠?，F(xiàn)今有關(guān)資料在制作接頭工藝及標(biāo)準(zhǔn)圖中只提到電纜連接時(shí)每端的壓坑數(shù)量而沒有詳述壓接面積和壓接深度。施工人員按要求壓夠壓坑數(shù)量效果如何無法確定。不論是哪種形式的壓力連接接頭電阻主要是接觸電阻而接觸電阻的大小與接觸力的大小和實(shí)際接觸面積的多少有關(guān)與使用壓接工具的出力噸位有關(guān)。造成導(dǎo)體連接壓力不夠的主要原因有以下3點(diǎn)。
(1)壓接機(jī)具壓力不足。近年壓接機(jī)具生產(chǎn)廠家較多管理混亂沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)特別是近年生產(chǎn)的機(jī)械壓鉗壓坑不僅窄小而且壓接到位后上下壓模不能吻合;還有一些廠家購(gòu)買或生產(chǎn)國(guó)外類型壓鉗由于執(zhí)行的是國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)產(chǎn)導(dǎo)線標(biāo)稱截面不適應(yīng)壓接質(zhì)量難保證。
(2)連接金具空隙大。現(xiàn)在交聯(lián)電纜接頭多數(shù)單位使用的連接金具還是油紙電纜按扇型導(dǎo)線生產(chǎn)的端子和壓接管。從理論上講圓型和扇型線芯的有效截面是一樣的但從運(yùn)行實(shí)際比較二者的壓接效果相差甚大。由于交聯(lián)電纜導(dǎo)體是緊絞的圓型線芯與常用的金具內(nèi)徑有較大的空隙壓接后達(dá)不到足夠的壓縮力。接觸電阻與施加壓力成反比因此將導(dǎo)致增大。
(3)假冒偽劣產(chǎn)品質(zhì)量差。假冒偽劣金具不僅材質(zhì)不純外觀粗糙壓后易出現(xiàn)裂紋而且規(guī)格不準(zhǔn)有效截面與正品相差很大根本達(dá)不到壓接質(zhì)量要求在正常情況下運(yùn)行發(fā)熱嚴(yán)重負(fù)荷稍有波動(dòng)必然發(fā)生故障。3、截面不足將交聯(lián)電纜與油紙電纜的允許載流量在環(huán)境溫度為25℃時(shí)進(jìn)行比較得出的結(jié)論是:ZQ2—3×240油紙銅芯電纜可用YJV22-3×150交聯(lián)銅芯電纜替代。因?yàn)閅JV22-3×150交聯(lián)電纜的允許載流量為476A;而ZQ2-3×240油紙電纜的允許載流量為420A還超出56A。ZLQ2-3×240可用YJLV22-31×50替代因?yàn)榻宦?lián)3×150鋁芯電纜的載流量為364A而油紙3×240鋁芯電纜的載流量才320A交聯(lián)電纜還超出44A。如果用允許載流量計(jì)算150mm2交聯(lián)電纜與240mm2油紙電纜基本相同或者說150mm2交聯(lián)電纜應(yīng)用240mm2的金具連接才能正常運(yùn)行。由此可見連接金具截面不足將是交聯(lián)電纜接頭發(fā)熱嚴(yán)重的一個(gè)重要原因。4、散熱不好。繞包式接頭和各種澆鑄式接頭不僅繞包絕緣較電纜交聯(lián)絕緣層為厚而且外殼內(nèi)還注有混合物就是最小型式的熱縮接頭其絕緣和保護(hù)層還比電纜本體增加一倍多。這樣無論何種型式的接頭均存在散熱難度。現(xiàn)行各種接頭的絕緣材料耐熱性能較差J-20橡膠自粘帶正常工作溫度不超過75℃;J-30也才達(dá)90℃;熱縮材料的使用條件為-50～100℃。當(dāng)電纜在正常負(fù)荷運(yùn)行時(shí)接頭內(nèi)部的溫度可達(dá)100℃ 當(dāng)電纜滿負(fù)荷時(shí)電纜芯線溫度達(dá)到90℃接頭溫度會(huì)達(dá)140℃左右當(dāng)溫度再升高時(shí)接頭處的氧化膜加厚接觸電阻隨之加大在一定通電時(shí)間的作用下接頭的絕緣材料碳化為非絕緣物導(dǎo)致故障發(fā)生。綜上所述增加連接金具接點(diǎn)的壓力、降低運(yùn)行溫度、清潔連接金屬材料的表面、改進(jìn)連接金具的結(jié)構(gòu)尺寸、選用優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的附件、嚴(yán)格施工工藝是降低接觸電阻的幾個(gè)關(guān)鍵因素。
三提高交聯(lián)電纜接頭質(zhì)量的對(duì)策
由于交聯(lián)電纜接頭所處的環(huán)境和運(yùn)行方式不同所連接的電氣設(shè)備及位置不同電纜附件在材質(zhì)結(jié)構(gòu)及安裝工藝方面有很大的選擇余地但各類附件所具備的基本性能是一致的所以應(yīng)加強(qiáng)以下幾點(diǎn)措施來提高接頭質(zhì)量。(1)必須選用技術(shù)先進(jìn)、工藝成熟、質(zhì)量可靠、能適應(yīng)所使用的環(huán)境和條件的電纜附件。對(duì)假冒偽劣產(chǎn)品必須堅(jiān)決抵制對(duì)新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品應(yīng)重點(diǎn)試驗(yàn)不斷總結(jié)提高逐年逐步推廣應(yīng)用。(2)采用材質(zhì)優(yōu)良、規(guī)格、截面符合要求能安全可靠運(yùn)行的連接金具。對(duì)于接線端子應(yīng)盡可能選用堵油型因?yàn)檫@種端子一般截面較大能減小發(fā)熱而且還能有效的解決防潮密封。連接管應(yīng)采用紫銅棒或1#鋁車制加工規(guī)格尺寸應(yīng)同交聯(lián)電纜線芯直徑配合為好。近年長(zhǎng)沙和沈陽電纜廠附件廠提供的交聯(lián)電纜接頭用壓接管使用效果較好。(3)選用壓接噸位大、模具吻合好壓坑面積足壓接效果能滿足技術(shù)要求的壓接機(jī)具。做好壓接前的界面處理并涂敷導(dǎo)電膏。(4)培訓(xùn)技術(shù)有素、工藝熟練、工作認(rèn)真負(fù)責(zé)能勝任電纜施工安裝和運(yùn)行維護(hù)的電纜技工。提高施工人員對(duì)交聯(lián)電纜的認(rèn)識(shí)增強(qiáng)對(duì)交聯(lián)電纜附件特性的了解研究技術(shù)改進(jìn)工藝制定施工規(guī)范加強(qiáng)質(zhì)量控制保證安全運(yùn)行。由于交聯(lián)電纜推廣應(yīng)用時(shí)間較短電纜附件品種雜亂施工人員技術(shù)水平高低不等加之接頭的接觸力和實(shí)際接觸面積是隨著接頭在運(yùn)行中所處的各種不同的運(yùn)行條件而在變化所以交聯(lián)電纜各種接頭發(fā)生故障的原因也就各不相同除發(fā)熱問題外對(duì)于密封問題、應(yīng)力問題、聯(lián)接問題、接地問題等引起的接頭故障也應(yīng)予以重視。
