劉 杰,成 健
(深圳供電局有限公司,廣東 深圳 518020)
電力電纜作為一種具有優(yōu)異電氣性能和機械性能的電力能源輸送設施,已經(jīng)得到了廣泛應用[1]。過去使用范圍最廣的油浸紙絕緣電纜受運行環(huán)境的影響極易受潮,可能造成極其嚴重的事故。因此,但凡工程涉及油浸紙絕緣電纜,從電纜出廠到工地貯存再到投放使用的各個環(huán)節(jié),都必須嚴格防范電纜進水導致其絕緣材料受潮。這在一定程度上造成電纜敷設施工難度大,后期維護成本高。近年來,交聯(lián)聚乙烯電纜逐漸推廣,替代了過去的油浸紙絕緣電纜。由于交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣是擠塑的整體,使得這種電纜具有一定的防水、防潮性能,人們也往往忽略了對其的防水、防潮[2]。施工過程中電纜穿墻孔洞、電纜管道等不做密封處理,或利用速干水泥、膠泥、發(fā)泡膠以及充氣式柔性氣囊等封堵材料進行簡單處理的情況普遍存在,結(jié)果是電纜在長時間運行過程中極易被積水浸泡。受水汽侵蝕,電纜受潮,不僅不能達到額定使用壽命,還會給電力系統(tǒng)的安全運行埋下隱患[3]。為此,本文探討電纜受潮的危害及原因,并在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎上提出了防止電纜受潮的處理方法。
外部環(huán)境的水份侵入交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣后,在強電場作用下將產(chǎn)生一系列理化作用,使絕緣體沿電場方向形成“水樹”。經(jīng)強電場作用,水樹枝的尖端會不斷向絕緣材料內(nèi)部蔓延,直至貫穿整個絕緣,最終使交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣擊穿[1-5]。實驗證明,若運行環(huán)境的濕度達到65%以上,交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣材料就有可能形成水樹,且隨著相對溫度的提高,水樹的數(shù)量會逐漸增加[6-8]。
除了使絕緣材料受損,電纜受潮還會腐蝕其屏蔽銅帶。交聯(lián)聚乙烯電纜均設有金屬屏蔽層,國產(chǎn)電纜一般由1層或2層退火銅帶螺旋繞包而成,主要作用是屏蔽電場,流通不平衡電流或故障電流,防止軸向表面放電及防雷。一旦金屬屏蔽層被潮氣侵蝕,銅帶疊壓處的接觸電阻會顯著增加,沿導流體軸向流通的電流只能繞銅帶螺旋流動。此時屏蔽銅帶可等效于電感線圈,大大增加電纜的電感,在雷電或操作過電壓作用下,屏蔽層上會形成極大感應電壓,對電纜造成傷害。
此外,水分中通常含有腐蝕性物質(zhì),對電纜芯線及電纜連接處產(chǎn)生的危害更大[5]。
電纜受潮主要有電纜本身缺陷及電纜敷設施工方法不當?shù)确矫娴脑颉?/p>
(1)由于材料及制造工藝等原因,交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣內(nèi)部難免會產(chǎn)生微孔、存在雜質(zhì)或其他缺陷,尤其是微孔將會增大電纜的吸水性。
(2)出廠時,電纜端部均處于密封套密封狀態(tài)。經(jīng)施工使用一部分后,余下部分通常僅用塑料布簡單包扎斷口,且露天擺放,難免會有水汽侵入電纜。
(3)電纜敷設時,穿越道路、橋梁和涵洞等情況普遍存在,而這些地方地勢低洼、環(huán)境惡劣,一旦遭遇雨雪天氣易形成積水,且短時間內(nèi)無法自然干燥。敷設過程中,若電纜端頭不慎落入積水中,即使有塑料布包裹也不能保證電纜完全不受污水沾染。污水持續(xù)集聚可能浸泡電纜,同樣會對電纜的絕緣材料造成極大危害。此外,在牽引和穿管時可能出現(xiàn)電纜絕緣受損,常見于使用機械牽引時,如刮壞電纜外護套、鋼鎧等。
(4)完成敷設的電纜未及時制作電纜端頭。若環(huán)境濕度較大,未處理的電纜頭直接暴露在空氣中,水分極易侵入電纜。
(5)制作電纜頭,如終端頭、中間接頭時,電纜頭可能由于工作人員疏忽落入現(xiàn)場積水中。
(6)正常運行的電纜可能因施工等原因造成絕緣損壞。近年來,由于市政改造,電纜被大型施工機械損壞的新聞報道屢見不鮮,若不及時處理,電纜很容易進水。
為了保證電纜的安全穩(wěn)定運行,要采取有效措施降低電纜受潮的幾率,做好電纜受潮后的維護工作。為此,本文提出了如下方法應對電纜受潮問題。
(1)電纜質(zhì)量選擇。選擇電纜時應通過競標方式選擇可靠的電纜生產(chǎn)廠家供貨,并對電纜進行抽樣檢查,以確保電纜不會出現(xiàn)以次充優(yōu)等質(zhì)量問題,保障電纜敷設后能夠長期安全運行。
(2)施工前應測量電纜的絕緣電阻,判斷電纜是否存在集中缺陷,如絕緣介質(zhì)局部產(chǎn)生裂紋,形成貫穿性導電通道等,一旦發(fā)現(xiàn)類似缺陷,必須更換電纜。
(3)施工過程保護。加強對施工人員的培訓,做到安全文明施工,防止在施工過程中挖斷、挖破電纜。出現(xiàn)此種狀況時,應及時妥善處理。
(4)中間接頭加裝防水盒。實踐經(jīng)驗證明,電纜中間接頭處理不當,水分極易由中間接頭浸入電纜,導致電纜受潮。因此,給中間接頭加裝密閉性良好的防水盒極為重要。
(5)試驗驗收把控。把好交接和驗收關,特別是對重要回路,必要時應提高試驗和驗收標準。在移交運行管理部門正式投運前,按規(guī)定進行直流耐壓泄漏試驗,一切合格后方再投入運行。
(6)研發(fā)新型封堵材料,設計優(yōu)良的防水防潮處理措施,并積極應用于對電纜穿墻孔洞及電纜管道的封堵工作,防止積水長期浸泡電纜使其受潮。
(7)維護過程中,應測量電纜吸收比,即60 s與15 s時絕緣電阻的比值,并以此判斷電纜是否受潮。一般認為吸收比小于1.3,可判定電纜絕緣受潮,此時應對電纜進行干燥處理或更換電纜。
通過以上論述可知,電纜絕緣材料受潮,不僅會大大縮減電纜的使用壽命,而且會給供電系統(tǒng)安全運行帶來巨大隱患。輕則短路,導致電力供應中斷;重則危及供電系統(tǒng)的安全。為了做到提前防范,消除安全隱患,避免事故發(fā)生,必須做好電纜防水防潮處理工作。