交聯電纜范文
時間：2023-04-08 19:08:49
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篇1
一交聯電纜接頭運行狀況
6-10KV高壓動力電纜在水利工程和電力系統運用非常廣泛,其完好的接頭和附件對機電設備安全、經濟、可靠運行和供電安全是非常重要的。設計良好、施工合理的電纜接頭,經實際運行證明,在大多數情況下是可以長期使用的。但交聯電纜由于載流能力強,電流密度大,對導體連接質量要求就更為嚴格。對接頭所要求機械的電氣的條件日益從嚴越來越高,特別是6-10KV電動機電纜,各種接頭將經受很大的熱應力和較高激烈程度與持續時間的短路電流的影響。所以說交聯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,也是與安全運行密切相關的關鍵產品。交聯電纜在國外已普遍應用,國內廣泛采用雖然僅10余年,目前還存在一些問題,但隨著技術的發展,附件的配套,質量的提高,工藝的完善,交聯電纜已有替代油紙電纜的趨勢具有廣闊、深遠的發展前景。
二交聯電纜接頭故障原因分析
由于電纜附件種類、形式、規格較多;質量參差不齊;施工人員技術水平高低不等;電纜接頭運行方式和條件各異,致使交聯電纜接頭發生故障的原因各不相同。由于交聯電纜與油紙電纜的介質不同,接頭發生故障的原因有很大的差異,油紙電纜接頭發生故障主要是絕緣影響,而交聯電纜接頭發生故障主要是導體連接。交聯電纜允許運行溫度高,對電纜接頭就提出了更高的要求,使接頭發熱問題就顯得更為突出。接觸電阻過大、溫升加快、發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,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。
1、工藝不佳。主要是指電纜接頭施工人員在導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,由于生產或保管的條件影響,管體內壁常有雜質、毛刺和氧化層存在,這是不為人們重視的缺陷,但對導體連接質量的影響,頗為嚴重。特別是鋁表面極易生成一層堅硬而又絕緣的氧化鋁薄膜,使鋁導體的連接要比銅導體的連接增加不少麻煩,工藝技術的嚴格性也要高得多。造成連接(壓接、焊接和機械連接)發熱的主要原因,除機具、材料性能因素外,關鍵是工藝技術和責任心。施工人員不了解連接機理,沒有嚴格按工藝要求操作,就會造成連接處達不到電氣和機械強度。運行證明當壓接金具與導線的接觸表面愈清潔,在接頭溫度升高時,所產生的氧化膜就愈薄,接觸電阻就愈小。
(2)導體損傷。交聯絕緣層強度較大剝切困難,環切時施工人員用電工刀左劃右切,有時干脆用鋼鋸環切深痕,往往掌握不好而使導線損傷。剝切完畢雖然不很嚴重,但在線芯彎曲和壓接蠕動時,會造成受傷處導體損傷加劇或斷裂,壓接完畢不易發現,因截面減小而引起發熱嚴重。
(3)導體連接時線芯不到位。導體連接時絕緣剝切長度要求壓接金具孔深加5mm,但因產品孔深不標準,易造成剝切長度不夠,或因壓接時串位使導線端部形成空隙,僅靠金具壁厚導通,致使接觸電阻增大,發熱量增加。
2、壓力不夠。現今有關資料在制作接頭工藝及標準圖中只提到電纜連接時每端的壓坑數量,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際接觸面積的多少有關,與使用壓接工具的出力噸位有關。造成導體連接壓力不夠的主要原因有以下3點。
(1)壓接機具壓力不足。近年壓接機具生產廠家較多,管理混亂,沒有統一的標準,特別是近年生產的機械壓鉗,壓坑不僅窄小,而且壓接到位后上下壓模不能吻合;還有一些廠家購買或生產國外類型壓鉗,由于執行的是國外標準,與國產導線標稱截面不適應,壓接質量難保證。
(2)連接金具空隙大。現在交聯電纜接頭多數單位使用的連接金具,還是油紙電纜按扇型導線生產的端子和壓接管。從理論上講圓型和扇型線芯的有效截面是一樣的,但從運行實際比較,二者的壓接效果相差甚大。由于交聯電纜導體是緊絞的圓型線芯,與常用的金具內徑有較大的空隙壓接后達不到足夠的壓縮力。接觸電阻與施加壓力成反比,因此將導致增大。
(3)假冒偽劣產品質量差。假冒偽劣金具不僅材質不純,外觀粗糙,壓后易出現裂紋,而且規格不準,有效截面與正品相差很大,根本達不到壓接質量要求,在正常情況下運行發熱嚴重,負荷稍有波動必然發生故障。3、截面不足將交聯電纜與油紙電纜的允許載流量,在環境溫度為25℃時,進行比較得出的結論是:ZQ2—3×240油紙銅芯電纜可用YJV22-3×150交聯銅芯電纜替代。因為YJV22-3×150交聯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,因為交聯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,交聯電纜還超出44A。如果用允許載流量計算,150mm2交聯電纜與240mm2油紙電纜基本相同,或者說150mm2交聯電纜應用240mm2的金具連接才能正常運行。由此可見連接金具截面不足將是交聯電纜接頭發熱嚴重的一個重要原因。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絕緣層為厚,而且外殼內還注有混合物,就是最小型式的熱縮接頭,其絕緣和保護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90℃;熱縮材料的使用條件為-50～100℃。當電纜在正常負荷運行時,接頭內部的溫度可達100℃,當電纜滿負荷時,電纜芯線溫度達到90℃,接頭溫度會達140℃左右,當溫度再升高時,接頭處的氧化膜加厚,接觸電阻隨之加大,在一定通電時間的作用下,接頭的絕緣材料碳化為非絕緣物,導致故障發生。綜上所述增加連接金具接點的壓力、降低運行溫度、清潔連接金屬材料的表面、改進連接金具的結構尺寸、選用優質標準的附件、嚴格施工工藝是降低接觸電阻的幾個關鍵因素。
篇2
關鍵詞：交聯電纜；故障；原因
近年來，我國的用電量逐漸增加，根據國家能源局的數據顯示，2014年我國全社會用電量55233億千瓦時，同比增長3.8%。在用電需求越來越高的背景下，我國城市電網建設呈現前所未有的發展勢頭。考慮到城市高樓密集，為了節省城市空間、美化城市，高壓輸電線路越來越傾向于向地下發展。與架空輸電線路相比，電纜線路具有占地面積小、供電安全可靠、敷設方便、美化城市等顯著優點，在城市電網中應用廣泛。但是，地下電纜一旦發生故障，故障查找及搶修所花費的時間較長，帶來的危害程度更為嚴重。為此，110kV及以上高壓交聯電纜運行使用中，應加強故障分析，采取相應控制措施以及時消除運行中的安全隱患，有效的規避運行風險，確保高壓交聯電纜運行安全可靠。
1 110kV及以上高壓交聯電纜線路應用
目前，從城市已經投入運行的電纜線路運行情況看，國內電纜運行可靠性遠遠落后于西方發達國家。110kV及以上高壓輸電線路中，交聯電纜以優越的技術優勢，逐步替代油浸紙絕緣電纜，為高壓輸電安全提供了進一步保障。但是，隨著高壓交聯電纜規模越大，運行時間越長，其在城市覆蓋范圍變大，地下線路變多，由于電纜維護點分散，為高壓交聯電纜故障查找及搶修帶來了一定難度。
調查顯示，國產交聯電纜的擊穿故障率高達0.5次/年-100km左右，西方一些發達國家已下降到0.2次/年-100km，主要是國內交聯電纜生產環境較差，雜質易進入電纜絕緣，降低了電纜的絕緣性能。110kV及以上高壓輸電線路使用的交聯電纜以國產為主，無形中加大了110kV及以上高壓交聯電纜故障率，對城市供電影響巨大。加強110kV及以上高壓交聯電纜故障研究勢在必行，這是供電可靠提出的必然要求，也是推動城市電網建設的必需條件。
2 110kV及以上高壓交聯電纜故障
在實際運行中，110kV及以上高壓交聯電纜故障表現是多種多樣的，故障不同，原因不同。基于多年工作經驗，110kV及以上高壓交聯電纜故障發生概率呈現陳“高-低-高”特征。投入運行初期，交聯電纜本體質量缺陷及敷設安裝問題造引發故障，故障發生概率較高；投入運行中期，交聯電纜本體及附件運行性能穩定，故障發生概率相對較低；投入運行后期，交聯電纜本體及附件逐漸老化，使用性能下降，故障發生概率有所提高。整個運行期間，易發生故障的部位主要是交聯電纜本體、接頭、終端等，究其原因，主要在于生產制造、安裝調試、外力破壞、設計等方面。
3 生產制造造成的故障
3.1 本體缺陷
從技術條件看，我國高壓交聯電纜生產制造在原材料、機械設備上已經比較成熟，出廠前經過交流耐壓試驗，合格后才允許流向市場，一般不會出現交聯電纜本體存在質量缺陷的問題。但是，由于生產環境較差，技術人員檢驗不到位等，交聯電纜生產制造中易出現絕緣偏心、絕緣內有雜質、交聯度不均勻、電纜金屬護套密封不良等問題，導致高壓電纜投入運行后不久就出現故障。
案例：某110kV高壓交聯電纜竣工后，通過了交流耐壓試驗，正式投入運行24h后，發生電纜本體擊穿事故。經過故障原因分析，是由電纜內外屏存在雜質引起的，電纜絕緣性能部分損壞。
3.2 接頭缺陷
受生產工藝及較差的生產環境等影響，高壓交聯電纜接頭生產制造中，絕緣帶層易進入雜質，或存在氣隙。投入運行后，電纜絕緣屏蔽斷口處常常容易發生故障。
案例：某110kV高壓交聯電纜線路采用的是預制式中間接頭，投入運行一年后，硅橡膠應力錐被擊穿。技術人員解刨應力錐本體后，發現接頭存在滑閃放電現象，是硅橡膠應力錐被擊穿的主要原因。
3.3 安裝調試造成的故障
高壓交聯電纜安裝工藝要求高，由于施工現場環境受限、施工隊伍技術水平，敷設安裝時常因工藝操作不當而出現電纜本體彎曲半徑偏小、附件安裝錯誤、電纜外護套劃傷等現象，造成電纜本體出現機械應力內傷、電纜受潮等，容易引發電纜運行故障。
案例：某220kV高壓交聯電纜線路投入運行11個月，絕緣屏蔽末端上部發生擊穿故障。解刨終端后，確認事故原因是安裝時沒有把應力錐彈簧機構鎖死，降低了應力錐與電纜絕緣結合界面的強度，造成界面放電而發生擊穿故障。
3.4 外力破壞造成的故障
外力破壞是導致110kV及以上高壓交聯電纜故障發生的主要原因。電纜主要敷設在地下，隱蔽性較強。敷設的電纜線路由于竣工資料不全、線路變動卻沒有及時記錄等原因，現今大規模的城市規劃建設工作極容易損壞電纜線路。特別是直埋敷設方式的高壓交聯電纜最易遭到外力破壞，在電纜溝槽和隧道內的高壓交聯電纜相對不宜受到外力破壞。
案例：2010年，某地建設工廠，施工單位進行地基施工時，錨桿直接打穿電纜隧道側壁，回拉錨桿時致使高壓交聯電纜嚴重變形、損壞，造成該片大面積停電，對電網產生了極大的破壞影響。
3.5 設計因素造成的故障
部分設計單位缺乏專業的電纜專業知識，沒有單獨的電纜設計，而是把電纜放在變電中進行設計，或是對敷設現場的地質、氣候條件考慮不周全，造成電纜設計與實際不符，易埋下安全隱患。我國高壓交聯電纜設計技術水平不高已經有目共睹，不高的設計水平，極容易造成高壓交聯電纜存在設計上的缺陷，這對設備安全運行的影響是致命的。
案例：某110kV高壓交聯電纜竣工運行1個月后發生故障，技術人員維修中發現電纜系統設計中沒有設計接地點，高壓交聯電纜在運行1個月期間一直被當做母線使用，電纜金屬護套對地放電，最終兩設備絕緣燒穿。
4 110kV及以上高壓交聯電纜故障防治措施
針對以上故障表現及原因，為維護110kV及以上高壓交聯電纜線路運行安全，除了提高高壓交聯電纜設計、生產制作水平，減少質量缺陷外，還可以采取以下措施：加強質量檢驗，確保電纜生產質量；采用新的交流耐壓試驗手段，確保電纜使用性能良好；提高設計圖深度和敷設安裝質量，杜絕因工作失誤等主觀原因降低電纜性能，使高壓交聯電纜具備良好的絕緣性能；加大運行檢測力度，實時了解電纜運行狀態，以便及時發現故障隱患。
5 結束語
110kV及以上高壓交聯電纜線路在城市電網中應用廣泛，為保證運行安全，應針對故障原因采取有效的防治措施，及時規避運行風險。在今后發展中，應加大科研力度，積極汲取西方國家先進的技術優勢，提高我國高壓交聯電纜生產技術技術，使之滿足我國電網建設和運行需求。
參考文獻
[1]朱明華.交聯聚乙烯高壓電纜故障分析[J].能源與節能，2012（6）.
[2]陳斌，霍光.交聯電纜耐壓試驗方法的探討[J].電氣應用，2010（14）.
篇3
關鍵詞：交聯電纜；絕緣監測；故障預防
1、10kV交聯電力電纜試驗方法
1.1直流耐壓試驗
電纜主絕緣直流耐壓試驗接線方法與測量電纜主絕緣絕緣電阻相同。加壓時應注意：要將試驗電壓平均分成3至5個臺階逐步加壓，電壓每上升一個臺階，都要保持該電壓一分鐘并觀察泄露電流的變化趨勢。這樣即有利于“診斷”電纜的絕緣情況，方便讀取泄漏電流，又有利于減少由于瞬時加壓所產生的疊加電流和沖擊電壓，避免對電纜及試驗儀器造成損害。耐壓試驗后，要通過每千伏約80kΩ的限流電阻反復放電，直至無火花后再直接接地放電。試驗周期：新作終端或中間接頭后。
直流耐壓試驗對于暴露介質中的氣泡和機械損傷等局部缺陷非常靈敏，是現階段電力電纜試驗的重要內容。交聯聚乙烯絕緣材料是交聯聚乙烯塑料經交聯工藝而生成的，屬整體型絕緣材料，其介電常數為2.1- 2.3，且一般不受溫度變化的影響。10kV交聯電纜的主絕緣厚度在3.4mm左右，數千米長的電纜線路具有較大電容，按其截面積的不同，電容可達2- 3μF。如果在系統的頻率（50 Hz）下用交流電壓進行現場試驗，就需要很大的無功功率。常規的交流耐壓試驗設備（運行頻率50Hz）的缺點在于： 隨著單位試驗功率的增大，設備的重量也隨之增大，試驗設備的運輸很不經濟，而且需要為試驗現場提供相當大的電源。這將無法滿足各種復雜施工現場的需要。直流耐壓試驗設備體積小、重量輕，對電源的要求也簡單，其作為現場交接試驗、定期預防性試驗的主要內容，能得出滿意的試驗結果。因此，對于6-10kV電力電纜來說，直流耐壓試驗仍將在一定時期內占主導地位。
1.2絕緣電阻試驗
（1）電纜主絕緣絕緣電阻：用2500伏或5000伏兆歐表測量，讀取1min以后的數據。對于三芯電纜，當測量某一線芯的絕緣電阻時，應將其余兩芯、電纜外護套、屏蔽層、鋼鎧層一起短接并良好接地。運行中的電纜要充分放電后再進行測量。每相測量完之后，都要采用絕緣工具（放電棒）進行放電，以防止放電電流對人及電纜本身造成傷害。所測絕緣電阻數值應不低于400兆歐。試驗周期： 重要電纜1年，一般電纜3年。
（2）電纜外護套絕緣電阻：就是測量鋼鎧層對地的絕緣電阻值，它主要檢查電力電纜的外護套有無破損。采用500伏兆歐表測量。當每千米的絕緣電阻低于0.5兆歐時，采用下面介紹的方法判斷外護套是否進水。試驗周期：重要電纜1年，一般電纜3年。
（3）電纜內護套絕緣電阻：就是測量銅屏蔽層對鋼鎧層的絕緣電阻值，它主要是檢查內護套有無破損。采用500伏兆歐表測量。當每千米絕緣電阻低于0.5兆歐時，采用下面介紹的方法判斷內護套是否進水。試驗周期：重要電纜1年，一般電纜3年。
1.3電纜泄漏電流試驗
電纜泄漏電流的測量多與直流耐壓試驗同時進行。試驗的接線方法與測量電纜主絕緣電阻相同。耐壓5min時的泄漏電流不應大于耐壓1min時的泄漏電流。實踐證明，采用直流泄漏試驗對10kV交聯電纜進行絕緣綜合診斷有非常好的效果， 它能夠準確反映介質整體受潮與整體劣化等情況。值得一提的是：泄漏電流的測量值，會因為測量時高壓引線是否采用屏蔽線、以及微安表接在試驗回路中位置的不同，而受到直接影響。所以在測量泄漏電流的過程中，判斷的不是電流的具體數值，而是泄漏電流的變化趨勢。因此，在電壓升高的每一階段，都必須注意觀察電流隨時間變化的趨勢。一條絕緣良好的電纜，在電壓的上升階段，電容電流和吸收電流先疊加，微安表上的電流一定劇增，然后再下降。當電壓穩定1min后，穩定后的泄漏電流，只相當于電壓上升初期泄漏電流的10%- 20%，這才是穩態泄漏電流值。如果電纜整體受潮，則在電壓上升的每一階段，電流并不隨時間的延長而下降，嚴重時反而上升，這是絕緣缺陷發展的跡象，這種電纜是不能輕易投運的。擁有良好絕緣的電纜，其穩態泄漏電流值在達到標準試驗電壓1min后，隨時間的延長應保持不變，有的略有下降。
1.4導通核相試驗
這里所說的導通核相試驗是指在新作終端或中間接頭后， 未送電前進行的相序核定與導通試驗。導通核相試驗，看似簡單，卻是電纜試驗中不可缺少的重要項目。將電纜一端某一相與接地辮子短接，另一端用萬用表蜂鳴檔（或通燈）逐一測量電阻，當每次短接只有唯一導通時（通燈亮），電纜兩端核對相色，準確無誤后換另一相繼續進行，以確定電纜兩端三芯的相色一一對應無誤。試驗周期：電纜改造、新作終端或中間接頭后。
2、10kV交聯電纜故障預防措施
2.1交聯電纜中間頭故障的預防
交聯電纜敷設采用支架和溝道敷設，盡量不采用直埋方式。即使直埋，也禁止有中間頭。保證溝道內排水設施良好，不得出現交聯電纜被水長期浸泡的現象。目前交聯電纜中間頭大部分使用熱縮中間頭附件。安裝熱縮中間頭附件時，除采用密封膠密封外，我們還另外使用自粘性膠帶和防水膠帶加強密封。交聯電纜中間頭除采用熱縮附件外，我們開始應用全冷縮預制中間頭附件。嚴格中間頭接管壓接工藝。加強對交聯電纜中間頭運行中日常溫度的監測。中間頭的表面溫度超過40℃立即處理，重做中間頭。
2.2交聯電纜本體故障的預防
交聯電纜本體受潮進水，絕緣材料存在缺陷而發生運行中故障，一般在電纜運行3～5年后發生，有的甚至在10年后。但該類缺陷經一般巡檢和監測較難發現。我們從以下兩方面加強預防：
（1）電纜選型方面，我們對溝道"直埋電纜，堅決采用金屬鎧裝"塑料外護套電力電纜。
（2）對批量采購的交聯電纜，取樣對其結構和電性能送交權威部門檢驗，把好進貨質量關。
2.3交聯電纜的絕緣監測試驗項目
第一，預防性試驗項目
（1）測量電纜外護套絕緣電阻和內襯層絕緣電阻。
（2）測量鋼鎧對地的絕緣電阻，檢查直埋電纜的外護套有無損傷。
（3）測量銅屏蔽層對鋼鎧的絕緣電阻，檢查內襯層有無損傷。
（4）測量外護套和內襯層絕緣電阻采用500V兆歐表。當絕緣電阻很低時，應用萬用表的‘正’‘負’表筆交換測量鎧裝層對地或鎧裝層對銅屏蔽層的絕緣電阻。若兩次測得的絕緣電阻值相差較大時，就可判明外護套和內襯層已經破損進水。
（5）使用2500V或5000V兆歐表，測量電纜的絕緣電阻。
第二，預防性試驗的周期
（1）對于受電電纜及2000千瓦以上機組電纜，試驗周期一般為一年。
（2）對其它配出開路電纜，試驗周期為三年。若電纜運行十年以上，試驗周期為一年。
第三，預防性試驗的標準
（1）用500V兆歐表測量電纜外護套的絕緣電阻值不低于1MΩ/km
（2）用500V兆歐表測量電纜內襯層絕緣電阻值不低于0.5MΩ/km
（3）用2500V或5000V歐表測量電纜主絕緣電阻值不低于1000MΩ/km。
3、結語
預防與交接試驗是防止設備損壞、保證設備安全運行、檢驗施工質量的重要措施。我們必須按《電力設備預防性試驗規程》《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》的規定和要求進行全面、認真地試驗，并嚴格執行試驗標準， 堅決不能馬虎。
參考文獻
篇4
關鍵詞：環流；電纜；故障；防范
作者簡介：范亞洲（1978-），男，廣東江門人，廣東電網公司江門供電局生產技術部，工程師；唐信（1981-），男，廣東江門人，廣東電網公司江門供電局輸電管理所，工程師。（廣東 江門 529000）
中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2011）36-0165-02
當電纜金屬護套環流出現異常時，會產生幾方面的危害：一是造成電纜絕緣局部高溫損耗發熱，加速絕緣老化，降低電纜使用壽命，嚴重時導致電纜發生直接擊穿接地故障；二是使電纜外護套破損，出現多點接地現象；三是外護套破損后，金屬護套被腐蝕，既增加了主絕緣水樹老化的幾率，又易誘發局部放電和電樹枝；四是直接影響電纜線路的載流量，產生較大的電能損耗，浪費資源，有關電纜載流量計算經驗表明，金屬護套環流異常對載流量的影響可達30%～40%，而金屬護套環流異常時，電纜允許載流量不能超過額定載流量的60%。因此對電纜金屬護套環流問題進行分析與監測具有十分重要的意義。
一、故障基本情況
1.故障情況
2010年6月22日，110kV碧杜線#1-#2塔電纜#4中間頭處發生故障。立即組織巡查發現，電纜中間接頭處有刺鼻燒焦味，打開電纜蓋板后發現在電纜中間直通接頭處有燒穿跡象，燒穿點位于中間接頭金屬護套接地線處（見圖1）。運行部門于次日組織更換了電纜中間接頭。
2.電纜敷設情況
故障電纜選用YJLW03-Z-64/110-1×630型交聯聚乙烯絕緣、波紋鋁護套、聚乙烯（PE）外護套銅導體單芯電纜，2006年12月28日投運#4接頭至#2終端塔段，2009年11月28日由于遷改原因進行了新舊電纜接駁改造，投產了#1終端塔至#3街頭段，敷設方式采用預制電纜槽及敷設電纜保護管單回路水平敷設的方式，全線敷設回流線，電纜槽埋深1.0米，電纜保護管采用大開挖或頂管的形式敷設，主要是用來穿越道路及水河等不適合采用電纜槽的地方，金屬護層采用一端直接接地、另一端加裝護層過電壓保護器接地方式。
二、故障原因分析
1.金屬環流計算模型
本案例屬于金屬護套單端接地情況，每段電纜波紋鋁護套采用一端直接接地，另一端加護層過電壓保護器接地的結線方式，因為只存在一個直接接地點，未構成感應電流回路，金屬護套中環流只包含電容電流和泄露電流。各單位長度段電纜電容電流是并聯關系，總電流應為各單位長度電容電流之和，所以單端接地情況下金屬護套中流過的電容電流為單位長度電容電流與電纜長度的乘積。另外，由于交聯單芯電纜XLPE層的絕緣電阻非常大，大約在1013～1015Ω/m，所以在計算金屬環流時可忽略泄露電流的影響。得到各相電纜金屬護套上單位長度的電容電流計算模型為：
式（1）
式（2）
式（3）
式中：、、分別為A、B、C三相電纜的電容電流，A/m；、、分別為A、B、C三相電纜的相電壓，V；為角頻率，；為電纜每相單位長度電容，（F/m），ε為絕緣材料的介電常數，Dic為電纜內屏蔽層直徑，Di為電纜主絕緣層直徑。
下表1給出了110kV碧杜線電纜金屬護套的環流計算與實測結果，對于單點接地情況，高壓電纜金屬護套單點接地時，環流來自于電容電流，電流大小由電纜的結構參數和長度決定，與電纜負荷大小基本無關，該情況下環流計算結果與電纜正常狀況下的實測結果幾乎一致。文獻[4]指出110kV與220kV電纜金屬護套環流計算結果與實測結果十分接近，最大誤差小于7％。現場測量情況也表明環流數值與理論計算數值基本相符。
由于故障點在電纜中間直通接頭處，懷疑故障原因為電纜本體存在設計上的缺陷，金屬環流過大引起電纜長期局部發熱，導致電纜擊穿故障。2011年6月我們對該線路進行了基礎資料整理，并通過現場核查發現，該段電纜于2009年改造時由于缺乏數據支撐，#3-#4接頭段金屬護層采用兩端接地的接線方式（見圖2），此接線方式不適用于高壓單芯電纜，將導致該段電纜產生的金屬環流值高達負荷電流50%以上。
2.故障原因判斷
故障點地勢較高，排除了水浸電纜引發故障的可能性；計算分析及實測數據表明，電纜的金屬環流數值已足以引起電纜接頭長期發熱。通過對#4電纜中間頭燒穿點處的解剖分析，認為故障發生的原因主要有以下兩種可能：
（1）金屬環流過大致使電纜長期發熱。在負荷電流為132A的情況下，#3-#4段電纜金屬護套環流高達124A，幾乎接近負荷電流。此時，當金屬護套接地點處產生接觸電阻，在大電流的作用下，導致電纜局部長期發熱，電纜主絕緣在高溫作用下形成水樹老化，開始逐步燒融，進而導致主絕緣性能進一步降低，形成惡性循環，最終導致電纜擊穿，從電纜接地點處的銹蝕痕跡也驗證了推斷的合理性。
（2）#4中間直通接頭制作工藝質量不良。本案例中，電纜其他位置未發生過類似故障，而是發生在#4中間接頭處。制作電纜中間接頭進行校直加熱等工藝或在電纜施工過程中產生較大彎曲時，受氣候環境濕度影響，有水分浸入電纜內部，電纜接頭金屬護套邊緣處的電場分布在外屏蔽端口產生的電應力集中現象，使接頭處產生的水汽長期發熱，在毛刺突出處產生主絕緣水樹并伸延，最終導致電纜絕緣擊穿。
三、處理情況及防范措施
針對電纜金屬環流過大的問題，運行人員于2011年7月14日進行了帶電改接線處理，解開了#4中間接頭的直接接地線，并進行了金屬護套環流測量驗證，實測#4中間接頭金屬環流降為4A左右，經分析，這是由于電纜接地段長度發生變化，將110kV碧杜線#2塔-#4中間接頭直接改為至#3中間接頭，增加了電纜約120米，電容電流也相應增加的緣故；#2塔終端頭過電壓保護器感應電壓在14V左右，均符合預防性試驗規程要求。為有效防范類似故障的再次發生，運行部門于故障發生后，于2011年全面開展了環流監測和電纜頭紅外測溫工作，并結合綜合停電機會，對同類廠家、同型號產品的接地線裝設點開展了專項檢查整治，處理了2處電纜環流過大的問題，相應的反事故措施建議如下：
設計方面，在工程設計全過程中，應注意結合現場實際，從源頭把關，掌握全面的電纜資料，電纜線路充分考慮采用段長相等的交叉互聯正三角形排列，或采用交叉互聯與單端接地相結合的方式，控制交叉互聯段段長的不平衡情況；施工方面，電纜線路施工過程中，施工單位須嚴格按照施工工藝要求操作，盡量采用蛇形敷設，預留一定預度的電纜以滿足事故需要，運行單位應按照電纜驗收技術規范參與中間驗收，并把好竣工驗收關口，確保電纜的施工質量；運行方面，應結合電纜運行規程，加強電纜巡查，定期開展環流監測、絕緣電阻檢測、交叉互聯系統檢測、紅外測溫等預防性試驗項目，必要時開展交流耐壓試驗。
四、結論
第一，預防性試驗是檢測電纜運行狀態的重要手段，應嚴格按照試驗周期執行，在運行維護工作中加以重點關注，遺漏試驗項目將極可能不利于掌握電纜的運行狀態。
第二，電纜接頭的工藝質量是關乎電纜安全運行的重要因素，電纜線路改造和建設時，應務求在每一個施工工序都安排有經驗的運行人員到現場監督，必要時也可安排到生產廠家進行監造。
第三，應高度重視金屬環流危害，從設計、施工、運行等方面全方位考慮，進行必要的環流計算，盡可能降低環流影響，將電纜金屬護套環流占負荷電流的比例控制在5%～10%以內。
參考文獻：
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[2]江日洪.交聯聚乙烯電力電纜線路(第二版)[M].北京:中國電力出版社,2009.
篇5
關鍵詞：電力電纜、受潮、水樹老化、去潮、干燥
中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
隨著現代工業的發展，交聯聚乙烯電力電纜受到越來越廣泛的使用。按一般概念，塑料制品不吸水，所以許多人有種錯誤概念交聯聚乙烯電纜不怕受潮，受潮后絕緣性能不會降低還可照樣投運。其實不然，交聯聚乙烯一旦受潮，進入交聯聚乙烯電纜層中的水份會在電場作用下形成水樹，在屏蔽層與絕緣層之間的表面產生不平等缺陷，在電場作用下產生局部放電而導致絕緣樹枝狀老化而引起擊穿；在以往的施工中我們就曾有這樣的教訓：在兩條交聯聚乙烯電力電纜施工時，發現電纜受潮，他們只將電纜端部加溫，使潮氣暫時離開端部，電纜頭制作完畢后，進行例行電氣試驗，各項數據均合格，送電投運，但電纜運行半個多月后，兩條電纜先后發生絕緣擊穿事故，被迫停運。由此可見，交聯聚乙烯電纜亦應注意防潮；經過了那次的教訓，我們在電纜的存放、運輸、敷設及附件制作過程中更重視了對電纜防潮的工作；但是，在有些特殊的情況了，不可避免的發生了電纜的受潮現象；一旦發現受潮應徹底干燥，否則將留下事故隱患。
2 、電纜去潮處理的原理及分類
2.1去潮處理的原理
交聯聚乙烯電纜的去潮是比較困難的，給電纜加溫亦不易將電纜內的潮氣驅除。對受潮電纜的去潮處理操作方法目前還沒有標準的操作方法。但無論采用何種操作方法，其原理都是相同的，即通過加熱、對流或者外加干燥氣體的吸潮加速受潮電纜的干燥，將電纜內的潮氣帶出。
2.2去潮處理的分類
不同情況對受潮電纜的去潮方法也不同，在這里我們作一下簡單介紹：一般情況下，我們采用傳統的充氣吸潮法，在電纜的一端用壓縮氣體介質（通常用干燥氮氣或干燥空氣）強制灌入電纜絕緣線芯內，在電纜的另一端同時抽真空，讓干燥氣體吸收進入電纜的潮氣后抽去；此法去潮的電纜長度不宜超過200米，不可有電纜中間接頭；且一次只能對一條電纜進行去潮處理；在另一種情況下，無法對電纜進行充氣去潮時，我們嘗試了真空法干燥電纜的去潮方法，同時輔以對電纜進行加熱；這種去潮方法在實踐中也取得了較好的效果。
兩種去潮處理的操作方法
3.1 充氣吸潮法去潮處理操作實踐
在2002年度夏工程中，曾有一條短段電纜（不足200米）因截斷后未及時將電纜端頭封好，遇雨天，電纜進水；經商議決定采用充氣吸潮法干燥電纜。去潮操作方法如下：首先將需要去潮的電纜的頭部打開，露出電纜導體約40mm。將電纜在電纜支架上傾斜，讓電纜的進水從電纜的兩端自然流出。根據電纜內的進水程度控制滴水時間，一般為12~16小時。在電纜兩側接入抽真空設備，見下圖所示：
A1~A5―真空閥門；B―被去潮電纜；C―變色硅膠罐；D―塑料管；
E―壓縮氣體罐；M1M2―真空壓力表
這時關閉閥門A1A2，沒有必要讓壓縮氣體罐內的氮氣或干燥空氣進入電纜。同時，這時候由于去潮剛開始，距離干燥的要求還很遠，也沒有必要測試電纜的去潮程度，因此應該關閉閥們A4將變色硅膠罐排除在真空回路外。這段時間里只是對受潮電纜進行抽真空，讓電纜內的水盡可能發揮掉。在最初的8小時內，麥氏真空表顯示的真空度會有明顯上升，可以達到250―300Pa.繼續抽真空,此時 真空上升很慢,維持20小時。關閉閥門A3,A4和A5停真空泵.打開閥門A2,將干燥氮氣或干燥空氣以一定壓力(根據電纜結構而定,不允許超過制造廠允許值)充入電纜內.等電纜兩端的壓力表M1和M2讀數平衡后,維持4小時，讓電纜內的干燥氣體充分吸收潮氣。重新關閉閥門A1、A2,打開閥門A3、A5啟動真空泵再次抽真空,抽去電纜內的吸了潮的氣體.真空平衡后重復充干燥氣體進行吸潮。一般說來，用干燥空氣作為去潮介質，最終的真空度可以到達120PA，而用高純度氮氣作為去潮介質，最終的真空度可望到達80~100PA。這時候，可以打開閥門A4，接上變色硅膠罐抽真空，2―4小時后，如果硅膠罐不變色，說明去潮工作已經完成。通常，最終的真空度達到150PA以上時，變色硅膠就不容易變色了。最后我們經過充氣吸潮法處理之后，最終的真空度達到了120PA，接上硅膠罐后，硅膠沒有變色；隨后我們進行了電纜對接，此電纜安全運行至今，運行狀態良好。
3.2 真空法去潮處理操作實踐
2008年我公司在某工地新敷設電纜線路一回，使用交聯聚乙烯電力電纜YJV22-10KV-3*300，全長600多米（300米兩盤），需制作中間接頭一個，終端頭二個，該批電纜運至現場時即發現電纜無封頭，使電纜芯線及護套內受潮。剖開電纜，填充物手感很潮濕，線芯內滴水；因工程緊急，退貨新生產已來不及，因電纜較長(每條約300多米)，經商議對該電纜進行真空法去潮并輔以電纜加熱。
我們當時采用芯線短路通電加熱和抽真空同時進行的方法干燥電纜，具體做法如下：加工一個金屬密封筒，用熱收縮電纜分支手套將電纜一端密封好，壓好接線端子，將其中兩相接上電焊機二次線圈，電纜的另一端短接并包好絕緣套入金屬密封筒內密封好。另一條電纜亦同樣處理，將金屬密封筒接上真空表和真空泵，電焊機送電，調節電焊機輸出電流使電纜內短路電流達到130A左右，電纜外護層溫度逐漸升溫到35℃左右，同時啟動真空泵。一段時間后，三個真空表達到了平衡，觀察真空表使真空度達到-660－-700mmHg(-8.8X104－-9.3 X104Pa)，表明電纜內全部都達到了真空。這次我們抽了15個小時的真空，經過真空干燥，我們認為電纜已干燥好，即破真空進行電纜頭制作，用手觸摸填充料，感覺很干燥。
此交聯聚乙烯電纜干燥法我們認為是可行的，它簡單易行，在施工現場容易實施，抽真空時間，若不是非常嚴重或其他特殊原因，我們認為有12個小時即可滿足。為能準確判斷電纜中的水份是否抽光完成干燥，我們打開電纜一端，在真空泵出口加裝硅膠罐，結果硅膠不變色，去潮工作完成；隨后我們才開始了中間對接和終端頭的制作，電纜安全運行至今。
兩種去潮處理方法的比較
一般情況下傳統的充氣吸潮法比較常用，去潮的效果比較好，但其有更大的局限性，去潮電纜的長度不宜超過200米，不可有中間接頭；一次只能對一條電纜進行去潮處理；并且需要壓縮氣體裝置；
真空法去潮，裝置和操作方法比較簡單，可以兩段電纜同時進行去潮處理，去潮電纜的長度可以更長；但是此法去潮效果較差，去潮也較慢。同時配合電纜加熱可以加快其去潮進程。
結論
交聯電纜在敷設安裝和運行時潮氣和水分有可能進入電纜絕緣內；需作好各個環節的防水工作。
電纜受潮后因水在交流電場的作用下發生“水樹老化”現象，從而使交聯聚乙烯絕緣性能下降，最終導致電纜絕緣擊穿，故電纜在受潮后須進行去潮處理后才可進行制作安裝。
掌握去潮處理的原理：通過加熱、對流或者外加干燥氣體的吸潮加速受潮電纜的干燥，將電纜內的潮氣帶出。
了解充氣吸濕法和真空法兩種去潮處理方法的操作步驟。比較兩種方法的異同，在實踐中靈活掌握，合理選擇。
篇6
論文摘要:針對高壓電纜接頭故障進行綜析，并就各類原因提出改進措施和防范對策。
一、前言
在鐵路供電網路中交聯電纜接頭狀況，對供電安全是非常重要的。經實際運行證明，在大多數情況下是可以隨電纜長期等效使用的。交聯電纜由于載流能力強，電流密度大，對導體連接質量要求就更為嚴格。對接頭所要求機械的電氣的條件越來越高，特別是輸配電電纜，各種接頭將經受很大的熱應力和較長持續時間的短路電流的影響。
所以，交聯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，是必不可少的部件，也是與安全運行密切相關的關鍵產品。
二、交聯電纜接頭故障原因綜析
交聯電纜接頭故障原因，由于電纜附件種類、形式、規格、質量以及施工人員技術水平高低等因素的影響，表現出不同的現象。另外，電纜接頭運行方式和條件各異，致使交聯電纜接頭發生故障的原因各不相同。交聯電纜允許在較高溫度下運行，對電纜接頭的要求較高，使接頭發熱問題就顯得更為突出。接觸電阻過大，溫升加快，發熱大于散熱促使接頭的氧化膜加厚，氧化膜加厚又使接觸電阻更大，溫升更快。如此惡性循環，使接頭的絕緣層破壞，形成相間短路，引起爆炸燒毀。由此可見，接觸電阻增大、接頭發熱是造成電纜故障的主要原因。造成接觸電阻增大的原因有以下幾點：
1、工藝不良。主要是指電纜接頭施工人員在導體連接前后的施工工藝。
2、連接金具接觸面處理不好。無論是接線端子或連接管，由于生產或保管的條件影響，管體內壁常有雜質、毛刺和氧化層存在，這些不為人們重視的缺陷，對導體連接質量有著重要影響。特別是鋁表面極易生成一層堅硬而又絕緣的氧化鋁薄膜，使鋁導體的連接要比銅導體的連接增加不少難度，工藝技術的要求也要高得多。不嚴格按工藝要求操作，就會造成連接處達不到規定的電氣和機械強度。實際運行證明，當壓接金具與導線的接觸表面愈清潔，在接頭溫度升高時，所產生的氧化膜就愈薄，接觸電阻Rt就愈小。
3、導體損傷。交聯絕緣層強度較大剝切困難，環切時施工人員用電工刀環剝，有時用鋼鋸環切深痕，因掌握不好而使導線損傷。在線芯彎曲和壓接蠕動時，會造成受傷處導體損傷加劇或斷裂，壓接完畢不易發現，因截面減小而引起發熱嚴重。
4、導體連接時線芯不到位。導體連接時絕緣剝切長度要求壓接金具孔深加5mm，但因零件孔深不標準，易造成剝切長度不夠，或因壓接時串位使導線端部形成空隙，僅靠金具壁厚導通，致使接觸電阻Rt增大，發熱量增加。
5、壓力不夠。現今有關資料在制作接頭工藝及標準圖中只提到電纜連接時每端的壓坑數量，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際接觸面積的多少有關，還與使用壓接工具的出力噸位有關。
6、壓接機具壓力不足。壓接機具生產廠家較多，管理混亂，沒有統一的標準，有些機械壓鉗，壓坑不僅窄小，而且壓接到位后上下壓模不能吻合；還有一些廠家購買或生產國外類型壓鉗，由于執行的是國外標準，與國產導線標稱截面不適應，壓接質量難以保證。
7、連接金具空隙大。現在，多數單位交聯電纜接頭使用的連接金具，還是油紙電纜按扇型導線生產的端子和壓接管。從理論上講圓型和扇型線芯的有效截面是一樣的，但從運行實際比較，二者的壓接效果相差甚遠。由于交聯電纜導體是緊絞的圓型線芯，與常用的金具內徑有較大的空隙，壓接后達不到足夠的壓縮力。接觸電阻Tt與施加壓力成反比，因此將導致Rt增大。
8、產品質量差。假冒偽劣金具不僅材質不純，外觀粗糙，壓后易出現裂紋，而且規格不標準，有效截面與正品相差很大，根本達不到壓接質量要求；在正常情況下運行發熱嚴重，負荷稍有波動必然發生故障。
9、截面不足。以ZQ－3×240油紙銅芯電纜和YJV22－3×150交聯銅芯電纜為例，在環境溫度為25℃時，將交聯電纜與油紙電纜的允許載流量進行比較得出的結論是：ZQ2一3×240油紙銅芯電纜可用YJV22－3×150交聯銅芯電纜替代。因為YJV22－3×150交聯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47A。如果用允許載流量計算，150平方毫米交聯電纜與240平方毫米油紙電纜基本相同，或者說150平方毫米交聯電纜應用 240平方毫米的金具連接才能正常運行。由此可見連接金具截面不足將是交聯電纜接頭發熱嚴重的一個重要原因。
10、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絕緣層為厚，而且外殼內還注有混合物，就是最小型式的熱縮接頭，其絕緣和保護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90℃；熱縮材料的使用條件為-50～100℃。當電纜在正常負荷運行時，接頭內部的溫度可達100℃；當電纜滿負荷時，電纜芯線溫度達到90℃，接頭溫度會達140℃左右，當溫度再升高時，接頭處的氧化膜加厚，接觸電阻Tt隨之加大，在一定通電時間的作用下，接頭的絕緣材料碳化為非絕緣物，導致故障發生。
三、技術改進措施
綜上所述增加連接金具接點的壓力、降低運行溫度、清潔連接金屬材料的表面、改進連接金具的結構尺寸、選用優質標準的附件、嚴格施工工藝是降低接觸電阻Rt的幾個關鍵周素。提高交聯電纜接頭質量的對策由于交聯電纜接頭所處的環境和運行方式不同，所連接的電氣設備及位置不同，電纜附件在材質、結構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，應從以下幾方面來提高接頭質量：
1、選用技術先進、工藝成熟、質量可靠、能適應所使用的環境和條件的電纜附件。對假冒偽劣產品必須堅決抵制，對新技術、新工藝、新產品應重點試驗，不斷總結提高，逐年逐步推廣應用。
2、采用材質優良、規格、截面符合要求，能安全可靠運行的連接金具。對于接線端子，應盡可能選用堵油型，因為這種端子一般截面較大，能減小發熱，而且還能有效的解決防潮密封。連接管應采用紫銅棒或1＃鋁車制加工，規格尺寸應同交聯電纜線芯直徑配合為好。
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要求的壓接機具。做好壓接前的截面處理，并涂敷導電膏。
4、培訓技術有素、工藝熟練、工作認真負責，能勝任電纜施工安裝和運行維護的電纜技工。提高施工人員對交聯電纜的認識，增強對交聯電纜附件特性的了解。研究技術，改進工藝，制定施工規范，加強質量控制，保證安全運行。
四、結束語
篇7
【關鍵詞】電纜檢測；交流耐壓試驗；小型變壓器；試驗參數
一、電力電纜的檢測
質檢機構對電線電纜的檢測主要是電性能方面,電性能的試驗主要有導體直流電阻試驗、絕緣電阻試驗、耐壓試驗、沖擊電壓試驗等。常用的交聯聚乙烯電纜在變電站和電網中使用廣泛，在以往的測試實驗中其采用的是直流耐壓的測試方式，但是交聯聚乙烯電纜的介質性質與油紙絕緣線纜存在差異，外界的濕度和溫度會改變其性質。數倍的直流電壓在試驗中不能顯現其本身存在的問題。
首先，交聯聚乙烯電纜在交流與直流電壓的作用下出現的電場分布存在差異。電纜絕緣層利用的是聚乙烯材料，是一種整體化的絕緣層，受到溫度的干擾小。在直流電壓的影響下，絕緣層中的電場強度與電阻率之間出現的是一種正比關系，且其絕緣層的電阻率分布是不均勻的狀態，因為生產中其材料不可能為純凈，含有雜質就會導致導電場分布不均勻。而在交流的電場作用下，其絕緣層的電場分布是以介電常數所決定，電場強度與介電常數之間呈現反比例關系，這種分布穩定性較好，所以電纜的絕緣層在交直流電壓的作用下出現的分布不均就會影響其測試的結果。
其次，絕緣電纜在直流電壓的影響下回出現單極性電荷的累計，如果這樣的單極性電荷累計在耐壓試驗中出現，這種需要一段時間才能被釋放出來，如果電纜在直流殘余電荷沒有完全釋放的情況下投入到運行中其直流電壓會疊加在工頻電壓上，使得峰值改變，這樣電纜的電壓值就會超過額定，其老化程度會加劇，縮短電纜的使用壽命，嚴重的就會擊穿。
最后，絕緣電纜的半導體突出位置或者受到污染的點會在空間產生電荷，但是在試驗中如果電纜的終端發生了表面閃絡或者電纜附件擊穿的故障，這就導致電纜芯線出現波震蕩，對其他正常的電纜和接頭的絕緣層形成危害。電纜的絕緣層存在一個明顯缺陷，其容易形成水樹枝，在直流電壓的作用下會快速的變為電樹枝，然后形成放電加速絕緣層的水劣化，這樣就會在工頻電壓下產生擊穿。
綜合的看，采用交流耐壓測試可以有效的避免交聯聚乙烯電纜在直流耐壓檢測時出現的問題，有效的對其耐壓性作出測試。
二、小型試驗變壓器在交流耐壓試驗中的應用
1、小型變壓器在耐壓測試中的應用方式
在測試中綜合國內外的標準，額定小于60KV的電纜線路耐壓測試時，交流可以按照交聯聚乙烯電纜的基準測試電壓的2倍計算。在實際的試驗中，要采用小型試驗變壓器進行交流耐壓測試，既需要獲得基本交流電壓，如對10KV的電纜進行交流耐壓測試，其標準額定電壓為17.4KV。如檢修部門的小型變壓器的變比為220/50KV，0-250V、3KVA調壓器，2臺可調感低壓濾波電抗器，電感量為6×(1±4×0.05)mH。因為試驗變壓器高壓繞組的最大電流設計為60mA，經過計算單獨的小型變壓器按照174.KV的耐壓標準所能夠進行的耐壓試驗，其電容量較低，而交聯電纜的對地電容量較大，因此單臺小型變壓器不能滿足耐壓測試需求。而在供電變電站的控制范圍內，其10KV的開關柜至架空電纜、融冰電纜等因為沒有適應的高壓補償電抗器，所以要保證試驗的容量就必須采用多臺變壓器進行聯合加壓才能滿足測試需求，其中調壓器最大輸出電流設計為12A，要降低調壓器的輸出電流，需要利用低壓濾波電抗器完成并聯補償，是低壓側的試驗電容量滿足調壓器的基本需求，也降低了試驗電源的電容量。
2、試驗設定和要點
首選對試驗的參數進行評估，現場試驗中利用相關的計算公式或者現場測量獲得以下試驗參數：交聯電纜的相對電容量；高壓一次試驗電流；試驗變壓器的并聯數量；低壓二次側試驗的電流；欠補償時電抗器的補償電流；并聯補償電抗器電感等。試驗中會遇到容升的情況，高壓一次試驗電壓在17.4KV時，實際的低壓二次試驗電壓小于74V，所以并聯補償電抗可以按照實際情況進行調適。
在試驗中應注意：交聯電纜的交流耐壓試驗是一種容性的負載，試驗中會出現容升的情況，因此試驗電壓需要在高壓側利用分壓器測量；交流耐壓試驗如果在過程中出現擊穿，試驗裝置的漏抗和電纜形成的振蕩回路會出現過電壓，為了控制過電壓的負面影響，回路中應接入保護裝置；在試驗回路上應裝置過流保護設施，因為電纜部分或者完全被擊穿，回路中的電容電流會增加，為了讓過流保護快速動作，低壓電抗器應采用欠補償；試驗加壓的過程中應利用電流表對試驗中變壓器低壓側的電流改變，主要是控制變壓器并聯加壓的過程中出現不平衡的情況，而造成某一臺變壓器出現過載，而影響試驗的效果。
3、試驗效果
按照上述的方式完成對交聯電纜的耐壓測試，其結果是可以滿足實際需求的。其可以適應在供電范圍內，交聯電纜小于150m的情況下對其進行耐壓測試。而對于較長的電纜則在利用交流耐壓測試的時候則可以利用串聯諧振交流耐壓裝置完成測試。
篇8
關鍵詞;電纜;耐壓;諧振;試驗
Abstract: this paper introduced the crosslinking cable dc pressure test shortcomings, discusses the use of variable frequency resonant system of the power cable network (on the basic principle of pressure test, and through the variable frequency resonant system engineering practice in the application example demonstrates the resonant frequency conversion method in the crosslinking cable site of the feasibility and practicality exchange compression.
Keywords; Cable; Compression; Resonance; test
中圖分類號：TM247文獻標識碼：A 文章編號：
前言
多年來由于人們認識水平和試驗設備的原因，交聯電纜在現場以直流耐壓試驗代替交流耐壓試驗。但是發現用直流耐壓不能保證安全運行，如多條10kV橡塑電纜，交接時按要求進行了直流耐壓試驗，但運行不到半年，或在投運當天，在運行電壓下發生擊穿事件；因此宜用交流耐壓試驗替代原來的直流耐壓試驗，保證電纜安全可靠運行。
1使用直流耐壓試驗的缺點
試驗規程規定，橡塑電力電纜耐壓試驗在條件不允許的情況下才允許用直流裝置，但是該套設備采購昂貴，元件眾多，體積也大，而且接線亦麻煩。面對如此復雜的試驗為何仍需要選擇交流耐壓試驗代替直流耐壓試驗，因為直流耐壓試驗有如下缺點：
1.1在直流電壓作用下其絕緣層中的電場強度是按絕緣電阻系數正比例分配的。而交聯聚乙烯電纜處于交聯過程中不可避免地溶入一定量的副產品，它們具有相對小的絕緣電阻系數但在絕緣層徑向分布是不均勻的，在直流電壓下交聯聚乙烯電纜絕緣層中的電場分布是不均勻的，這就可能在直流試驗過程中出現絕緣層有的地方電場很強，有的地方電場卻比較弱的情況，導致局部絕緣擊穿，在運行中引起事故。
1.2電纜屬于容性電氣設備，在直流電壓會存儲積累單極性殘余電荷。一旦對電力電纜施加了直流電壓，即使對電纜已經充分放電，但是實際施工仍出現被電擊的可能。電纜如果在直流殘余電荷未充分放干凈之前就投入運行，殘余電荷便會疊加在工頻電壓峰值上，使得電纜上的電壓值遠遠超過其額定電壓，從而有可能導致電纜絕緣擊穿。
1.3橡塑電纜的直流耐壓試驗，由于交聯聚乙烯絕緣電纜的半導體凸出處和污穢點等處容易產生空間電荷，絕緣中的實際電場強度最高可達電纜絕緣工作電場強度的十幾倍，所以即使電纜在通過了直流耐壓試驗不發生擊穿，也會引起絕緣的嚴重損傷。
2橡塑電纜交流耐壓試驗
通過上面的分析我們可以得出直流耐壓試驗對電纜耐壓有不可取性，所以我們推廣串聯諧振耐壓試驗方法，該試驗方法不但能滿足高壓交聯電纜的耐壓要求，而且具有重量輕、可移動性好的優點，適宜現場試驗。
2.1串聯諧振
串聯諧振耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品電容實現串聯諧振，這已經成為當前高電壓試驗的新的方向和潮流，在國內外得到了廣泛應用。調頻式采用固定電感電抗器，通過調節激勵電源的頻率使其與試驗回路的固有頻率相同，串聯回路達到諧振狀態，從而在被試品上產生高電壓或大電流，實現對被試品耐壓試驗的目的。
圖1為串聯諧振的等值電路圖
圖1
L為電感，C為電容（包括被試電容、電容分壓器、高壓試驗回路電容）
當RLC電路產生諧振時，XL=XC UC=UXL/R=UXC/R
此時的諧振頻率為f=2∏(√LC) /1,在C上將產生很高的電壓 UC=QUe
式中Ue為電源輸入電壓，Q是品質因數。即在被試品上獲得的電壓是電源輸入電壓的Q倍。
串聯諧振的優點：利用額定電壓較低的電源，通過諧振（諧振條件XL=XC）可以在被試品上獲得較高的輸出電壓。此電路形成1個良好的濾波電路，故輸出電壓UC是1個良好的正弦波電壓。當試品擊穿失去諧振，高低壓電流自動減小，不會擴大被試品的故障點。
2.2交聯電纜變頻串聯諧振耐壓過程
串聯諧振設備由5個部件組成，分別是電抗器、勵磁變、變頻控制箱、分壓器、負載補償電容器。
2.2.1. 電抗器
例：F-DK36/22
額定電壓：22kV額定電流：1.65A工時制：15分鐘
額定電感量: 66.3H工作頻率：32—300Hz 最大負載373nf
上述的銘牌標稱即為此電抗器的極限值，請勿擅自超越。超過極限將可能造成人身及設備事故。
2.2.2. 勵磁變壓器
輸出接線柱——勵磁變輸出高端，連接至電抗器低壓端。
電流取樣輸出插座——用專配電纜線連接至控制箱的電流取樣輸入插座，用于試品電流測量。
接地接線柱E——勵磁變輸出低端，用專配接地線組接大地。
變頻輸入插座——五心快速卡口聯接插座，用專配電纜線連接至控制箱的變頻輸出插座。
2.2.3.電容分壓器
高壓端——與被試品高壓端（或電抗器高壓端）相連。
測量輸出插座——采用專配的測量電纜與控制箱電壓測量輸入端連接。
接地端子——采用專配接地線按接線圖指示接地。
2.2.4電抗器的組配
串聯諧振設備主要運用于被試品主絕緣耐壓。其中根據兩種不同形式的試驗，對電抗器的配置要求也不相同。
配置步驟：
a根據試驗標準選擇試驗電壓，并根據試驗電壓考慮電抗器的組配。
如：3公里規格為8.7/15kV 300mm2電纜試驗
10kV電纜交流耐壓試驗電壓為2.5U0=2.5*8.7=21.75kVF-DK36/22電抗器額定電壓為22kV，單臺可以滿足21.75kV。
b.估算或者通過儀器測量被試品的電容量，根據電容量選擇電抗器組配
例：3公里規格為8.7/15kV 300mm2電纜
估算電容量3*0.37=1.11μf型號為 F-DK36/22電抗器最大負載為0.373μf。 3X0.373μf=1.119μf >1.11μf 所以只需選擇3臺電抗器就可滿足要求，理論值是如此，但是實際試驗中建議選擇4臺電抗器，即4X0.373μf=1.492μf。根據計算得出需要最少3臺電抗器并聯使用。
c.頻率核算
根據公式f= 1/2∏(√LC)計算頻率是否超出試驗要求。
例：根據上兩步配置需要3個電抗器并聯使用
則L=66.3/3H=22.1HCx=1.11μfCb=250Pf（分壓器電容量與被試品相比極小時可忽略）f=32.13Hz>32Hz
結論：3公里規格為8.7/15kV 300mm2電纜試驗可以用3臺型號為F-DK36/22的電抗器并聯組合進行試驗。
3芯電纜電容參數表（單位：uF）
截面mm2
試驗前應先檢查試驗接線是否正確，檢查各設設備接地是否可靠，無問題后打開主機電源對變頻器進行試驗電壓和試驗時間的設置，然后選擇自動搜索諧振頻率，也可選擇手動搜索諧振頻率，自動搜索成功后再進行調壓，使電壓達到預設的電壓值，在保持此電壓的情況下開始計時，到達時間后，將電壓降低至零，查看電纜有無異常，無異常后表明該電纜耐壓通過，完成變頻諧振耐壓試驗。
4現實工程應用及推廣
2011年11月14日，110kV東鳳變電站10kV峨嵋線717開關間隔出線電纜做交流諧振耐壓試驗，長度3132米，在交流耐壓試驗過程中，沒有發生閃絡或擊穿現象，電纜安全運行至今。變頻串聯諧振試驗裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業，適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。例如：6kV-500kV高壓交聯電纜的交流耐壓試驗，6kV-500kV變壓器的工頻耐壓試驗 ，GIS和SF6開關的交流耐壓試驗，發電機的交流耐壓試驗，其它電力高壓設備如母耐壓試驗代替交流耐壓試驗，如果采用交流耐壓試驗，大部分采用變頻串聯諧振線、套管、互感器的交流耐壓試驗。
篇9
摘要：
隨著我國經濟和社會的快速發展，軌道交通建設也越來越快。軌道交通車輛用電纜對軌道交通系統的穩定運行有著重要影響。本文研究了軌道交通車輛用電纜的性能及輻照技術，以尋找出優化改進措施，更高效率地實現軌道交通運輸要求。
關鍵詞：
軌道交通；車輛專用電纜；性能；輻照技術
電線電纜在軌道交通行業廣泛應用，發揮著重要作用。軌道交通車輛用電纜是軌道交通建設的重要組成部分，對提高鐵路運輸速度和保障鐵路安全運營有著重要作用。軌道交通車輛用電纜具有安全系數高、穩定性強、耐磨性強、修理維護成本低等優勢，對軌道交通系統的穩定運行有著重要影響。
一、電纜的標準要求
鐵路車輛和城市軌道交通車輛是軌道車輛的兩大組成部分。鐵路旅客車輛的電纜阻燃要求要符合國際通用阻燃標準IEC60332-1、IEC60332-2。城市軌道交通車輛用電纜的要求更為嚴格，對阻燃性的要求更高，并要具有強絕緣性、高防水防油性和耐磨性。我國對于電纜廠家的要求是：擁有我國電線電纜強制性認證；具備鐵道部車輛用電纜的訂貨標準；符合德國鐵道部認可的DIN5510《軌道車輛防火材料和部件的燃燒特性及燃燒伴隨現象分類、要求和檢測方法》防火測試、英國的BS6853《客運列車設計建造中的防火通用規程》防火測試或法國的NFF16-101《鐵路車輛防火性能、材料的選擇》防火測試等標準。從軌道交通車輛用電纜的使用情況看，電纜不僅要完全符合國家相關要求標準，還要適應科學合理的軌道交通工程建設要求。通過選用合適的電纜材料和輻照技術，在保證軌道安全運行的前提下，做到先主后次，由小到大，層次分明，更高效率地實現軌道交通運輸要求。
二、電纜的性能特點
軌道交通車輛用電纜在軌道交通建設中起著關鍵性的作用。因此，要提高對車輛用電纜的重視程度，以保證工程處于安全高效的工作狀態，更好地服務社會。阻燃性。軌道交通有些處于地下，一旦發生火災，不易逃生，造成的損失難以彌補。因此，軌道交通車輛用電纜一般都要求具有很強的阻燃性，以降低因阻燃小而引發火災的幾率，最大化保證人民的生命財產安全。環境適應性。為了充分適應各種軌道交通工作環境，電線電纜要具有防水、防油和抗老化性等優點，減少電纜的維護工作量，節約維修成本，以使軌道交通實現最大化經濟收益。低煙性。在發生火災時，隨著火焰密集的增大會對人體造成傷害，引起判斷失誤，導致難以找到最佳的逃生方式，最終釀成悲劇。因此，軌道交通車輛用電纜在阻燃條件下的透光率應大于60%。電線電纜是軌道交通運輸網中的基礎線，其性能特點直接影響軌道運輸的安全。因此，除對電纜的防水、防油和耐磨性能進行加強外，還要選用合理有效的材料，著重提高電纜的高阻燃防火性能。
三、電纜的輻照技術
低煙無鹵阻燃車輛專用電纜是目前軌道交通車輛用電纜的優先選擇。低煙無鹵阻燃電纜采用的材料有聚烯烴化合物，里面有大量氫氧化物已被偶聯劑活化。低煙無鹵阻燃電纜的阻燃原理分為三步：第一，是一個吸熱的分解化學反應過程，通過氫氧化物進行化學反應，將周圍的熱量吸走，以滿足自身反應需求，同時降低周圍電纜產生的熱量，達到阻燃目的；第二，在反應中，氫氧根與氧原子進行結合，生成水分子，水分子可降低電纜的溫度；第三，分解反應最終生成金屬氧化物結殼，減少當前氧原子和有機物的接觸面，降低燃燒的可能性。低煙無鹵電纜中的阻燃劑是一種化學堿性物質，具有吸水性，會發生潮解。為了減少潮解的發生，可通過交聯使聚烯烴的分子結構改變。交聯包括物理和化學兩種交聯方式，但軌道交通車輛用電纜不宜采用化學交聯方式。因為化學交聯有干法交聯和溫水交聯，其中干法交聯是在高溫條件下進行的，但在高溫高壓下的氫氧化物會產生裂解反應，形成水和金屬氧化物，導致電纜表面磨損，出現裂紋，引起安全故障。溫水交聯是在水中長時間浸泡電纜，這樣會導致電纜的綜合使用性能降低，不符合軌道交通車輛用電纜的要求。輻射交聯是利用自由基間的自由組合來改變聚烯烴類化合物的分子空間結構式，達到阻燃效果。具體過程是：第一，將低電子流通過加速器轉變為高電能的電子流；第二，利用電子流對電纜的絕緣層和保護套進行撞擊，改變聚烯烴的分子量，形成自由基；第三，自由基具有自由性和不穩定性，可隨機組合，形成新的三維網狀立體結構。在輻射交聯的過程中，只是利用物理原理將分子結構打亂重新組合，不進行化學反應，不會導致電纜導電性能的改變，是適應軌道交通車輛用電纜的交聯方式。
四、提高軌道交通電纜的技術措施
隨著我國軌道交通建設的不斷發展，國家投入力度也隨之加大。因此，應不斷創新和發展軌道交通車輛用電纜的性能，讓軌道交通工程更好地造福大眾。提高軌道交通車輛用電纜的絕緣性和阻燃性，可通過物理交聯即輻射交聯進行，以滿足高阻燃、強絕緣、低事故的軌道交通工程建設要求。要嚴格遵循相關的法律法規，從原材料的篩選到輻射技術加工中的每一個環節，都要認真做好監測和管理，嚴格按照工藝流程進行操作，通過分組對照選用最適合的輻射量對電纜進行加工。若輻照量過大，會造成電纜的使用壽命縮短，增大成本；若輻照量過小，則產生的自由基數量不夠，不能達到提高性能的標準。因此，合理控制輻照技術的輻照量至關重要。在進行實際操作時，要充分考慮不同環境的綜合因素，選擇合適方案，以達到最好的輻照效果。
五、結語
在高科技快速發展的今天，軌道交通車輛用電纜已經被廣泛地應用在軌道交通體系中。隨著對軌道交通車輛用電纜的不斷探索與研究，將尋找出更好的提高軌道交通車輛用電纜性能技術的相關控制措施，提高電纜的穩定性、安全性、耐壓性和應用水平，進一步促進我國軌道交通行業的可持續發展。
參考文獻：
[1]閔峻.ETFE絕緣電線電纜電子輻照交聯技術研究[D].上海復旦大學,2013.
[2]金銀強.交流額定電壓3kV軌道交通車輛用電纜的研制[J].機械研究與應用,2012.
篇10
關鍵詞：電力電纜 附件 有限元法 電場分布
1.引言
電纜中間接頭和終端是交聯聚乙烯（XLPE）電力電纜中的重要附件，其作用是實現電纜的連續和駁接，分散電纜外屏蔽切斷處的電場，保護電纜不被擊穿以及防水等。在電纜線路中，60%以上的事故是由電纜附件引起的，所以，電纜附件的設計和制作對整個輸變電系統的安全可靠起著十分重要的作用[1-4]。
在電纜附件設計中，對其電場分布進行分析計算十分關鍵。由于電纜附件結構相對電纜本體結構復雜，其電場分布也相對復雜，若設計不當，電纜附件某些位置出現的最大場強會超過絕緣材料的最大擊穿場強，導致局部放電，甚至絕緣擊穿[5]。
本文將針對電纜中間接頭和電纜終端兩類電纜附件，分別建立其有限元數值計算模型，得到其電場分布，確定最大電場強度出現的位置，并提出降低電場強度的措施，改善電場分布，為電纜附件的設計及安全運行提供理論依據。
2.電纜中間接頭的電場分布
中間接頭的作用是將兩根制造長度的電纜連接起來，以滿足實際工程長度的需要。連接的原則是保證導電線芯電連接良好，絕緣部分電氣性能完好，以及金屬屏蔽處電場分布均勻。中間接頭的絕緣薄弱點是在不同部件構成的界面，因此在一定的外形尺寸限制下，調整內部界面形狀，能使電場分布盡量均勻，保證電力電纜的安全運行。
圖1所示為10kVXLPE電力電纜用預制式中間接頭結構示意圖，內電極與線芯相連，為高電壓；應力錐和外屏蔽接地。電纜中間接頭電應力控制采用介電常數大于20的應力控制材料制成，該材料的介電常數、介電強度、絕緣電阻和介質損耗因數保持長期穩定，通過此種應力控制方法，可將終端表面的高電場強度降至安全范圍內，高電位移向接頭末端，而不是集中在電纜屏蔽切斷處附近，從而使中間接頭外絕緣電場分布趨于發散、均勻。中間接頭不僅軸線對稱，而且也關于其中點對稱，因此進行其電場仿真計算時只要取四分之一區域進行分析計算。圖2為中間接頭有限元計算模型，圖3為中間接頭電位分布圖， 圖4為中間接頭的電場強度分布云圖。
從圖3和圖4中可以看到，應力管和應力錐顯著改善了電纜切斷處的電場分布，能夠降低此處的電場強度。中間接頭的電場強度最大值出現在觀測點a、b以及c處。實踐證明，保持電纜中間接頭處介質分界面的壓力（一般0.1～0.4MPa）能有效地降低觀測點處的電場強度。此外，通過保持觀測點a和b處介質光滑，在c點纏繞高介電常數的電應力控制泥也能適當降低觀測點處的電場強度。應力管的形狀顯著影響著應力管附近的場強，因此必須對應力管的形狀進行優化設計。為了減小應力錐的切向應力，設計時應當使得應力錐附近的切向場強較低。
3.電纜終端的電場分布
電纜終端的作用是連接電纜和其它輸變電設備如架空線、變壓器等。其結構形式根據電纜類型、電壓等級以及用途的不同而有所區別。電纜終端經剝離金屬護套和屏蔽后的場強分布如圖5所示。從圖中看出，電場分布在線芯和金屬屏蔽層處比較集中，而且靠近金屬屏蔽層邊緣處電場強度最大。沿絕緣表面有電場的法向分量和切向分量的作用。
為了有效降低金屬屏蔽邊緣處的場強，工程上采用諸多措施，如：增大絕緣等效半徑 、采用高介電常數的電應力控制材料來分散終端處的電場強度、采用應力錐減小電纜終端處的電場強度等。尤其，理論和試驗均表明，應力錐能顯著地降低電纜屏蔽層和半導電層切斷處的電場強度，分散比較集中的軸向應力。應力錐通過將絕緣屏蔽層的切斷處進行延伸，使零電位形成喇叭狀，改善了絕緣屏蔽層的電場分布，降低了電暈產生的可能性，減少了絕緣的破壞，保證了電纜的運行壽命。從圖6可以看出，應力錐的弧形設計使絕緣屏蔽層切斷處的電場分布加以改善，電場強度分布相對均勻，避免了電場集中。
電纜終端設計時，對應力錐的設計一般采用解析公式結合經驗值來得到應力錐錐面的曲線形狀及應力錐軸向長度，該法無法了解應力錐附近電場分布的情況，不能通過調整應力錐端部曲率半徑來改善其內部電場分布。為了更加直觀準確地確定電纜終端電場分布是否均勻，并以此為依據對其設計方案進行修改和調整，常采用有限元法對其電場分布進行數值分析。
根據電纜終端的結構，其電場仍為軸對稱場分布，仍以10kVXLPE電力電纜終端為例，如圖6所示為其有限元計算模型，圖7為其電位分布圖， 圖8為其電場強度分布云圖。其中，圖6還示出了觀測點a及觀測線CB、ED。
由于應力錐的存在，改善了電纜終端的等位線分布，使得終端屏蔽切斷處電場強度降低，提高了工頻閃絡電壓，最大場強出現在導體和XLPE主絕緣處。
終端電場強度沿徑向分布減小，最大電場強度出現在導體線芯和XLPE絕緣界面上，在主絕緣和增繞絕緣的分解面上電場強度發生“跳躍”；沿ED曲線電場強度在應力錐附近達到最大。根據仿真計算得到的結果，可以對電纜終端的設計參數進行修改和調整，也可以根據最大電場強度出現的位置以及最大電場強度數值，判定電纜終端是否可能出現局部放電現象、是否能夠安全運行等。
4.結論
本文以10kVXLPE電力電纜附件為研究對象，提出采用有限元數值法對其電場分布進行仿真分析，為電纜附件設計及安全運行提供理論依據。研究表明，中間接頭的最大場強出現在導體與應力管分界面處，必須對應力管進行特殊處理，保證應力管表面光滑且介質均勻無氣泡，以減少局部放電，保證電纜中間接頭的安全運行。電力電纜終端絕緣的最大場強出現在導體與XLPE主絕緣表面、應力錐附近，為了保證電力電纜安全運行，應力錐的設計要合理。
參考文獻：
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[2]劉子玉， 王惠明. 電力電纜結構設計原理. 西安交通大學出版社， 1995..
[3]羅俊華， 邱毓昌， 楊黎明. 10kV及以上電力電纜運行故障統計分析. 高電壓技術，2003，29（6）：14-16.