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        交聯(lián)電纜耐壓試驗(yàn)電纜頭擊穿故障防范措施

        2013-04-29 18:46:24孫彬雷偉李睿
        現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè) 2013年5期
        關(guān)鍵詞:耐壓電纜分析

        孫彬 雷偉 李睿

        摘要:電纜是連接輸電線路和用電設(shè)備必不可少的組成部分,電纜的穩(wěn)定性和可靠性是保證供電安全必要條件。電纜頭是電纜的起點(diǎn)和終端,是電纜最脆弱的部分。為保證電纜可靠運(yùn)行,必須進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。分析在電氣交接試驗(yàn)中交聯(lián)電纜的耐壓試驗(yàn)電纜頭擊穿故障原因,并在此基礎(chǔ)上提出整改措施,以及一些合理化建議。

        關(guān)鍵詞:電纜;耐壓;分析

        中圖分類號(hào):TB

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1672-3198(2013)05-0191-01

        1電纜故障概況

        此次發(fā)生故障的設(shè)備主要集中在型號(hào)為26/35kV交聯(lián)聚氯乙烯電纜,試驗(yàn)采用了串聯(lián)諧振交流耐壓實(shí)驗(yàn)裝置,耐受電壓完全按照《電氣裝置安裝公測(cè)電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50150-2006標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,交流耐壓試驗(yàn)電壓和時(shí)間如表1所示,試驗(yàn)開(kāi)始為電纜施加一相對(duì)兩相對(duì)地電壓52kV,當(dāng)試驗(yàn)電壓加到52kV時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),設(shè)定的耐壓時(shí)間為60min。計(jì)時(shí)開(kāi)始之后,電纜頭在耐壓5分鐘左右發(fā)出電擊穿聲響,耐壓擊穿。此后試驗(yàn)其他電纜也多次發(fā)生擊穿故障,總計(jì)試驗(yàn)6根電纜,4根發(fā)生擊穿故障。

        表1電纜20~300Hz 交流耐壓試驗(yàn)電壓和時(shí)間

        2電纜頭故障原因分析

        2.1擊穿故障原因假設(shè)分析

        情況假設(shè)一:耐壓試驗(yàn)不符合規(guī)范。

        首先考慮到試驗(yàn)的耐受電壓是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。此次被試電纜型號(hào)為26/35交聯(lián)聚氯乙烯電纜,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 50150-2006)要求的試驗(yàn)電壓為52kV,我們的串聯(lián)諧振交流耐壓裝置完全按照國(guó)標(biāo)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定;另外,為防止是試驗(yàn)設(shè)備原因?qū)е略囼?yàn)超出試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求,我們對(duì)試驗(yàn)裝置的輸出電壓進(jìn)行了測(cè)量,經(jīng)驗(yàn)證符合試驗(yàn)要求。

        情況假設(shè)二:冷縮頭或電纜質(zhì)量不符合規(guī)定。

        電纜頭擊穿后不可修復(fù),必須截?cái)鄵舸┎课桓鼡Q新的冷縮頭,現(xiàn)場(chǎng)未預(yù)備有備用冷縮頭,考慮在現(xiàn)有冷縮頭可能存在的問(wèn)題,我們對(duì)電纜頭的供貨商進(jìn)行了更換。冷縮頭的安裝完全按照已有的安裝工藝進(jìn)行,在冷縮頭更換以后,我們重新進(jìn)行了耐壓試驗(yàn),重新更換冷縮頭的電纜耐壓試驗(yàn)通過(guò)率為100%。由于新進(jìn)冷縮頭的安裝工藝與前一批的工藝完全相同,所以我們判斷安裝工藝沒(méi)有問(wèn)題,再則在更換不同廠家的冷縮頭后,電纜已經(jīng)達(dá)到了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)判定,電纜本身的質(zhì)量也符合要求,最后問(wèn)題集中在了冷縮頭上。

        2.2冷縮頭故障分析

        所有電纜頭均采用的是應(yīng)力錐式的冷縮頭,有關(guān)分析如下:

        現(xiàn)場(chǎng)所用的電纜在每一相都帶有一接地的銅屏蔽層,在電纜通電以后,在電纜線芯與銅屏蔽層之間會(huì)形成徑向分布的電場(chǎng)。在電纜屏蔽層沒(méi)有被剝開(kāi)的前提下,電場(chǎng)只有從導(dǎo)體沿半徑向銅屏蔽層的電力線,而沒(méi)有沿導(dǎo)體線芯分布的電力線。

        我們知道電纜頭的制作必須先剝掉銅屏蔽層,在屏蔽層剝掉以后,會(huì)改變?cè)瓉?lái)電纜的電力線分布,產(chǎn)生切向的電場(chǎng),該電場(chǎng)在剝開(kāi)的屏蔽層的斷口最為集中,從而使斷口處成為最容易擊穿的部位。

        電纜斷口處的電力線過(guò)于集中,產(chǎn)生的電應(yīng)力將很容易擊穿電纜主絕緣。為了解決電場(chǎng)線分布問(wèn)題,目前主要有兩種方法:應(yīng)力管和應(yīng)力錐。

        應(yīng)力管是采用介電常數(shù)為20~30,體積電阻率為108~1012Ω·cm材料制作而成,安裝電纜附件時(shí),將應(yīng)力管套在外半導(dǎo)電斷口處,從而在斷口處形成一個(gè)不同介電常數(shù)的界面,使電力線在這個(gè)界面上產(chǎn)生折射,從而達(dá)到疏散電場(chǎng)應(yīng)力的作用;而應(yīng)力錐是一種具有喇叭口幾何形狀的結(jié)構(gòu),是采用導(dǎo)電硅膠套,在工廠通過(guò)模具制作而成,它的作用和應(yīng)力管類似。

        我們工程現(xiàn)場(chǎng)采用的冷縮頭是應(yīng)力錐式,應(yīng)力錐主要有三個(gè)方面,包括應(yīng)力錐H長(zhǎng)度、L長(zhǎng)度和應(yīng)力錐半徑R對(duì)電場(chǎng)分布產(chǎn)生影響。

        (1)應(yīng)力錐的長(zhǎng)度H對(duì)電場(chǎng)分布的影響。應(yīng)力錐的長(zhǎng)度H會(huì)對(duì)電場(chǎng)梯度的分布產(chǎn)生影響,電場(chǎng)梯度將隨著H的增加而增加,H如果過(guò)大,將使得電場(chǎng)梯度過(guò)大,此時(shí)容易造成電纜損壞,因?yàn)榭s短H有利于減小電場(chǎng)梯度,同時(shí)也有利于縮小冷縮頭的尺寸。

        (2)應(yīng)力錐曲線長(zhǎng)度L對(duì)電場(chǎng)分布的影響。延長(zhǎng)應(yīng)力錐的曲線有關(guān)電場(chǎng)的均勻分布。當(dāng)曲線較短時(shí),在沿圓錐曲線曲率半徑最小的位置b會(huì)出現(xiàn)電場(chǎng)尖峰,這里便形成了電纜最容易擊穿點(diǎn);當(dāng)圓錐曲線較長(zhǎng)時(shí),應(yīng)力錐在b處曲率半徑較大,電場(chǎng)能夠平滑度過(guò)。

        (3)應(yīng)力錐的半徑R對(duì)電場(chǎng)的影響。R過(guò)大或過(guò)小都會(huì)在b點(diǎn)出現(xiàn)電場(chǎng)集中。R過(guò)大,使得b點(diǎn)的曲率半徑過(guò)小,造成b點(diǎn)電場(chǎng)集中;R過(guò)大,尾部靠近硅膠外套,使得外套表面電場(chǎng)加大,容易發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象,破壞絕緣。

        3結(jié)論

        從以上對(duì)應(yīng)力堆的分析中,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)電纜頭現(xiàn)場(chǎng)故障,我們看到擊穿點(diǎn)并沒(méi)有發(fā)生在電纜銅屏蔽層切開(kāi)點(diǎn),而是發(fā)生在應(yīng)力錐直線段與錐曲線的連接處。從之前對(duì)應(yīng)力錐的分析中我們知道,當(dāng)這個(gè)連接處的圓錐曲率半徑較小時(shí),連接處就會(huì)出現(xiàn)電場(chǎng)尖峰,造成電纜頭擊穿。經(jīng)過(guò)我們對(duì)應(yīng)力錐曲線的測(cè)量,發(fā)現(xiàn)錐曲線長(zhǎng)度不足11mm,圓錐曲線過(guò)短,造成了電場(chǎng)在連接處的尖峰,致使耐壓試驗(yàn)加壓后擊穿電纜頭。我們最終得出電纜冷縮終端頭的質(zhì)量不符合規(guī)范。

        參考文獻(xiàn)

        [1]GB 50150-2006.電氣裝置安裝工程[S].

        [2]熊信銀,朱永利.發(fā)電廠電氣部分[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009.

        [3]余健明,同向前,蘇文成.供電技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

        [4]劉笙.電氣工程基礎(chǔ)[M].北京:科學(xué)出版社,2008.

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