一 交聯(lián)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(tǒng)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(shù)情況下是可以長期使用的。但交聯(lián)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(xù)時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行密切相關的關鍵產品。交聯(lián)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(fā)展附件的配套質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具有廣闊、深遠的發(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(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)生故障主要是導體連接。交聯(lián)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(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。
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(fā)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(lián)絕緣層強度較大剝切困難環(huán)切時施工人員用電工刀左劃右切有時干脆用鋼鋸環(huán)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(fā)現(xiàn)因截面減小而引起發(fā)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(fā)熱量增加。
2、壓力不夠?，F(xiàn)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(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(tǒng)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(zhí)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?，F(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(lián)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(xiàn)裂紋而且規(guī)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(fā)熱嚴重負荷稍有波動必然發(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(lián)銅芯電纜替代。因為YJV22-3×150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替代因為交聯(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(lián)電纜接頭發(fā)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(lián)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(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(fā)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(yōu)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。
三提高交聯(lián)電纜接頭質量的對策
由于交聯(lián)電纜接頭所處的環(huán)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加強以下幾點措施來提高接頭質量。(1)必須選用技術先進、工藝成熟、質量可靠、能適應所使用的環(huán)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(yōu)良、規(guī)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(fā)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(guī)格尺寸應同交聯(lián)電纜線芯直徑配合為好。近年長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要求的壓接機具。做好壓接前的界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(lián)電纜的認識增強對交聯(lián)電纜附件特性的了解研究技術改進工藝制定施工規(guī)范加強質量控制保證安全運行。由于交聯(lián)電纜推廣應用時間較短電纜附件品種雜亂施工人員技術水平高低不等加之接頭的接觸力和實際接觸面積是隨著接頭在運行中所處的各種不同的運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)熱問題外對于密封問題、應力問題、聯(lián)接問題、接地問題等引起的接頭故障也應予以重視。
