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直埋电力电缆绝缘电阻降低故障的原因

北极星输配电网  来源:南方电缆网  作者:孙 兆 渭  2016/7/11 10:17:57  我要投稿  
所属频道: 电线电缆  关键词:电力电缆 输电线路 电线电缆

北极星输配电网讯:直埋电力电缆绝缘电阻降低导致电缆线路故障的现象经常发生,也是电缆用户与电缆制造厂发生质量事故纠纷最多的项目。需要从电缆材料、电缆制造和电缆施工的角度,对电缆绝缘电阻下降的原因进行全面的解释,包括电缆材料、电缆制造、使用环境、自然条以及敷设施工等方面。主要有以下几点:

一、电缆绝缘受潮

1、电缆原材料受潮

电缆绝缘和护层所用的原材料,主要是塑料类和橡胶类材料,并由此改性衍生出许多种具有特殊功能的材料。材料制造厂在制造材料时,经过配合剂混合、混炼、造粒、冷却和烘干等过程,以及在材料运输、储存期间,往往会发生程度不等的受潮,使材料含有程度不等的潮气。因此,电缆制造厂在把材料挤包在电缆导体上之前,都要把材料进行烘干处理,挤出机组上都配有材料烘干装置,使挤出的绝缘层和护层内不会发生气泡和砂眼、表面不会起泡等缺陷。这是电缆制造厂的硬性工艺规定,否则电缆成品通不过出厂耐电压试验。

2、电缆制造过程受潮

在绝缘挤包过程中,绝缘层被刮伤,造成绝缘层破洞或脱胶,绝缘线芯在冷却水槽中进水,导致绝缘电阻下降。或者在挤包护层时,发生护层被损伤而进水,使绝缘层受潮,绝缘电阻下降。当制造多芯电缆时,即使绝缘层挤包完好无损,但在绝缘线芯绞合成缆时,以及在挤包护层时也可能发生损坏而进水受潮,于是成品电缆通不过出厂耐电压试验。

3、电缆施工过程受潮

在直埋电缆施工过程中,如果电缆沟开挖、电缆埋设作业、电缆中间接头和终端接头制作不规范等,都很有可能损伤电缆护层和绝缘层。如果土壤潮湿或者电缆沟积水,一定会发生电缆进水。绝缘受潮后,使电缆绝缘表面电阻降低而表面泄漏电流增加,绝缘电阻下降,还会引起导体与绝缘层之间的电场畸变。绝缘内电场分布不均匀,会引发绝缘内部游离放电,甚至引起电缆击穿。售后服务实践证明,有95%以上的直埋电缆绝缘电阻下降事故是由施工不当引起的。

二、电缆使用环境

1、环境温度

根据介质物理学理论和工程实践,绝缘材料的电阻随温度升高而呈指数式下降,而电导则随温度降低而按指数式增大。温度升高导致绝缘电阻下降。这是由于绝缘温度升高时,材料内的分子热运动增强,使导电离子的产生和迁移数量都随之增大。电缆通电运行后,在电压的作用下,由导电离子运动所形成的传导电流增大,绝缘层温度升高,势必造成绝缘电阻下降。

实验证明,电缆绝缘材料在70℃时的绝缘电阻值只有20℃时的10%。也就是说,电缆在导体工作温度70℃时的绝缘电阻,只有在导体工作温度20℃时绝缘电阻测量值的10%。如果供电线路发生过负荷,电缆导体温度超过70℃,绝缘电阻下降会更严重。

电缆的敷设环境温度对绝缘电阻也有很大影响。在不同气候带地区(热带、亚热带、温带和寒带)测量的直埋电力电缆的绝缘电阻是不同的。在中国,虽然电缆产品标准中都规定了导体允许的长期工作温度,以确保电缆的绝缘水平,但在南方亚热带和热带地区,直埋敷设电力电缆的绝缘电阻下降数值,比在北方温带和寒带地区下降数值大得多。这就是地区气候条件不同对电工产品性能要求的重要差异。

2、环境湿度

众所周知,电缆在制造和敷设运行过程中进水受潮,是危及电缆电气性能和使用寿命的主要因素。不论电缆制造厂还是用户,都对此非常重视。

实践经验证明,造成电缆进水受潮的主要原因如下。

1)材料纯度

如果电缆绝缘料中混入杂质,特别是金属杂质,甚至所使用的不同颜色的颜料,都会直接影响绝缘的电气性能,使绝缘电阻下降。其原因,一是绝缘层内非金属杂质在电缆受潮时,会吸收水分,形成众多的导电点;二是绝缘层内的金属杂质直接就是导电点。在导体运行温度和外部环境温度联合作用下,这些导电点在绝缘层内形成导电通道,导致绝缘电阻减小和泄露电流增大,进而导致绝缘被击穿。

2)材料受潮

如果电缆绝缘材料已受潮,在挤包在导体上之前又没有烘干,将会出现绝缘层内有大量气孔、挤出表面不光滑以及机械强度降低、甚至开裂等质量缺陷。因此,电缆厂家在挤出电缆绝缘层时,都要进行材料烘干。挤出低烟无卤料时,更要注意烘干。这些已是电缆厂家的基本工艺常识。

3、线路过负荷

实验证明,在供电线路不发生过负荷,电绝缘介质处于工作电场强度比较低的情况下,介质材料内的导电离子迁移率与电场强度大小成正比,即介质内的导电离子迁移率随电场强度的增强而增大。当电场强度比较高时,介质内的导电离子迁移率随电场强度的增强而增大的趋势,逐渐由线性关系变为指数关系。介质内的导电离子迁移率增大到一定程度时,绝缘电阻突然大幅度降低,进而发�"离子雪崩",使绝缘层发生瞬间击穿。当电缆长期超负荷运行时,通常会发生这种故障。电缆制造厂在产品出厂前,都要按产品标准进行成品耐电压试验。电缆用户应根据线路额定电压,正确选择电缆型号,尽量避免电缆线路长期超负荷运行。

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