直埋电力电缆绝缘电阻下降故障的原因

直埋电力电缆绝缘电阻下降导致电缆线路缺点的现象常常发生,也是电缆用户与电缆制作厂发生质量事端胶葛最多的项目。需要从电缆材料、电缆制作和电缆施工的视点,对电缆绝缘电阻下降的原因进行全面的说明,包括电缆材料、电缆制作、运用环境、天然条以及敷设施工等方面。

首要有以下几点:

  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,首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别功用的材料。材料制作厂在制作材料时,经过配合剂混合、混炼、造粒、冷却和烘干等进程,以及在材料运送、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,电缆制作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设备,使挤出的绝缘层和护层内不会发生气泡和砂眼、表面不会起泡等缺点。这是电缆制作厂的硬性工艺规矩,不然电缆制品通不过出厂耐电压实验。

  2、电缆制作进程受潮
  在绝缘挤包进程中,绝缘层被刮伤,构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。或许在挤包护层时,发生护层被危害而进水,使绝缘层受潮,绝缘电阻下降。当制作多芯电缆时,即使绝缘层挤包完好无缺,但在绝缘线芯绞组成缆时,以及在挤包护层时也或许发生损坏而进水受潮,所以制品电缆通不过出厂耐电压实验。

  3、电缆施工进程受潮
  在直埋电缆施工进程中,假设电缆沟开挖、电缆埋设作业、电缆中心接头和终端接头制作不规范等,都很有或许危害电缆护层和绝缘层。假设土壤湿润或许电缆沟积水,必定会发生电缆进水。绝缘受潮后,使电缆绝缘表面电阻下降而表面走漏电流增加,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端是由施工不当引起的。

  二、电缆运用环境

  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,而电导则随温度下降而按指数式增大。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,使导电离子的发生和搬迁数量都随之增大。电缆通电工作后,在电压的作用下,由导电离子运动所构成的传导电流增大,绝缘层温度升高,必然构成绝缘电阻下降。
  实验证明,电缆绝缘材料在70℃时的绝缘电阻值只需20℃时的10%。也就是说,电缆在导体作业温度70℃时的绝缘电阻,只需在导体作业温度20℃时绝缘电阻测量值的10%。假设供电线路发生过负荷,电缆导体温度逾越70℃,绝缘电阻下降会更严峻。
  电缆的敷设环境温度对绝缘电阻也有很大影响。在不同气候带区域(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。在我国,尽管电缆产品规范中都规矩了导体答应的长时间作业温度,以保证电缆的绝缘水平,但在南边亚热带和热带区域,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区域下降数值大得多。这就是区域气候条件不同对电工产品功用要求的重要差异。

  2、环境湿度
  众所周知,电缆在制作和敷设工作进程中进水受潮,是危及电缆电气功用和运用寿数的首要要素。不论电缆制作厂仍是用户,都对此十分重视。
  实践经验证明,构成电缆进水受潮的首要原因如下。
  1)材料纯度
  假设电缆绝缘猜中混入杂质,特别是金属杂质,我国电线电缆网www.xianlan315.com甚至所运用的不同色彩的颜料,都会直接影响绝缘的电气功用,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,构成许多的导电点;二是绝缘层内的金属杂质直接就是导电点。在导体工作温度和外部环境温度联合作用下,这些导电点在绝缘层内构成导电通道,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
  假设电缆绝缘材料已受潮,在挤包在导体上之前又没有烘干,将会呈现绝缘层内有许多气孔、挤出表面不光滑以及机械强度下降、甚至开裂等质量缺点。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,更要留心烘干。这些已是电缆厂家的根本工艺知识。

  3、线路过负荷
  实验证明,在供电线路不发生过负荷,电绝缘介质处于作业电场强度比较低的情况下,介质材料内的导电离子搬迁率与电场强度大小成正比,即介质内的导电离子搬迁率随电场强度的增强而增大。当电场强度比较高时,介质内的导电离子搬迁率随电场强度的增强而增大的趋势,逐渐由线性联系变为指数联系。介质内的导电离子搬迁率增大到必定程度时,绝缘电阻俄然大幅度下降,进而发�"离子雪崩",使绝缘层发生瞬间击穿。当电缆长时间超负荷工作时,通常会发生这种缺点。电缆制作厂在产品出厂前,都要按产品规范进行制品耐电压实验。电缆用户应根据线路额外电压,正确选择电缆类型,尽量防止电缆线路长时间超负荷工作。

  三、天然条件

  1、白蚁危害

  白蚁是地下电力电缆的大敌,特别是东南亚和我国南边湿热区域,常常发生白蚁腐蚀电缆塑料护层的事端。白蚁遇到电缆时,除了啃咬之外,还会分泌出蚁酸,严峻腐蚀电缆绝缘和护层,导致电缆绝缘功用下降甚至短路。因此,在电缆运用部分拟定的敷设规程中,都有关于电缆线路防蚁方法的明文规矩。
  电缆的防蚁功用实验方法有三种,即国家规范GB2951.38和机械行业规范JB/T10696.9-2011规矩的击倒法、集体发和蚁巢法防蚁实验。以往多年来,采用最多的是集体法。但经过多年来电缆蚁害防治经验教训,击倒法和集体法实验,并不能真实地反映电缆在不同环境中的防蚁功用。所以,广东电网公司从2009年起的电力电缆投标中,规矩防蚁电缆有必要经过蚁巢法实验,电缆试样的被蛀蚀状况必需要抵达I级水平。

  2、鼠类危害

  鼠类对地下电缆的危害首要是啃咬构成的机械危害,当电缆护层材料的硬度低于老鼠门齿的硬度时,电缆就很有或许被老鼠啃咬。世界上还没有一致的电缆防鼠实验规范,但各国都有自己拟定的实验方法。我国JB/T10696.10-2011规矩了大鼠啃咬实验方法。别的,由山东华能线缆有限公司牵头拟定的国家规范《防鼠和防蚁电线电缆通则》,已于2016年3月19日召开了编制作业发起会,不久我国即可具有正式的防鼠防蚁电缆产品规范。

  3、霉菌危害
  早在上个世纪50年代末,有些国家就已经规矩湿热带区域运用的电器产品应具有防霉功用。我国针对出口到这些区域的电线电缆,拟定了相关的湿热带用电线电缆防霉性规范。在我国南边部分区域,由于各年份中气候的湿热程度、接连时间不同、地域以及电线电缆运用环境的差异,直埋电缆霉害程度也不等。

  根据有关微生物霉菌繁殖研究报告,霉菌生长的首要条件是温度和湿度。合适霉菌生长的一般温度是15℃~35℃,而最适合的温度是25℃~30℃,当温度低于0℃或高于40℃时,霉菌实际上停止生长。合适霉菌生长的相对湿度为80%~90%,而当相对湿度逾越95%时,是霉菌生长最为旺盛的条件。因此环境温度为30℃±2℃和相对湿度大于95%时,最合适于霉菌许多繁殖。海南岛的湿热气候正好合适于霉菌许多繁殖生长。

  假设电缆表面许多生长霉菌,对电缆的功用有较大影响,会引起:电缆表面变色、起麻点、腐朽;绝缘电阻、体积电阻率、介电强度下降,引起漏电,甚至绝缘击穿;绝缘和护套材料分子发生化学降解,材料机械功用显着下降,损失其保护作用;潮气水分进入电缆内部,引起严峻的电气功用缺点等。
4、雷电影响
在雷暴发生时,假设线路上运用的避雷器等质量不良或接地保护不当,落雷会击中避雷器,使线路负荷俄然增大发生过电压,导致电缆中发生过电压冲击浪涌,构成电缆绝缘击穿。在我国南边包括海南岛雷雨一再的区域,电缆线路遭受雷击事端层出不穷。

  四、化学腐蚀

  1、敷设环境化学腐蚀
  假设电缆沟内的积水或直埋土壤中含有腐蚀性成分,例如硫酸或硝酸等,电缆表面长时间与这些腐蚀性物质接触,会发生严峻的化学腐蚀。假设电缆护层被损坏,水分进入电缆后会左右纵向分散。在某些区域的地下水质和土壤严峻受化学污染的情况下,假设电缆途径选择不当,电缆沟构筑不良,回填物腐蚀性太大,都会使电缆绝缘和护套有机材料的分子发生化学降解而导致电缆被腐蚀现象,使电缆绝缘电阻下降,甚至损失绝缘电阻。

  2、酸雨化学腐蚀
  对电缆危害严峻的化学腐蚀要素,除了敷设环境的水质和土壤状况以外,还有现代酸雨的严峻影响。
  所谓酸雨,是由于许多焚烧化石燃料(煤炭、石油、天然气)或生物物质燃料,将酸性化合物 (如二氧化硫,、二氧化碳和二氧化氮,首要是二氧化硫) 排放至空气中,构成降雨中含硫酸、硝酸等酸性物质的现象。酸雨的首要成分是二氧化硫。一般认为,假设雨水的PH值小于5.6,可被认为是酸雨。构成酸雨的首要原因是工厂二氧化硫排放过量构成的。现在,世界上正在施行的"节能减碳"和"节能减排",其意图首要是削减硫化物和碳化物的排放量,以保护清洁的大气环境。
  我国已有20多个省市发生酸雨灾祸,首要分布在长江以南区域。酸雨不但对农作物、森林、草原、鱼类等构成十分严峻的灭绝性危害,并且对金属物品的腐蚀也相当严峻,对电线电缆、铁路轨道、船只车辆、输电线路、桥梁、房子、机电设备等均会构成严峻危害。
四川大学学报曾发表一份研究报告《酸雨作用下酸性土壤酸化进程中铜的腐蚀行为》。实验证明,酸雨会增大铜的腐蚀速率。铜的受腐蚀表面首要是氧化亚铜(Cu2O)和氧化铜 (CuO)。
  酸雨对直埋电缆的危害途径是:空气中的二氧化硫与雨水反应生成亚硫酸,亚硫酸被氧化成硫酸:
SO2 + H2O = H2SO3
2H2SO3 + O2 = 2H2SO4
  含有硫酸的雨水,在高气温环境中,从电缆护层破损点或电缆接头处进入电缆,对绝缘层、护层和铜导体都会发生腐蚀作用。硫酸腐蚀电缆护层和绝缘层,使其分子结构发生降解而损坏,使绝缘电阻严峻下降,甚至失掉绝缘和保护作用。硫酸与铜反应生成蓝色的硫酸铜(CUSO4)结晶体,遇水成为蓝色硫酸铜溶液。。
CU + 2H2SO4 = CUSO4 + SO2↑+ 2H2O

  前几年,土壤腐蚀性大、酸雨重灾区的重庆市某供电部分,就在电缆端部发现了蓝色液体和绝缘层损坏的现象。假设电缆外皮损坏严峻,特别是在高温、高湿、强日光的时节,假设发生酸雨,或许土壤中的硫酸含量较大,电缆进水许多,这种蓝色硫酸铜溶液会迅速沿着电缆长度上分散,直到从电缆破损处和电缆端部溢出。硫酸铜溶液可以导电,进入绝缘层内后,更曾强了绝缘层的导电性,进而使绝缘层的电阻急剧下降,失掉绝缘作用,发生电缆短路事端。

  五、机械危害

  多年来的电缆产品售后服务经验证明,在用户投诉的电缆机械事端案例中,有95%以上是由电缆设备敷设不当或线路保护不善引起的。某供电部分从前总结出以下几个方面。
  1) 设备危害:设备时违反操作规程;施工人员技能不熟练;制作电缆中心接头和终端接头时不恪守施工工艺;电缆沟不符合要求;恣意粗野牵拉;电缆曲折半径太小等等。这些都会导致发生电缆机械危害。
  2) 外力危害:在电缆敷设途径上或邻近,有其他工程施作业业,而构成电缆危害,此现象层出不穷。
  3) 车辆危害:若电缆埋设深度不够,敷设后电缆沟掩盖保护不良,在车辆一再行进振动情况下,电缆一再遭受很大压力和振动,导致电缆结构变形和危害。
  4) 天然危害:由气候过于湿热、气温过高、湿度过大、飓风、地震等天然现象引起的电缆危害,即所谓的不可抵抗力危害。
  发生机械危害对电缆的运用寿数影响很大,尤其是在热带亚热带区域。在这些区域"高温、高湿、强光"的时节里,直埋电缆在十分苛刻的环境中作业,每时每刻都处于湿热环境中,就像在饱尝"湿热老化实验"。假设直埋电缆护层破损,水分潮气进入电缆,会引起绝缘电阻急剧下降。即使危害不很严峻,敷设后通电查验正常,但时间久了,也会有水分潮气进入电缆,使绝缘电阻下降。这一进程,根据敷设环境、天然条件和损坏程度不同,一般为2~12个月,就很或许发生工作缺点。
  以上,从电缆绝缘受潮、电缆运用环境、天然条件、化学腐蚀和机械危害五个方面,分析介绍了直埋电力电缆绝缘电阻下降、导致发生线路工作缺点的原因,并提出了一些相应的纠正方法。只需电缆材料制作厂、电缆制作厂和电缆施工既用户单位密切配合,各司其责,才华不断提高电缆质量,保证供电线路安全。

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