厂家制造原因根据发生部位不同,又分为电缆本体原因、电缆接头原因、电缆接地系统原因三类。
(1)电缆本体制造原因
一般在电缆生产过程中容易出现的问题有绝缘偏心、绝缘屏蔽厚度不均匀、绝缘内有杂质、内外屏蔽有突起、交联度不均匀、电缆受潮、电缆金属护套密封不良等,有些情况比较严重可能在竣工试验中或投运后不久出现故障,大部分在电缆系统中以缺陷形式存在,对电缆长期安全运行造成严重隐患。
(2)电缆接头制造原因
高压电缆接头以前用绕包型、模铸型、模塑型等类型,需要现场制作的工作量大,并且因为现场条件的限制和制作工艺的原因,绝缘带层间不可避免地会有气隙和杂质,所以容易发生问题。现在国内普遍采用的型式是组装型和预制型。
电缆接头分为电缆终端接头和电缆中间接头,不管什么接头形式,电缆接头故障一般都出现在电缆绝缘屏蔽断口处,因为这里是电应力集中的部位,因制造原因导致电缆接头故障的原因有应力锥本体制造缺陷、绝缘填充剂问题、密封圈漏油等原因。
(3)电缆接地系统
电缆接地系统包括电缆接地箱、电缆接地保护箱(带护层保护器)、电缆交叉互联箱、护层保护器等部分。一般容易发生的问题主要是因为箱体密封不好进水导致多点接地,引起金属护层感应电流过大。另外护层保护器参数选取不合理或质量不好氧化锌晶体不稳定也容易引发护层保护器损坏。
因为施工质量导致高压电缆系统故障的事例很多,主要原因有以下几个方面:一是现场条件比较差,电缆和接头在工厂制造时环境和工艺要求都很高,而施工现场温度、湿度、灰尘都不好控制。二是电缆施工过程中在绝缘表面难免会留下细小的滑痕,半导电颗粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入绝缘中,另外接头施工过程中由于绝缘暴露在空气中,绝缘中也会吸入水分,这些都给长期安全运行留下隐患。三是安装时没有严格按照工艺施工或工艺规定没有考虑到可能出现的问题。四是竣工验收采用直流耐压试验造成接头内形成反电场导致绝缘破坏。五是因密封处理不善导致。中间接头必须采用金属铜外壳外加PE或PVC绝缘防腐层的密封结构,在现场施工中保证铅封的密实,这样有效的保证了接头的密封防水性能。
因电缆受热膨胀导致的电缆挤伤导致击穿。交联电缆负荷高时,线芯温度升高,电缆受热膨胀,在隧道内转弯处电缆顶在支架立面上,长期大负荷运行电缆蠕动力量很大,导致支架立面压破电缆外护套、金属护套,挤入电缆绝缘层导致电缆击穿
电缆选择技巧
1、电缆选择一般原则
电缆的额定电压等于或大于所在网络的额定电压,电缆的最高工作电压不得超过其额定电压的15%。除在要移动或振动剧烈的场所采用铜心电缆外,一般情况下采用铝心电缆。敷设在电缆构筑物内的电缆宜采用裸铠装电缆或铝包裸塑料护套电缆。直埋电缆采用带护层的铠装电缆或铝包裸塑料护套电缆。移动机械选用重型橡套电缆。有腐蚀性的土壤一般不采用直埋,否则应采用特殊的防腐层电缆。在有腐蚀性介质的场所,应采相应的电缆护套。垂直或高差较大处敷设电缆,应采用不滴流电缆。环境温度超过40℃时不宜采用橡皮绝缘电缆。
2、电缆截面校验
(1)按电压选择电缆:按照上述的一般原则中的第一条进行选择。
(2)按经济电流密度选择电缆截面:计算方法与导线截面的计算方法一样。
(3)按照线路最大长期负载电流校验电缆截面Iux≥Izmax
式中:Iux——电缆的允许负载电流(A);
Izmax——电缆中长期通过的最大负载电流(A)。
我们在平时的工作中最长用的就是这种选择方法,通常是先求出线路的工作电流,再按照线路最大的工作电流不应该大于电缆的允许载流量。
烯电缆安全载流量(A)
我们在实际工作中经常会遇到这种情况,由于负荷的增加,负载电流增大,原有电缆载流量不足,过流运行,为了增加容量,考虑到原有电缆运行正常,要重新敷设电缆施工难度大而且不经济,我们常采用双并、甚至三并的做法。
在并用电缆的选择上很多人认为只要在满足载流量要求的前提下电缆截面越小越经济,越合理,实际究竟是不是这样呢。
2006年1月3日1#变压器至配电室主电缆爆,原185mm的四心铝心电缆2根爆了一根,工区为了及时恢复供电,将另一根好的电缆保留,并了两根120mm的四心铝心电缆进行供电。在运行了10个月后2006年11月15日主电缆再次爆裂,经检查发现,185mm的电缆爆引发了此次事故。
为什么会发生此次事故呢,按照表一我们可以得出三根电缆并用得安全载流量是668A,使用钳型电流表测得生活区得的最大负载电流只有500A,按照Iux≥Izmax的原则,这样运行应该是安全可靠的。但是,我们忽略了电缆是有电阻的,因为多并电缆连接时,连接处存在接触电阻不同,而此接触电阻又往往与电缆本身的电阻可比拟,其结果会造成多并电缆的电流分配不平衡,多并电缆的电流分配,是与电缆的阻抗有关的。
3、电缆电阻的计算
电缆的直流标准电阻可以按照下式进行计算:
R20=ρ20(1+K1)(1+K2)/∏/4×dn×10
式中:R20——电缆在20℃时的支流标准电阻(Ω/km)
ρ20——导线的电阻率(20℃时)(Ω*mm/km)
d——每根心线的直径(mm)
n——心线数;
K1——心线扭绞率,约0.02-0.03;
K2——多心电缆是的扭绞率,约0.01-0.02。
任一温度下每千米长电缆实际交流电阻为:
R1=R20(1+a1)(1+K3)
式中:a1——电阻在t℃时的温度系数;
K3——计及肌肤效应及临近效应的系数,截面积为250mm以下时为0.01;1000 mm时为0.23-0.26。
4、电缆电容的计算
C=0.056Nεs/G
式中:C——电缆的电容(uF/km)
εs——相对介电系数(标准为3.5-3.7)
N——多心电缆的心数;
G——形状系数。
5、电缆电感的计算
配电用的地下电缆,当导体截面为圆形时,且忽略铠装及铅包损失时,每根电缆的电感计算方法与导线相同。
L=0.4605㏒Dj/r+0.05u
LN=0.4605㏒DN/rN
式中:L——每根相线的电感(mH/km)
LN——中性线的电感(mH/km);
DN——相线与中性线间的几何距离(cm);
rN——中性线的半径(cm);
DAN、DBN、DCN——各相线对中性线间的中心距离(cm)。
6、例证
测得工区2#生活变负荷电流为330A,现有电缆为120mm四心铜心电缆,查表一知其安全载流量为260A,现在电缆超载运行,存在不安全隐患,为了保证供电正常,我工区打算并另外一根电缆进行分流,以保证正常供电。(以下提到的电缆都是指1KV,VLV型铠装聚乙烯四心铜心电缆)。
如果按照安全载流量来看330A-260A=70A,我们只需要并一根载流量为70A的电缆在理论上就可以保证安全运行(理想情况下)。
按照上表我们可以计算出电缆的阻抗模,在不计并列电缆的接触电阻的情况下,将并列电缆理解为两阻抗并联,计算出电流分配值。
当然,两条电缆平行敷设时,电缆的安全载流量会发生变化,两条并用时,其安全载流量应该为原载流量的0.92倍。
则此时120mm铜心电缆的安全载流量为239A。25mm的为86A, 35mm的为109A,按照Iux≥Izmax的原则再并一根35mm的电缆就可安全运行。
为2#生活并一35mm的四心铜心电缆时:
︱Z25︱=0.534Ω
负载电流为330A,则I120=︱Z16︱/(︱Z16︱+︱Z120︱)*330
得出 I120=253.19A;I16=76.81A
不难看出120mm的电缆还是在过流运行。