大家知道﹐耐火试验是针对所生产电缆工艺结果的检验﹐同样的工艺方案﹑在不同的时期所生产电缆性能存在一定的差异性﹐对于生产耐火电缆的企业来讲若耐火电缆的耐火实验通过率为99%﹐则耐火电缆就存在1%的安全隐患的危险﹐这对于使用者来讲就是**的危险﹐针对以上问题下面就如何提高耐火电缆耐火实验的通过率﹐从原材料﹑导体的选型﹑生产工艺控制等方面做一叙述如下﹕
1.有的厂家将铜包铝导体做为电缆导体线芯﹐但对于耐火电缆的导体不可选取铜包铝导体而采用铜导体﹔
2.对于具有轴向对称性的圆形线芯其云母带绕包后的各个方向紧密﹐所以对于耐火电缆的导体结构宜采用圆形紧压导体。其原因如下﹕
有的用户提出导体为束绞软结构导体﹐这就需要企业从电缆使用的可靠性方面与用户沟通改为圆形紧压导体﹐软结构束线﹑复绞易造成云母带损伤﹐作为耐火电缆导体不可取﹐但有的厂家认为用户需要什幺样的耐火电缆﹐制造厂家就应满足用户需求﹐我认为用户毕竟对电缆的相关细节性问题并不十分明白﹐电缆是与人的生命息息相关的﹐所以电缆制造企业必须将相关技术问题与用户讲清楚。扇形导体也不宜采用﹐因扇形导体其云母带的绕包压力是分布不均匀的﹐如图所示﹐从图中可以看出扇形芯绕包云母带其三个扇形角处的压力是较大的﹐由于云母是片状硅酸盐聚合物﹐其层间分子吸引力远比晶体内的s1-0共价键的键力微弱.层间易滑动﹐靠硅粘合﹐但粘合强度也低﹐在外力刮磨﹑挤压时较易脱落﹑裂开﹐特别是采用扇形结构时﹐绕包后的线芯通过导轮﹑分线杆以及排线至工装轮侧板边缘﹐以及后道工序挤包绝缘进入模芯时﹐均易刮伤及碰伤从而导致电性能下降﹐另外﹐从成本角度来讲扇形导体结构的截面周长大于圆形导体截面周长﹐进而增加了贵重材料云母带﹐虽然圆形结构电缆外径有所增大.聚氯乙烯护套料用量增多﹐但是产品材料与总成本相比﹐综合成本来讲圆形结构电缆仍节约。基于上述叙述﹐从技术和经济分析﹐耐火电力电缆的导体采用圆形结构为较佳。
3.云母带有三种﹐合成云母﹑金云母﹑白云母﹐其各自品质性能是合成云母较好﹐白云母较差﹐对于小规格的电缆必须选取合成云母带进行绕包﹐云母带分层不能使用﹐长期储存的云母带易吸湿﹐所以在储存云母带时必须考虑周围环境的温度和湿度。
4.选用云母带绕包设备时﹐应采用稳定性能好﹐绕包角度较好在300--400绕包﹐其云母带绕包均匀紧密﹐所有与设备按触的导轮及杆必须光滑﹐排线整齐﹐张力不易太大﹐收线工装轮侧板及筒体平整光滑。
高温**导技术被喻为21世纪较具潜力的电工技术,许多国家已将发展**导产业上升到战略高度。虽然高温**导电缆优势明显,但也要看到,高额的**导材料、技术成本以及研发周期长、短期回报困难等因素,使国内许多电缆企业不敢在**导电缆领域放手一试。
目前,有些企业过分宣扬高温**导电缆的先进性。事实上,对于**导材料的优越性,早已取得了广泛认同,过分宣扬反而可能会对电缆企业以及电缆市场引起误导。一些*呼吁要用理性的态度,看待未来的**导电缆市场。长远来看,目前普通的交联聚乙烯电缆主要以铜材料为主,电缆的价格随铜材料价格的波动而波动,随着资源紧缺,未来,此种电线电缆的价格依然会不断上涨。而**导电缆则不受资源条件的限制,随着**导材料技术的发展,**导电缆价格应有下降的趋势。**导电缆节约了土地资源和建设**高压电站的费用,但对电网安全性和可靠性提出了更高的要求。由于**导电缆内部热损耗和制冷系统的存在,增加了维护运行费用,降低了系统安全可靠性。
目前,依靠现有**导技术,很难达到"鱼"和"熊掌"兼得。加之,高温**导电缆的研发周期长,从电缆研制成功到电缆系统研制成功并用于工程,整个周期至少需要5~10年,每一个电压等级的产品发展均是如此。
针对目前的**导电缆发展现状,中国电科院**导电力研究所所长来小康曾表示,就像电动汽车一样,虽然比燃油汽车贵,但是我们不能等待,必须逐步发展,否则技术就难以进步。虽然现在不具备产业化的条件,但这是一个发展方向,一定要通过扩大示范来刺激技术发展,从而推动整个**导产业发展进入良性循环。
目前,低压直埋电缆铠装层的现场处理方式多种多样,既有单端接地的,也有两端接地的。还有两端悬空都不接地的。根据现场电缆两端钢带铠装处理方式的不同,电缆出现故障后,其故障点外观表现形式会有所不同。电缆两端钢带全部悬空,不接地。电缆发生短路故障后,击穿点可能只是电缆线路的局部位置出现击穿烧损孔洞,不会造成长距离大面积烧毁炭化现象。因为当电缆局部遭受意外机械损伤导致护套绝缘破损后,系统可能不会立即跳闸断电,破损点由于土壤中的水分和潮气作用,火线会对大地产生间歇式闪络放电现象,较终发展为*性接地和相间短路而跳闸停电,由于火线对地放电电流被限制在电缆的破损点位置,放电电流通过钢带对大地没有形成分支回路,所以电缆发生故障后在电缆全程一般只有一个点状故障。但是此时铠装层表面会带电,处于安全用电的考虑,电缆两端外露的铠装层必须做绝缘密封处理。
电缆线路钢带采用单端接地或双端接地方式,电缆发生短路故障后,故障可能是电缆的一个区段,电缆局部区域可能会出现长距离表面烧毁炭化粘连现象。因为钢带采取此种接法后,当电缆局部发生单相接地故障后会在电缆的钢带中流过比较大的接地短路电流;同时电缆的三相负荷电流也会出现不平衡现象,在钢带中可能还会伴随产生涡流现象,两种电流共同流过钢带后,钢带就会象一个大功率电炉一样,对电缆的护套和绝缘加热,再加上客户开关选择不当,土壤局部散热不好,热阻过大,电缆局部预留盘圈堆积,散热不好等不利原因,就可能造成电缆绝缘、护套出现长距离大面积烧毁炭化粘连现象。烧毁区域比较随机,可能在故障点附近,还可能在另外的区段,往往在散热较困难,热阻较大的区段烧毁较严重。直到单相接地发展为两相短路后系统可能才会跳闸,无法重合闸送电。
对于低压电缆铠装电缆,加强对电缆三相电流大小的实时在线检测监视很有必要。同时铠状层接地后,应加装铠装层电流互感器对钢带电流时时监测。对电缆出现的单相接地短路故障,提前发现和处理,以避免电缆发生长距离烧毁现象,造成不必要的电力经济损失,保证电网运行的经济型,可靠性,稳定性和安全性。
按照正常的分析,直埋低压电缆发生短路故障后,故障点一般应该只有一个。但在实际现场电缆故障点开挖处理过程中发现,低压电缆故障可能会出现两个或多个故障点,同时可能还会伴随出现长距离绝缘护套发热烧毁炭化粘连现象。笔者认为低压铠装电缆出现故障现象的不同可能会与电缆铠装的接地或不接地有关,观点和看法不一定正确。希望对此类现象有真挚灼见的专业人士能提出更为科学*的分析和看法。以揭开该现象产生的深层原因。
在电缆的现场敷设过程中电缆护套表面刮伤破损的现象是普遍存在的,损伤轻微的只伤及了护套,如何修补能保证质量,而且修补时间短,又能保证质量日益成为电缆消费者普遍关心的问题。而且投入小,在现场的恶劣条件下又容易实现,因此现场护套的修补技术及质量日益成为用户关心的问题。电缆的现场施工条件一般比较恶劣,可能位于初步建设的发电厂,也可能位于初步正在建设的野外新建铁路,可能在桥架上,还可能在电缆隧道内,由于野外电缆护套的修补都采用塑焊枪进行,而且塑焊枪的加热需要220V的交流电,而处于新兴建设的野外工程,现场一般都缺乏电源,或者有电源可能由于现场电缆的敷设位置的随即性,给电源的提供带来了一定的困难,因此要实现电缆的护套的修补,一方面是人员的到位,另一方面主要是电源的提供,只有作好上述两件基础准备工作,才能实现电缆护套修补工作的正常开展和进行。
为便于电缆护场修补工作的顺利进行,施工单位要配备有野外小型发电机。同时处于现场修补的方便现在提供的塑料焊枪的质量要过硬。喷头加热面积要大,而且加热速度要快。而且电缆放线过程破损部位具有随机性,在一般的城市和平原地区,此项工作比较好开展,但是在一些山区地带,由于收到复杂地形的影响,电缆的修补工作其实是很艰难的。因此要减少相应方面的投入和快速解决问题,一个很关键的问题是电缆敷设过程人员的配备数量必须足够,而且采用正规的电缆专业敷设设备进行正规放线,避免和减少电缆放线过程中出现护套破损的现象。
电缆的现场修补方面需要的技术不是很高,电缆敷设施工单位,在电缆发生破损后,一定要在确认电缆内部没有受到损伤的前提下,然后在对电缆进行修补 ,否则电缆护套修补的实际意义不大。电缆的修补一定要及时,否则时间一长外部的水分和潮气进入,将会影响电缆的正产使用寿命。在南方梅雨天气电缆端部在敷设完毕后,对电缆的端头因没有及时进行密封处理,造成流入电缆沟内的水分进入电缆断头10-20米不等,剥开端头的绝缘发现导体都已全部发黑,从而造成 敷设后电缆的浪费,因此对于敷设完毕的电缆还是要加强相应方面的检查,维护和保管,防止电缆在通电使用前应现场各种外部因素造成电缆寿命的缩短和终结。
波纹铝套交联电缆较大的优点是重量轻和短路热稳定容量大。在短路电流持续时间稍长的系统中,一般标准厚度铝套即能满足要求,如计算中热稳定不够时可将铝套少加厚一些就能满足技术要求,*采用增加铜丝屏蔽,比铅套简单。用压铝机挤包的铝套机械性能与密封性都很好。铝套电缆重量比铅套轻得多,在敷设中如何用人力搬、抬、扛、移电缆时要比铅套电缆省力,很受敷设工人欢迎。
波纹铝套结构开发于六七十年代,在当时的高压电缆主要是充油电缆。充油电缆设计中采用波纹铝套后有很多优点:省略了铅套的径向加强带;螺旋形波纹构成外油道使充油电缆的瞬态压降明显减小,在线路设计中能放长供油段的长度,可减少塞止接头数量;当时的铝价比目前价格低得多,与铅铜价之比也便宜得多。因此在一些国家陆上充油电缆中以波纹铝套取代了铅套,在经济上及技术上都有很大好处。然而波纹铝套交联电缆的螺旋形波纹使电缆不具有纵向阻水功能,在电线设计中如果使其也能纵向阻水而减小了间隙会降低电气性能,似乎得不偿失。
铝在元素周期表中的原子序数是13,而铅是82,铝是化学性能很活泼的金属。在运行中遇到外力破坏损伤了外护层或外护层在支架上被棱破了,铝套很快会被腐蚀穿孔而造成进水。铝的熔点658℃,压铝机挤包时模座温度约为500℃。相比铅套的挤包温度要高了很多,为此铝套内应有铜丝编织玻璃丝带或半导电阻水带防止绝缘屏蔽被烫伤。压铝机有连续压制与非连续压制二类。不连续的在加铝锭时要停顿一段时间,对交联电缆芯不甚有利。新老铝锭在压铝机内虽能结合成一体,在铝套表面仍有接缝可见,但对铝套抗位强度没有影响。应该说连续的比不连续的好。压铝机系是一精密设备造价很高,压铝套的生产工序及工艺也较复杂,压铝机生产铝套的能耗和工耗较高,金属套的生产成本也就较高了。
目前国内能制造铅套交联电缆的大厂都有以连续压铅机生产铅套的能力。铅套交联电缆内部结构紧密,纵向防水性能好,铅的化学稳定性耐腐性好,缺点是重量重。铅合金的熔化温度约300℃,压铅机的模座挤出温度260℃。在螺杆连续压铅机上制造的铅套是一个无夹灰、无缝、内壁光滑的连续铅管。铅的蠕变性能好,结构尺寸设计时无须在铅套与线芯之间留有间隙,交联绝缘膨胀时能撑大铅套而绝缘表面仍然平整光滑。由于交联绝缘的膨胀系数比金属大约一个数量级,因此各类波纹金属套内必须留有足够的膨胀间隙。如无间隙或间隙不够大,在绝缘膨胀后会在绝缘表面留下波纹的凹痕,这会影响电缆的电气性能。在型式试验中经过20个热循环后,如电缆芯表面呈波纹状,电缆的冲击裕度不高。由于铅套内壁*设计间隙,结构较紧密。因此铅套交联电线的纵向防水性能比任何一种波纹金属套电缆都好。
铅的电阻系数是铝的7.8倍,铅套要满足技术条件中的短路热稳定要求,铅套的截面必须比铝套的大得多。各供电系统采用短路热稳定指标都比实际大了很多,主要是零序短路持续的时间太长,而实际上仅几个周波。这指标是系统定的,对电缆技术人员来说无权变更。上海在220KV工程中要求50KA 2秒,采用铅套电缆时要在铅套下加铜丝屏蔽,选用波纹铝套要加厚。在85年的引进中,曾有一工程将国外加厚的波纹铝套充油电缆与国产铅套充油电缆(没有铜丝屏蔽)对接,国外制造厂说:“如果发生短路时铅套电缆的铅套会熔化了”,实际上自七十年代以来的国产**高压铅套充油电缆和近年采用铅套交联电缆都没有发生过铅套熔化的故障。主要是目前系统的短路容量没有这么大,短路持续时间不可能达到2秒。现各大供电系统都己编制了“电网若干技术原则的规定”,其中对110KV以上电力电缆的金属套或金属屏蔽层要求能承受单相短路电流的持续时间应不小于0.2秒(以上海电网为例)。如执行这项技术条件将使**高电缆的金属套结构趋向合理,有利于降低电缆的造价。
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