直埋電力電纜絕緣電阻降低故障的原因
直埋電力電纜絕緣電阻降低導(dǎo)致電纜線路故障的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生,也是電纜用戶與電纜制造廠發(fā)生質(zhì)量事故糾紛最多的項目。需要從電纜材料、電纜制造和電纜施工的角度,對電纜絕緣電阻下降的原因進行全面的解釋,包括電纜材料、電纜制造、使用環(huán)境、自然條以及敷設(shè)施工等方面。主要有以下幾點:
一、電纜絕緣受潮
1、電纜原材料受潮
電纜絕緣和護層所用的原材料,主要是塑料類和橡膠類材料,并由此改性衍生出許多種具有特殊功能的材料。材料制造廠在制造材料時,經(jīng)過配合劑混合、混煉、造粒、冷卻和烘干等過程,以及在材料運輸、儲存期間,往往會發(fā)生程度不等的受潮,使材料含有程度不等的潮氣。
2、電纜制造過程受潮
在絕緣擠包過程中,絕緣層被刮傷,造成絕緣層破洞或脫膠,絕緣線芯在冷卻水槽中進水,導(dǎo)致絕緣電阻下降。或者在擠包護層時,發(fā)生護層被損傷而進水,使絕緣層受潮,絕緣電阻下降。當(dāng)制造多芯電纜時,即使絕緣層擠包完好無損,但在絕緣線芯絞合成纜時,以及在擠包護層時也可能發(fā)生損壞而進水受潮,于是成品電纜通不過出廠耐電壓試驗。
3、電纜施工過程受潮
在直埋電纜施工過程中,如果電纜溝開挖、電纜埋設(shè)作業(yè)、電纜中間接頭和終端接頭制作不規(guī)范等,都很有可能損傷電纜護層和絕緣層。如果土壤潮濕或者電纜溝積水,一定會發(fā)生電纜進水。絕緣受潮后,使電纜絕緣表面電阻降低而表面泄漏電流增加,絕緣電阻下降,還會引起導(dǎo)體與絕緣層之間的電場畸變。
二、電纜使用環(huán)境
1、環(huán)境溫度
根據(jù)介質(zhì)物理學(xué)理論和工程實踐,絕緣材料的電阻隨溫度升高而呈指數(shù)式下降,而電導(dǎo)則隨溫度降低而按指數(shù)式增大。溫度升高導(dǎo)致絕緣電阻下降。這是由于絕緣溫度升高時,材料內(nèi)的分子熱運動增強,使導(dǎo)電離子的產(chǎn)生和遷移數(shù)量都隨之增大。電纜通電運行后,在電壓的作用下,由導(dǎo)電離子運動所形成的傳導(dǎo)電流增大,絕緣層溫度升高,勢必造成絕緣電阻下降。
2、環(huán)境濕度
眾所周知,電纜在制造和敷設(shè)運行過程中進水受潮,是危及電纜電氣性能和使用壽命的主要因素。不論電纜制造廠還是用戶,都對此非常重視。
實踐經(jīng)驗證明,造成電纜進水受潮的主要原因如下
1)材料純度
如果電纜絕緣料中混入雜質(zhì),特別是金屬雜質(zhì),都會直接影響絕緣的電氣性能,使絕緣電阻下降。其原因,一是絕緣層內(nèi)非金屬雜質(zhì)在電纜受潮時,會吸收水分,形成眾多的導(dǎo)電點;二是絕緣層內(nèi)的金屬雜質(zhì)直接就是導(dǎo)電點。在導(dǎo)體運行溫度和外部環(huán)境溫度聯(lián)合作用下,這些導(dǎo)電點在絕緣層內(nèi)形成導(dǎo)電通道,導(dǎo)致絕緣電阻減小和泄露電流增大,進而導(dǎo)致絕緣被擊穿。
2)材料受潮
如果電纜絕緣材料已受潮,在擠包在導(dǎo)體上之前又沒有烘干,將會出現(xiàn)絕緣層內(nèi)有大量氣孔、擠出表面不光滑以及機械強度降低、甚至開裂等質(zhì)量缺陷。因此,電纜廠家在擠出電纜絕緣層時,都要進行材料烘干。擠出低煙無鹵料時,更要注意烘干。這些已是電纜廠家的基本工藝常識。
3、線路過負荷
實驗證明,在供電線路不發(fā)生過負荷,電絕緣介質(zhì)處于工作電場強度比較低的情況下,介質(zhì)材料內(nèi)的導(dǎo)電離子遷移率與電場強度大小成正比,即介質(zhì)內(nèi)的導(dǎo)電離子遷移率隨電場強度的增強而增大。當(dāng)電場強度比較高時,介質(zhì)內(nèi)的導(dǎo)電離子遷移率隨電場強度的增強而增大的趨勢,逐漸由線性關(guān)系變?yōu)橹笖?shù)關(guān)系。
三、自然條件
1、白蟻損傷
白蟻是地下電力電纜的大敵,特別是東南亞和我國南方濕熱地區(qū),經(jīng)常發(fā)生白蟻侵蝕電纜塑料護層的事故。白蟻遇到電纜時,除了啃咬之外,還會分泌出蟻酸,嚴重腐蝕電纜絕緣和護層,導(dǎo)致電纜絕緣性能下降甚至短路。因此,在電纜使用部門制定的敷設(shè)規(guī)程中,都有關(guān)于電纜線路防蟻措施的明文規(guī)定。
2、鼠類損傷
鼠類對地下電纜的損害主要是啃咬造成的機械損傷,當(dāng)電纜護層材料的硬度低于老鼠門齒的硬度時,電纜就很有可能被老鼠啃咬。
3、霉菌損傷
我國針對出口到這些地區(qū)的電線電纜,制定了相關(guān)的濕熱帶用電線電纜防霉性標(biāo)準(zhǔn)。在我國南方部分地區(qū),由于各年份中氣候的濕熱程度、延續(xù)時間不同、地域以及電線電纜使用環(huán)境的差異,直埋電纜霉害程度也不等。
四、化學(xué)腐蝕
1、敷設(shè)環(huán)境化學(xué)腐蝕
如果電纜溝內(nèi)的積水或直埋土壤中含有腐蝕性成分,例如硫酸或硝酸等,電纜表面長期與這些腐蝕性物質(zhì)接觸,會發(fā)生嚴重的化學(xué)腐蝕。如果電纜護層被損壞,水分進入電纜后會左右縱向擴散。
2、酸雨化學(xué)腐蝕
對電纜危害嚴重的化學(xué)腐蝕因素,除了敷設(shè)環(huán)境的水質(zhì)和土壤狀況以外,還有現(xiàn)代酸雨的嚴重影響。
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