交聯(lián)電纜和油紙電纜相比具有散熱好、載流量大、制安方便等優(yōu)點(diǎn)。近幾年電力、水利、化工等行業(yè)都采用交聯(lián)電纜，但交聯(lián)電纜由于載流能力強(qiáng),電流密度大,對(duì)導(dǎo)體連接質(zhì)量要求就更為嚴(yán)格。對(duì)接頭所要求機(jī)械的、電氣的條件日益從嚴(yán)，越來(lái)越高，因此針對(duì)交聯(lián)電纜接頭各種故障要及時(shí)采取相應(yīng)的對(duì)策和措施。本文從交聯(lián)電纜接頭運(yùn)行狀況；交聯(lián)電纜接頭故障原因分析；及安裝的注意事項(xiàng)等多個(gè)方面進(jìn)行闡述。
一 交聯(lián)電纜接頭運(yùn)行狀況
6-10KV高壓動(dòng)力電纜在水利工程和電力系統(tǒng)運(yùn)用非常廣泛,其完好的接頭和附件對(duì)機(jī)電設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行和供電安全是非常重要的。設(shè)計(jì)良好、施工合理的電纜接頭,經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明,在大多數(shù)情況下是可以長(zhǎng)期使用的。但交聯(lián)電纜由于載流能力強(qiáng),電流密度大,對(duì)導(dǎo)體連接質(zhì)量要求就更為嚴(yán)格。對(duì)接頭所要求機(jī)械的電氣的條件日益從嚴(yán)越來(lái)越高,特別是6-10KV電動(dòng)機(jī)電纜,各種接頭將經(jīng)受很大的熱應(yīng)力和較高激烈程度與持續(xù)時(shí)間的短路電流的影響。所以說(shuō)交聯(lián)電纜附件也不是附屬的,更不是次要的部件 ,它與電纜是同等重要,必不可少的部件,也是與安全運(yùn)行密切相關(guān)的關(guān)鍵產(chǎn)品。交聯(lián)電纜在國(guó)外已普遍應(yīng)用,國(guó)內(nèi)廣泛采用雖然僅10余年,目前還存在一些問(wèn)題,但隨著技術(shù)的發(fā)展,附件的配套,質(zhì)量的提高,工藝的完善,交聯(lián)電纜已有替代油紙電纜的趨勢(shì)具有廣闊、深遠(yuǎn)的發(fā)展前景。
二 交聯(lián)電纜接頭故障原因分析
由于電纜附件種類(lèi)、形式、規(guī)格較多;質(zhì)量參差不齊;施工人員技術(shù)水平高低不等;電纜接頭運(yùn)行方式和條件各異,致使交聯(lián)電纜接頭發(fā)生故障的原因各不相同。由于交聯(lián)電纜與油紙電纜的介質(zhì)不同,接頭發(fā)生故障的原因有很大的差異,油紙電纜接頭發(fā)生故障主要是絕緣影響,而交聯(lián)電纜接頭發(fā)生故障主要是導(dǎo)體連接。交聯(lián)電纜允許運(yùn)行溫度高,對(duì)電纜接頭就提出了更高的要求,使接頭發(fā)熱問(wèn)題就顯得更為突出。接觸電阻過(guò)大、溫升加快、發(fā)熱大于散熱促使接頭的氧化膜加厚,又使接觸電阻更大,溫升更快。如此惡性循環(huán),使接頭的絕緣層破壞,形成相間短路,引起爆炸燒毀。造成接觸電阻增大的原因有以下幾點(diǎn)。
1． 工藝不佳
這主要是施工人員在導(dǎo)體連接處的工藝處理不當(dāng)。①連接接觸面的工藝不好。無(wú)論是接線(xiàn)端子或連接管，由于各種人為或環(huán)境的影響，在內(nèi)部總會(huì)有雜質(zhì)，但是人們普遍不重視對(duì)這些雜質(zhì)的影響，它們對(duì)交聯(lián)電纜的使用，有嚴(yán)重的后果。特別是鋁表面極易生成一層堅(jiān)硬而又絕緣的氧化鋁薄膜，所以鋁導(dǎo)體的連接工藝比銅導(dǎo)體的連接工藝更加麻煩，對(duì)工藝技術(shù)的要求也相對(duì)更高。造成連接發(fā)熱的原因除了機(jī)械自身的原因外，還和工藝水平有很大的關(guān)系。由于施工人員的水平低，使連接處達(dá)不到機(jī)械運(yùn)行時(shí)的要求。運(yùn)行證明當(dāng)壓接金具與導(dǎo)線(xiàn)的接觸表面愈清潔，在接頭溫度升高時(shí)，所產(chǎn)生的氧化膜就愈薄，接觸電阻就愈小。②導(dǎo)體損傷。交聯(lián)絕緣層強(qiáng)度較大剝切困難，環(huán)切時(shí)施工人員由于水平的因素，施工不當(dāng)會(huì)造成對(duì)交聯(lián)絕緣層的損傷，甚至?xí)?dǎo)致受傷處導(dǎo)體損傷加劇或斷裂，這樣就使接觸面減少，受熱嚴(yán)重。③導(dǎo)體連接時(shí)線(xiàn)芯不到位。導(dǎo)體連接時(shí)絕緣剝切長(zhǎng)度要求壓接金具孔深加5mm，但因產(chǎn)品孔深不標(biāo)準(zhǔn)，易造成剝切長(zhǎng)度不夠，或因壓接時(shí)串位使導(dǎo)線(xiàn)端部形成空隙，僅靠金具壁厚導(dǎo)通，致使接觸電阻增大，發(fā)熱量增加。
2.壓力不夠
目前的設(shè)計(jì)資料只提到了電纜連接處的壓坑數(shù)量，而沒(méi)有詳述壓接面積和壓接深度。施工人員只是在施工時(shí)按要求滿(mǎn)足了其數(shù)量，對(duì)具體的程度卻沒(méi)有了解。不論是哪種形式的壓力連接，接頭電阻主要是接觸電阻，而接觸電阻的大小與接觸力的大小和實(shí)際接觸面積的多少有很大關(guān)系，與使用壓接工具的出力噸位有關(guān)。造成導(dǎo)體連接壓力不夠的主要原因有以下3點(diǎn)。①壓接機(jī)具壓力不足。我國(guó)的壓接機(jī)生產(chǎn)廠家目前水平還比較低，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，造成管理上的混亂和產(chǎn)品的水品普遍偏低，，最近幾年的；產(chǎn)品根本滿(mǎn)足不了我國(guó)的使用需求，有些地方就進(jìn)口或生產(chǎn)外國(guó)的產(chǎn)品，由于執(zhí)行的是國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，與我國(guó)的實(shí)際輕卡ungbu符合，也會(huì)增加故障發(fā)生的幾率。②連接金具空隙大?，F(xiàn)在交聯(lián)電纜接大多在使用的連接金具，還是油紙電纜按扇型導(dǎo)線(xiàn)生產(chǎn)的端子和壓接管。從理論上講圓型和扇型線(xiàn)芯的有效截面是一樣的，但是自愛(ài)實(shí)際運(yùn)用中，這兩種的效果有很大的不同。由于交聯(lián)電纜導(dǎo)體是緊絞的圓型線(xiàn)芯，與金具間會(huì)岑在較大的空隙，施加壓力小。接觸電阻與施加壓力成反比，這就造成了接觸電阻的增加。③假冒偽劣產(chǎn)品質(zhì)量差。目前市場(chǎng)上有很多的假冒偽劣產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝達(dá)不到國(guó)家要求，在正常情況運(yùn)行下，負(fù)荷稍有波動(dòng)必然發(fā)生故障。
3. 截面不足
將交聯(lián)電纜與油紙電纜的允許載流量，在環(huán)境溫度為25℃時(shí)，進(jìn)行比較得出的結(jié)論是：ZQ2―3×240油紙銅芯電纜可用YJV22-3×150交聯(lián)銅芯電纜替代。因?yàn)閅JV22-3×150交聯(lián)電纜的允許載流量為476A；而ZQ2-3×240油紙電纜的允許載流量為420A，還超出56A。ZLQ2-3×240可用YJLV22-31×50替代，因?yàn)榻宦?lián)3×150鋁芯電纜的載流量為364A，而油紙3×240鋁芯電纜的載流量才320A，交聯(lián)電纜還超出44A。如果用允許載流量計(jì)算，150mm2交聯(lián)電纜與240mm2油紙電纜基本相同，或者說(shuō)150mm2交聯(lián)電纜應(yīng)用240mm2的金具連接才能正常運(yùn)行。由此可見(jiàn)連接金具截面不足將是交聯(lián)電纜接頭發(fā)熱嚴(yán)重的一個(gè)重要原因。
4. 散熱不好
繞包式接頭和各種澆鑄式接頭，不僅繞包絕緣較電纜交聯(lián)絕緣層為厚，而且外殼內(nèi)還注有混合物，就是最小型式的熱縮接頭，這種的絕緣和保護(hù)層比電纜自身還多一倍多。無(wú)論哪一種的接頭都存在著散熱問(wèn)題。目前市場(chǎng)上或已經(jīng)在使用的接頭耐熱性普遍都較低。當(dāng)電纜在正常負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，接頭內(nèi)部的溫度可達(dá)100℃，當(dāng)電纜滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，電纜芯線(xiàn)溫度達(dá)到90℃，接頭溫度會(huì)達(dá)140℃左右，當(dāng)溫度再升高時(shí)，接頭處的氧化膜加厚，接觸面電阻加大后，絕緣層的功能就會(huì)減弱，甚至喪失絕緣功能，成為非絕緣層，這樣就會(huì)導(dǎo)致故障的發(fā)生。
綜上所述增加連接金具接點(diǎn)的壓力、降低運(yùn)行溫度、清潔連接金屬材料的表面、改進(jìn)連接金具的結(jié)構(gòu)尺寸、選用優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的附件、嚴(yán)格施工工藝是降低接觸電阻的幾個(gè)關(guān)鍵因素。
三安裝電纜接頭的注意事項(xiàng)
1導(dǎo)體的連接
導(dǎo)體連接要求低電阻和足夠的機(jī)械強(qiáng)度，連接處不能出現(xiàn)尖角。中低壓電纜導(dǎo)體連接常用的是壓接，壓接應(yīng)注意：
(1)選擇合適的導(dǎo)電率和機(jī)械強(qiáng)度的導(dǎo)體連接管；
(2)壓接管內(nèi)徑與被連接線(xiàn)芯外徑的配合間隙取0.8～1.4mm；
(3)壓接后的接頭電阻值不應(yīng)大于等截面導(dǎo)體的1.2倍，銅導(dǎo)體接頭抗拉強(qiáng)度不低于60N/mm2；
(4)壓接前，導(dǎo)體外表面與連接管內(nèi)表面涂以導(dǎo)電膠，并用鋼絲刷破壞氧化膜；
(5)連接管、線(xiàn)芯導(dǎo)體上的尖角、毛邊等，用銼刀或砂紙打磨光滑。
2內(nèi)半導(dǎo)體屏蔽處理
凡電纜本體具有內(nèi)屏蔽層的，在制作接頭時(shí)必須恢復(fù)壓接管導(dǎo)體部分的接頭內(nèi)屏蔽層，電纜的內(nèi)半導(dǎo)體屏蔽均要留出一部分，以便使連接管上的連接頭內(nèi)屏蔽能夠相互連通，確保內(nèi)半導(dǎo)體的連續(xù)性，從而使接頭接管處的場(chǎng)強(qiáng)均勻分布。
3外半導(dǎo)體屏蔽的處理
外半導(dǎo)體屏蔽是電纜和接頭絕緣外部起均勻電場(chǎng)作用的半導(dǎo)電材料，同內(nèi)半導(dǎo)體屏蔽一樣，在電纜及接頭中起到了十分重要的作用。外半導(dǎo)體端口必須整齊均勻還要求與絕緣平滑過(guò)渡，并在接頭增繞半導(dǎo)體帶與電纜本體外半導(dǎo)體屏蔽搭接連通。
4電纜反應(yīng)力錐的處理
施工時(shí)形狀、盡寸準(zhǔn)確無(wú)誤的反應(yīng)力錐，在整個(gè)錐面上電位分布是相等的，在制作交聯(lián)電纜反應(yīng)錐時(shí)，一般采用專(zhuān)用切削工具，也可以用微火稍許加熱，用快刀進(jìn)行切削，基本成型后，再用2mm厚玻璃修刮，最后用砂紙由粗至細(xì)進(jìn)行打磨，直至光滑為至。
5金屬屏蔽及接地處理
金屬屏蔽在電纜及接頭中的作用主要是用來(lái)傳導(dǎo)電纜故障短路電流，以及屏蔽電磁場(chǎng)對(duì)臨近通訊設(shè)備的電磁干擾，運(yùn)行狀態(tài)下金屬屏蔽在良好的接地狀態(tài)下處于零電位，當(dāng)電纜發(fā)生故障之后，它具有在極短的時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)短路電流的能力。接地線(xiàn)應(yīng)可靠焊接，兩端盒電纜本體上的金屬屏蔽及鎧裝帶牢固焊接，終端頭的接地應(yīng)可靠。
6接頭的密封和機(jī)械保護(hù)
接頭的密封和機(jī)械保護(hù)是確保接頭安全可靠運(yùn)行的保障。應(yīng)防止接頭內(nèi)滲入水分和潮氣，另外在接頭位置應(yīng)搭砌接頭保護(hù)槽或裝設(shè)水泥保護(hù)盒等。
由于交聯(lián)電纜在我國(guó)的應(yīng)用實(shí)踐還比較短，施工水平也普遍較低，技術(shù)水平還不成熟，，而且電纜的接頭是引發(fā)故障的主要位置，接頭處因?yàn)檫\(yùn)行的情況不同也隨之變化，所以交聯(lián)電纜各種接頭發(fā)生故障的原因也就各不相同，除發(fā)熱問(wèn)題外，對(duì)于密封問(wèn)題、應(yīng)力問(wèn)題、聯(lián)接問(wèn)題、接地問(wèn)題等引起的接頭故障也應(yīng)予以重視。
