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淺述電纜滲水的防治措施
高壓電纜在電網(wǎng)的應(yīng)用越來越廣泛,而由電纜頭造成的運(yùn)行故障也不斷增多。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,絕緣介質(zhì)中水樹枝的形成及發(fā)展是造
成電纜早期老化并導(dǎo)致運(yùn)行故障的主要原因。電纜終端頭水樹枝的形成源于電纜自身水分的殘留及運(yùn)行中外界的入侵。若保護(hù)套破
損或電纜頭密封不嚴(yán)密,就可能導(dǎo)致電纜出現(xiàn)入水事故,嚴(yán)重影響電纜安全運(yùn)行。在實(shí)際的運(yùn)行維護(hù)中也發(fā)現(xiàn),有些高壓電纜由于
受潮而出現(xiàn)絕緣嚴(yán)重下降及沿面放電的現(xiàn)象。本文針對高壓電纜進(jìn)水受潮對運(yùn)行中電纜絕緣的影響進(jìn)行了分析,并提出相應(yīng)的處理
方法及防治措施。
1.滲入水分對運(yùn)行電纜的影響
某10KV單相高壓電纜在預(yù)防性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)結(jié)果異常,其試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。
表1 某10KV B相電纜預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果表
絕緣電阻/MΩ 泄漏電流/μA 備 注
50
70 850 擦拭電纜頭,并加熱烘干后。
由于B相電纜的絕緣電阻僅為A、C相的10%,故對該電纜進(jìn)行了直流泄漏測試。試驗(yàn)表明該B相電纜的泄漏電流值為A、C相的30倍,相
比較極不平衡;泄漏電流值讀數(shù)不穩(wěn)定,并且呈現(xiàn)隨試驗(yàn)電壓的升高而急劇增大的跡象,在加壓至接近規(guī)定的試驗(yàn)電壓值時(shí)出現(xiàn)較
明顯的密集放電聲,為了排除干擾,對兩側(cè)電纜頭進(jìn)行了擦拭及烘干處理,重新進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)象無明顯變化。根據(jù)情況
判斷,該相電纜的終端頭存在故障,并對電纜進(jìn)行了解體檢查。檢查發(fā)現(xiàn)電纜終端頭在線耳一側(cè)?quot;鉛筆頭"處及緊*外導(dǎo)電層附近的
主絕緣表面有明顯沿面放電,并已形成密集的放電樹枝,有些放電樹枝已侵入主絕緣表面3~4mm。解體檢查還發(fā)現(xiàn)該電纜的線芯及
外屏蔽層有明顯的水分積聚現(xiàn)象。由于該電纜頭的外部密封情況良好,判斷水分來源于該條電纜自身的殘留,并且在運(yùn)行中逐漸遷
移到終端頭,進(jìn)而在高壓電場的作用下促成水樹枝的生長。
電纜終端頭在"鉛筆頭"處及與外半導(dǎo)電層接壤的絕緣表面處的電場強(qiáng)度最集中,但在理想狀態(tài)下其電場強(qiáng)度不會(huì)造成絕緣的擊穿。
由于高壓電纜在制造及安裝時(shí)不可避免地會(huì)存在許多表面微觀缺陷,如果外界水分進(jìn)入絕緣介質(zhì)層,將在微觀缺陷的電場集中處凝
結(jié)成液態(tài)水以保持能量的最小狀態(tài),這就引發(fā)了水樹枝的形成。由于水的介電常數(shù)遠(yuǎn)大于絕緣介質(zhì),導(dǎo)致電場分布嚴(yán)重畸變,局部
場強(qiáng)大于擊穿強(qiáng)度而發(fā)生微觀擊穿。水樹枝不斷沿場強(qiáng)方向延伸,發(fā)展到一定程度后,水樹枝將在局部強(qiáng)電場的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌?/SPAN>
枝,并迅速發(fā)展形成擊穿通道,最終導(dǎo)致絕緣介質(zhì)的宏觀擊穿。因此,若水分侵入到電纜終端頭,將不可避免地導(dǎo)致其絕緣特性急
劇下降,最終擊穿絕緣。
2.電纜水分的來源及進(jìn)水處理方法
2.1電纜中水分的來源分析
電纜中的水分來源于2個(gè)方面:
①電纜在制造、存儲(chǔ)及安裝的過程中滲入水分,未經(jīng)徹底排干而使水分得以殘留在電纜內(nèi)部;
②運(yùn)行中電纜內(nèi)外護(hù)層受損,或者電纜終端頭密封不嚴(yán),水分侵入電纜本體內(nèi)。
電纜內(nèi)部殘留水分的現(xiàn)象常見于電纜的存儲(chǔ)及安裝過程,有些電纜在存儲(chǔ)及安裝過程時(shí)未將電纜末端封嚴(yán),導(dǎo)致雨水進(jìn)入,水分將沿電纜線芯及外護(hù)套層不斷深入。有些電纜的外護(hù)套采用螺旋型波紋套管,其縱向進(jìn)水深度甚至可達(dá)30m。此外由于電纜的填料有一定的吸水性,水分會(huì)不斷滲透遷移,使?jié)B水長度不斷增加。長時(shí)間進(jìn)水受潮后的電纜,若未經(jīng)檢測及徹底處理,僅僅做端部裁切處理,則將導(dǎo)致水分保留在電纜內(nèi)部。
保護(hù)套破損或電纜頭密封不嚴(yán),也會(huì)導(dǎo)致電纜入水。有些電纜外屏蔽層的接地引出線使用銅編制帶,雖然在電纜頭制作時(shí),銅編制帶外覆密封熱縮管進(jìn)行密封,但銅編制帶存在的大量空隙直接提供了外護(hù)層的進(jìn)水通道。高壓電纜在運(yùn)行中隨環(huán)境溫度及負(fù)荷電流的變化,附件與絕緣層之間的界面,由于熱膨脹冷縮形成呼吸效應(yīng)和電泳效應(yīng),使潮氣和遷移水分進(jìn)入電纜終端頭,在其界面上形成水珠,最終激發(fā)沿面放電。
2.2電纜進(jìn)水受潮的判斷及處理
電纜進(jìn)水受潮將嚴(yán)重影響電纜的安全運(yùn)行,因此應(yīng)在電纜的存儲(chǔ)、安裝及運(yùn)行維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)中嚴(yán)格把關(guān),杜絕電纜進(jìn)水現(xiàn)象。判斷電纜是否進(jìn)水受潮,可通過以下幾種方法:
(1)外觀檢查電纜的外護(hù)套、密封頭、電纜終端頭等有無破損。
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(2)電纜制作終端頭時(shí),可剪去一小段絕緣填充物,并將其放入140~150℃的油中或點(diǎn)燃,若有泡沫泛出則證明有水氣,若出現(xiàn)辟辟聲則受潮嚴(yán)重;此外還應(yīng)檢查電纜的線芯及屏蔽銅帶有無出現(xiàn)銅銹。必須注意的是,有些電纜的進(jìn)水深度很長,僅僅切除一小段末端電纜不能解決受潮問題。
(3)按照規(guī)定對主絕緣、外護(hù)套及內(nèi)襯層進(jìn)行耐壓試驗(yàn)、絕緣電阻及直饜孤┎飭浚⒉飭客簾尾閿氳繼宓牡繾璞取R笸饣ぬ?/p>
及內(nèi)襯層的絕緣不低于0.5 MΩ/km, 外屏蔽層與地之間施加5KV直流電壓1min 不擊穿,絕緣電阻及直流泄漏測量結(jié)果應(yīng)三相基本平衡,銅屏蔽層與導(dǎo)體的電阻比無明顯變化,否則有可能存在電纜受潮故障。
(4)利用原電池原理測量鎧裝鋼帶、銅屏蔽層與地之間的電池電壓,若存在明顯的電壓差(約為0.7~1.1V),則表明電纜進(jìn)水受潮。
判斷電纜出現(xiàn)進(jìn)水受潮現(xiàn)象后,應(yīng)對電纜進(jìn)行全面檢查,排除內(nèi)部水分,并對破損的護(hù)層進(jìn)行修補(bǔ),出現(xiàn)沿面閃絡(luò)的電纜必須進(jìn)行裁切處理。護(hù)層修補(bǔ)可采用熔膠熱補(bǔ)的方法,也可用涂粘膠劑并繞包粘膠帶進(jìn)行修補(bǔ)密封。
電纜內(nèi)部水分可采用抽真空充高純氮?dú)獾姆椒ㄟM(jìn)行排除。就是利用真空裝置對纜芯及外護(hù)套等進(jìn)行密閉抽真空,并交替使用高純氮?dú)鈴?qiáng)制循環(huán)吸收水分。對于受潮嚴(yán)重或長度較長的電纜,還應(yīng)使用壓縮裝置強(qiáng)行充氣排潮,并延長處理的時(shí)間。為加速電纜內(nèi)部水分的蒸發(fā),可使用穿芯升流器對線芯及絕緣進(jìn)行加熱升溫,提高去潮效率。經(jīng)過上述方法處理后,可用變色硅膠進(jìn)行檢驗(yàn),或者使
用水分測量儀每隔1h進(jìn)行測試,若硅膠不變色或水分含量數(shù)值很低且保持不變,則可認(rèn)為達(dá)到效果。處理后的電纜還應(yīng)進(jìn)行絕緣電阻及直流泄漏試驗(yàn),數(shù)據(jù)符合要求才能投運(yùn)。對于處理后的電纜,在運(yùn)行1~3個(gè)月后應(yīng)進(jìn)行追蹤試驗(yàn),以確保電纜的安全運(yùn)行。
3.防范措施
(1)對于不同敷設(shè)方式的電纜,應(yīng)重視電纜外護(hù)套材料及護(hù)套形式的選擇。PVC塑料耐熱性差,在80℃環(huán)境下持續(xù)4h其變形可達(dá)50%,易軟化穿孔,PE塑料的性能則比較優(yōu)越。當(dāng)電纜直埋或排管敷設(shè)時(shí)由于外護(hù)套長期受水分潮氣影響甚至浸水,應(yīng)選用PE防水護(hù)
套;溝道、隧道則可選用較便宜的PVC護(hù)套。對于要求較高的高壓電纜,應(yīng)避免使用螺旋結(jié)構(gòu)外護(hù)套,而采取環(huán)形波紋結(jié)構(gòu)加阻水帶的護(hù)套形式,以減少縱向進(jìn)水深度。
(2)敷設(shè)環(huán)境盡量避免積水及腐蝕物質(zhì),電纜溝應(yīng)作防水處理。電纜直埋時(shí)環(huán)境不應(yīng)含石塊等硬物,并用細(xì)砂進(jìn)行保護(hù)。電纜不應(yīng)受大的壓力,支撐構(gòu)件應(yīng)使電纜受力均勻。
(3)現(xiàn)場安裝前,應(yīng)認(rèn)真檢查電纜的外護(hù)套無破損,端部護(hù)套密封良好,敷設(shè)安裝時(shí)加強(qiáng)安裝工藝,防止防護(hù)層破損。制造電纜終
端頭及開口分*處必須使用熱縮進(jìn)行密封。電纜外屏蔽層接地引出線使用的銅編制帶應(yīng)使用熔錫的方法熔成一整體,并填充密封材料,以防水分沿銅帶進(jìn)入電纜頭。對于三相統(tǒng)包電纜分*處應(yīng)使用塑性熱熔膠填充,并外套熱縮手套進(jìn)行密封。
(4)制作電纜終端頭時(shí),在主絕緣與電纜頭預(yù)制件之間的界面上涂抹適量硅脂,利用硅脂分子起壁壘作用,在電纜頭滲入水分的情況下可有效地阻礙導(dǎo)電粒子激發(fā)界面沿面放電。
(5)運(yùn)行中經(jīng)常檢查電纜情況,加強(qiáng)高壓電纜的預(yù)防性試驗(yàn)檢測工作,一旦發(fā)現(xiàn)外護(hù)層破損應(yīng)及時(shí)處理及修復(fù),防止?jié)B入水分造成電纜故障。
4.結(jié)束語
電纜選型及電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)不合理,或者存儲(chǔ)、安裝制作未嚴(yán)格按照要求進(jìn)行,都可能遺留隱患,使高壓電纜出現(xiàn)水分滲入從而導(dǎo)致
電纜終端頭的絕緣故障。因此,從電纜的訂貨到安裝、運(yùn)行維護(hù)。各個(gè)環(huán)節(jié)均應(yīng)嚴(yán)格把關(guān),杜絕電纜進(jìn)水的可能性。發(fā)現(xiàn)電纜進(jìn)水
時(shí),必須對電纜進(jìn)行徹底的排潮處理,以保證高壓電纜的安全運(yùn)行。
