交聯(lián)電纜故障測試儀附件發(fā)熱的原因及防范措施
摘要：電纜附件在長期運(yùn)行中的溫升特別嚴(yán)重，因此針對交聯(lián)聚乙烯電纜附件的各種故障，要及時(shí)采取相應(yīng)的對策和措施，消除附件的故障隱患。該文對交聯(lián)聚乙烯電纜附件的運(yùn)行狀況、發(fā)熱的故障原因及如何提高其質(zhì)量等方面進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞：電纜接頭；電纜附件；交聯(lián)電纜；接觸電阻
交聯(lián)聚乙烯電纜（以下簡稱交聯(lián)電纜）具有散熱性能好、通流能力大和制作安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，目前在電力、水利等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。由于交聯(lián)電纜的載流能力強(qiáng)，電流密度大，故對導(dǎo)體連接質(zhì)量的要求更加嚴(yán)格，對電纜附件要求機(jī)械的、電氣的條件日益提高。
1 交聯(lián)電纜附件的運(yùn)行狀況
電纜附件是電纜線路中各種電纜接頭和終端的總稱，電纜接頭是電纜與電纜相互連接的裝置；電纜終端是電纜線路末端用于與其它設(shè)備的電氣連接的裝置，起著電路暢通、保證相間和相對地絕緣、密封和機(jī)械保護(hù)等作用。電纜在水利和電力系統(tǒng)中運(yùn)用十分廣泛，其完好的附件對機(jī)電設(shè)備的**、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行和**供電非常重要。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明，設(shè)計(jì)良好、安裝合理的電纜附件在大多數(shù)情況下是可以長期使用的。但交聯(lián)電纜由于載流能力強(qiáng)，通流密度大，對導(dǎo)體連接質(zhì)量的要求更加嚴(yán)格，對附件要求機(jī)械的、電氣的條件日益從嚴(yán)，且越來越高。特別是10kV電動(dòng)機(jī)用電纜，其接頭經(jīng)常受到很大的熱應(yīng)力和巨大的短路電流的影響，所以電纜附件與電纜一樣是不可缺少的電力部件，是與電網(wǎng)**運(yùn)行密切相關(guān)的產(chǎn)品。目前交聯(lián)電纜在國內(nèi)外已普遍使用，但還存在著一些問題，隨著技術(shù)的發(fā)展、附件配套質(zhì)量的提高、工藝的完善，交聯(lián)電纜將具有廣闊、深遠(yuǎn)的發(fā)展前景，日益具有替代油紙絕緣電纜的趨勢。
2 交聯(lián)電纜附件發(fā)熱的故障原因分析
由于電纜附件種類、形式、規(guī)格較多，質(zhì)量參差不齊，施工人員技術(shù)水平高低不一，附件運(yùn)行方式和條件各異，致使其發(fā)生故障的原因各不相同?？傊?，交聯(lián)電纜附件發(fā)生故障的主要原因是與導(dǎo)體連接質(zhì)量的好壞有關(guān)。交聯(lián)電纜允許的運(yùn)行溫度高，附件發(fā)熱就顯得非常突出。接觸電阻過大、溫升加快、發(fā)熱大于散熱，促使接頭的氧化膜加厚，又使接觸電阻增大，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。通過對多起交聯(lián)電纜附件故障的分析、處理，總結(jié)了造成接觸電阻增大的主要原因。
2.1 壓力不夠
在電纜附件的標(biāo)準(zhǔn)制作圖中，相關(guān)資料大多只提到電纜連接時(shí)每端的壓坑數(shù)量，而沒有詳述壓接面積和壓接深度，施工人員按要求壓夠壓坑數(shù)量，但效果如何無法確定。接觸電阻的大小與接觸力的大小、實(shí)際接觸面積的大小及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。
2.1.1 壓接機(jī)具壓力不足
近年來壓接機(jī)具生產(chǎn)廠家較多，管理混亂，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，極易出現(xiàn)壓坑窄小、壓接到位后上下壓模卻不能嚴(yán)密吻合等缺點(diǎn)；還有一些廠家購買或生產(chǎn)國外類型壓鉗，由于執(zhí)行的是國外標(biāo)準(zhǔn)，與國產(chǎn)導(dǎo)線標(biāo)稱截面不相適應(yīng)，壓接質(zhì)量就難以保證。
2.1.2 連接金具空隙大
現(xiàn)在多數(shù)單位對交聯(lián)電纜附件使用的連接金具，還是按扇型導(dǎo)線生產(chǎn)的，適用于油紙電纜的端子和壓接管。由于交聯(lián)電纜導(dǎo)體是緊絞的圓型線芯，與常用的金具內(nèi)徑有較大的空隙，壓接后達(dá)不到足夠的緊密度，接觸電阻因此大增。
2.1.3 假冒偽劣產(chǎn)品質(zhì)量差
假冒偽劣金具不僅材質(zhì)不純，外觀粗糙，壓接后易出現(xiàn)裂紋，而且規(guī)格不準(zhǔn)，有效截面與**相差很大，根本達(dá)不到壓接質(zhì)量要求。在正常運(yùn)行情況下發(fā)熱嚴(yán)重，負(fù)荷稍有波動(dòng)必然發(fā)生故障。
2.2 施工工藝不佳
主要是指電纜施工人員在導(dǎo)體連接時(shí)的工藝技能問題。
2.2.1 連接金具接觸面處理不佳
無論是接線端子或連接管，由于生產(chǎn)或保管的條件影響，管體內(nèi)壁常有雜質(zhì)、毛刺和氧化層存在，鋁表面極易生成一層堅(jiān)硬而又絕緣的氧化鋁薄膜，使鋁導(dǎo)體的連接比銅導(dǎo)體的連接更加麻煩。造成連接發(fā)熱的主要原因除機(jī)具、材料性能因素外，關(guān)鍵是工藝技術(shù)和責(zé)任心。施工人員不了解連接機(jī)理，沒有嚴(yán)格按照工藝要求操作，就會造成連接處達(dá)不到要求的電氣和機(jī)械強(qiáng)度。運(yùn)行證明當(dāng)壓接金具與導(dǎo)線的接觸面愈清潔，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。
2.2.2 導(dǎo)體損傷
交聯(lián)電纜絕緣層強(qiáng)度較大剝切困難，施工人員使用電工刀盲目切削，有時(shí)干脆用鋼鋸環(huán)切深痕，往往由于掌握不好而使電纜芯線損傷。剝切完畢雖然不很嚴(yán)重，但在線芯彎曲和壓接蠕動(dòng)時(shí)，會造成受傷處導(dǎo)體損傷加劇或斷裂，壓接完畢不易發(fā)現(xiàn)，但因截面減小而引起嚴(yán)重發(fā)熱。
2.2.3 導(dǎo)體連接時(shí)線芯不到位
導(dǎo)體連接時(shí)絕緣剝切長度要求為壓接金具孔深+5 mm，但因產(chǎn)品孔深不標(biāo)準(zhǔn)，易造成剝切長度不夠，或壓接時(shí)因串位而使導(dǎo)線端部形成空隙，導(dǎo)致此處的電場分布極不均勻，在澆注絕緣材料時(shí)也很容易混入空氣和水分。對單相電纜在高次諧波和過電壓作用下，如果作用時(shí)間足夠長，破壞強(qiáng)度足夠大，就有可能在絕緣層里產(chǎn)生泄漏電流，甚至?xí)l(fā)生局部放電現(xiàn)象，使絕緣層的溫度升高；對三相電纜在三相負(fù)荷極不平衡時(shí)，上述現(xiàn)象也會發(fā)生。
2.3 散熱不好
對于常見的繞包式接頭，不僅繞包絕緣較交聯(lián)電纜絕緣層厚，而且外殼內(nèi)還注有混合物，即使是*小型式的熱縮接頭，其絕緣和保護(hù)層也比電纜本體增加了一倍多，這樣無論哪種型式的接頭均存在散熱難問題。目前電纜附件絕緣材料的耐熱性能較差，J-20橡膠自粘帶正常工作溫度不超過75 ℃，J-30 也僅為90 ℃，熱縮材料的正常使用溫度為-50～100℃，當(dāng)電纜在正常負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，附件內(nèi)部的溫度可達(dá)100 ℃；當(dāng)電纜滿負(fù)荷時(shí)，附件溫度將高達(dá)140℃左右。當(dāng)溫度再升高時(shí)，附件接頭處的氧化膜加厚，接觸電阻隨之加大，在一定通電時(shí)間的作用下，附件的絕緣材料碳化為非絕緣物，導(dǎo)致故障發(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、清潔連接金屬材料表面、改進(jìn)連接金具的結(jié)構(gòu)尺寸、選用上等標(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。
2.4 截面不足
環(huán)境溫度為25 ℃時(shí)，交聯(lián)電纜與油紙電纜的允許載流量見表1。
表1 交聯(lián)電纜與油紙電纜的允許載流量（Ａ）
可見：用YJV22-3×50交聯(lián)銅芯電纜可以替代ZQ2-3×120油紙銅芯電纜，且前者的允許載流量比后者還大3A；用YJLV22-3×50可以替代ZLQ2-3×120，而前者的載流量比后者大3A。即50mm2交聯(lián)電纜與120mm2油紙電纜的載流量基本相同，或者說50mm2交聯(lián)電纜應(yīng)用120mm2的金具連接才能正常運(yùn)行。所以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。
3 提高交聯(lián)電纜附件質(zhì)量的措施
由于交聯(lián)電纜附件所處的環(huán)境和運(yùn)行方式不同，所連接的電氣設(shè)備及位置不同，電纜附件在材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和安裝工藝等方面有很大的選擇余地，但各類附件所具備的基本性能是一致的，所以應(yīng)加強(qiáng)以下幾項(xiàng)措施來提高電纜附件的質(zhì)量。
3.1 選用能適應(yīng)使用環(huán)境和條件的電纜附件
選用技術(shù)先進(jìn)、工藝成熟、質(zhì)量可靠、能適應(yīng)使用環(huán)境和條件的電纜附件。對假冒偽劣產(chǎn)品必須堅(jiān)決抵制，對新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品應(yīng)逐年逐步推廣使用。
3.2 選用能**可靠運(yùn)行的連接金具
采用材質(zhì)優(yōu)良，規(guī)格、截面符合要求，能**可靠運(yùn)行的連接金具。對于接線端子，盡可能選用堵油型，因?yàn)檫@種端子一般截面較大，能減小發(fā)熱和有效解決防潮密封等問題。連接管應(yīng)采用紫銅棒或1#鋁車制加工，規(guī)格尺寸以與交聯(lián)電纜線芯直徑相配合為宜。
3.3 選用壓接效果滿足技術(shù)要求的壓接機(jī)具
選用壓接噸位大、模具吻合度高，壓坑面積足，壓接效果滿足技術(shù)要求的壓接機(jī)具，做好壓接前的界面處理， 并涂敷導(dǎo)電膏。
3.4 選用能勝任電纜施工安裝和運(yùn)行維護(hù)的電纜技術(shù)工人
培訓(xùn)技術(shù)好、工藝熟練、工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、能勝任電纜施工安裝和運(yùn)行維護(hù)的電纜技術(shù)工人。提高施工人員對交聯(lián)電纜的認(rèn)識，增強(qiáng)對電纜附件特性的了解，研究技術(shù)，改進(jìn)工藝，完善施工規(guī)范，加強(qiáng)質(zhì)量控制，以保證電纜的**運(yùn)行。