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【关键词】 电缆截面 载流量 热稳定性 压降 敷设方式 环境温度
1 电力电缆结构
常用10kV高压电力电缆额定电压为8.7/15kV,低压电力电缆额定电压为0.6/1kV,电力电缆从内至外一般分为导体-->绝缘-->内护层-->铠装型-->外护层,内外护套材料一样时,省写内护套材料(非铠装电缆可以无内护套)。电力电缆结构表1所示。
例:VV22-铜芯聚氯乙烯绝缘双层钢带铠装聚氯乙烯护套(第2个V表示内护套材质,第2个2表示外护套材质)电力电缆,YJLV-铝芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套(V表示外护套,若有内护套则也为聚氯乙烯材质)电力电缆。YJV-铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套(V表示外护套,若有内护套则也为聚氯乙烯材质)电力电缆,YJV23-铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯内护套双层钢带铠装聚乙烯外护套电力电缆。电力电缆导体通常采用铜和铝两种,实际应用中往往采用铜,铜导电率高电阻率低,铝导电率较铜低,铝电阻率较铜高,在同等载流量下,铝导体电缆截面大概是铜导体电缆截面的1.5倍。铜芯电力电缆电损耗较铝导体电力电缆低,机械性能比铝材优越,铜芯比铝芯抗疲劳约1.7倍。往往工程实际应用中采用的是铜芯电力电缆。
电缆芯之间的额定电压必须大于等于系统标称电压,比如标称电压380V,那么选择电缆额定电压1kV就满足要求,电缆芯之间能承受的最高工频电压必须大于等于系统的最高工作电压。
绝缘材料工程中一般选用交联聚乙烯,少用聚氯乙烯,因为交联聚乙烯性价比高,允许长期工作温度90℃,短路热稳定允许温度250℃,而聚氯乙烯允许长期工作温度70℃,短路热稳定允许温度约140~160℃。还有其他比如橡皮绝缘电缆允许长期工作温度60℃,短路热稳定允许温度200℃,等。工程中火灾报警一般采用耐火电缆,普通工程采用阻燃电缆。耐火电缆就是在火焰中被燃烧一定时间内能保持正常运行特征的电缆。耐火电缆按绝缘材质分为有机和无机型,有机型式采用耐高温800℃的云母带以50%重叠搭概率包覆两层作为耐火层,外护采用聚氯乙烯或交联聚乙烯为绝缘,耐火主要依赖于云母层的保护。无机型就是矿物绝缘电缆(MI电缆),采用氧化镁作为绝缘材料,铜管作为护套的电缆,这是真正意义上的耐火电缆,只要火焰温度不超过铜的熔点1083℃,电缆就安然无恙。阻燃电缆就是在绝缘及护套里添加无卤及含卤阻燃剂。含卤型有聚氯乙烯等,无卤型有交联聚乙烯等,含卤价格低但是燃烧时烟雾浓、酸雾及毒气大,阻燃剂分为有机和无机两类,最常用的是无机类无卤材料氢氧化铝。
2 电缆、导体、电器载流修正因素
采用热稳定性校验或电流密度法选截面,不用再考虑其它修正了,电缆按载流量选截面需要按各种因素修正,比如环境温度,敷设方式等。所谓的负荷计算电流就是在实际环境中所得的真实负荷电流。电缆与导体有区别,电缆分很多层,每层都有相对应的作用,导体包括母线及一般的导线,比如架空线、硬母线,裸导体需要按实际环境温度和海拔高度修正其载流量,电缆载流量无海拔修正,高压电器载流量有环境温度修正无海拔修正,海拔因素用来修正其外绝缘强度。
例如,某一负荷计算电流,(三班制),当地电价P=0.4元/kWh,电缆6根无间距并排敷设在梯架上,梯架两层,环境温度℃;选用YJV-0.6/1kV-4芯电缆,求截面。
(1)按电缆载流量来选择电缆截面。电缆敷设方式为6根无间距并排梯架敷设,梯架两层,查配三P504续表9-24,得到修正系数 0.76,修正后负荷电流为,查配三P515表9-34得到电缆截面S=35mm2。(2)按经济电流来选择电缆截面。根据,,P=0.4元/kWh,查配三P533表9-58,S=70mm2。
3 10kV高压电缆热稳定性校验
10kV高压电缆需要校验的项目有额定电压、额定电流、热稳定性等,例如2000kVA的干式变压器所需多大型号的电缆,10kV标称电压,选择8.7/15kV额定电压电缆,2000kVA变压器额定电流约115A,选25mm2铜芯电缆,25mm2铜芯电缆空气中载流量129A,满足额定电流要求,但是需要进一步校验热稳定性,热稳定性校验采用以下公式。
(1)
其中是电缆要求最小截面积,c是热稳定系数。
(2)
其中是短路电流热效应,最大短路电流有效值,是短路电流持续时间。假如高压母线处短路容量为100MVA,可得短路电流为5.5kA,带入公式可得:
(3)
选择70mm2交联聚乙烯绝缘电缆。
综合以上校验,最终电缆选择70mm2可以满足以上要求。
4 电力电缆压降校验
无论高压还是低压电缆都存在压降,电缆导体无论是铜还是铝,都存在电阻,电阻流过电流一定会发热,有电阻和电流就会有电压差,也就是所说的电缆电压降,电压降必须要有效控制。国家标准限制了各种用电设备正常运行的电压范围,如电动机,要求正常运行情况下,电动机端子处电压偏差允许值宜为±5%,那么就要根据电缆截面,长度,电机额定电流等等来计算电压损失,当然也可以根据电压损失要求反算最多能敷设多长电缆。
(1)例如45kW,额定90A,380V,功率因数0.9电动机,电缆敷设200m;假如选用50mm2电缆,查配三手册P551表9-78,对应50mm2电缆,电压损失0.194%/(A.km),得到总电压损失为(90x0.194x 0.2)%,即3.5%,满足要求。(2)例如45kW,额定90A,380V,功率因数0.9电动机;假如选用50mm2电缆,电压损失5%,查配三手册P551表9-78,对应50mm2电缆,电压损失0.194%/(A.km),可以敷设电缆长度为(5÷0.194÷90)=0.285km,为满足电动机正常运行,电缆最长可以敷设285米。
5 电力电缆按敷设方式及环境修正载流
无论高压还是低压电力电缆均需按敷设方式及环境校验载流,也就是按载流量选电缆,按载流量选电缆需要依据环境和敷设方式这两条核心因素。在不同环境温度(空气中或埋地)下需要乘以修正系数。
(4)
其中,表示电力电缆线芯允许长期工作温度,YJV为90℃,表示敷设处环境温度,表示现载流量对应的温度。
例如16平0.6/1kV YJV电缆,桥架敷设,30℃时载流量100A,敷设处环境温度40℃,通过式(4)计算可知,修正系数为0.91,得到敷设处实际载流量为91A。埋地敷设时环境温度不等于基准温度时也需要按式(4)修正,埋地时,不同土壤热阻系数的载流量也需要修正。在此就不再分析。
电缆敷设方式各种各样,通常采用直埋、穿管埋地、电缆沟、电缆桥架、电缆隧道、排管、墙体楼板内敷设等,载流量表中均为单回路或单根电缆的载流量,在不同敷设方式下,多回路电缆有不同的排列方式,多回路的排列方式对应不同修正系数,这些修正系数是假定各回路电缆截面相等且都是在额定载流量的情况下计算而得的数字,实际情况会有所不同,计算方法十分繁琐,工程设计时,可应用这些数字,当负荷率小于100%时,实际修正系数可提高一些。
例如:YJV-0.6/1kV-(3x70+1x35),环境温度30℃,敷设方式E,单回路电缆载流量246A;敷设方式D(直埋或穿管埋地),单回路电缆载流量166A。
(1)成束,明敷穿管靠墙,共6根,查得载流量校正系数为0.57,得载流量为246x0.57=140A。(2)6回路直埋地电缆,埋深0.7m,土壤热阻系数2.5(K.m)/W,电缆相互接触,查得载流量校正系数为0.5,得载流量为166x0.5=83A。(3)6回路穿钢管埋地电缆,埋深0.7m,土壤热阻系数2.5(K.m)/W,电缆相互接触,查得载流量校正系数为0.6,得载流量为166x0.6=100A。(4)3层梯架,每层梯架单层电缆6根,无间距布置,查得载流量校正系数为0.73,得载流量为246x0.73=180A。(5)每层梯架电缆层数2层,紧靠排列,查得校正系数0.65,得载流量为246x0.65=160A.每层梯架电缆层数3层,紧靠排列,查得校正系数0.55,得载流量为246x0.55=135A。
如果电缆是在户外敷设,且无遮阳时,除了以上修正外,还要乘以一个电缆户外敷设无遮阳时载流量校正系数,仍以以上示例为例,查得校正系数为0.99。电缆在电缆沟内敷设时,电缆的长期允许载流量比空气可以自由流动的地方小,也就是说电缆沟敷设电缆载流量类似于空气中敷设电缆的载流量,只是资料表明,电缆沟敷设电缆的载流量需要按照空气中敷设的环境温度提高约5℃来修正。当电缆数量较多,采用电缆隧道敷设电缆时,一般电缆隧道采用自然通风,当隧道内气温达到50℃时,须采取机械通风。
关于环境温度的选取,可按下列取值。裸导体屋外安装,最热月平均最高温度;裸导体室内安装,该处通风设计温度,当无资料时,可取最热月平均最高温度加5℃。电缆屋外电缆沟敷设,最热月平均最高温度;电缆屋内电缆沟敷设,屋内通风设计温度,当无资料时,可取最热月平均最高温度加5℃。电缆电缆隧道敷设,有机械通风时取该处通风设计温度,无机械通风时,可取最热月的日最高温度平均值加5℃。电缆土中直埋,最热月的平均地温。
高压电器屋外安装,年最高温度;高压电器之屋内电抗器,该处通风设计最高排风温度;高压电器之屋内其它处,该处通风设计温度,当无资料时,可取最热月平均最高温度加5℃。年最高温度为多年所测得的最高温度平均值;最热月平均最高温度为最热月每日最高温度的月平均值,取多年平均值。
6 结语
为了保证电缆及设备正常运行,必须根据敷设环境、敷设方式等对电缆载流进行修正,根据各种校验方法对电缆截面进行校验,通过修正及校验后选得的电缆才能符合现场实际情况,才能运用于实际工程。
参考文献:
[1]中国航空工业规划设计研究院.工民配电设计手册[M].北京:中国电力出版社,2005.
[2]贺晓强.电力电缆选型分析[J].电气应用,2007(7).
【关键词】电力电缆;故障;探测
随着我国经济的逐渐发展和城市电网的逐渐完善,电力电缆在我国的工矿企业、事业单位等企业得到的重要的应用。在电力电缆的应用过程中,电缆的质量和状态会在很大程度上影响电网系统安全可靠的运行。一些电网的设计不符合规范、电缆的质量存在缺陷或者电缆在工作的过程中过热的原因以导致电缆出现故障,而在电缆出现故障时,及时准确的对故障进行探测和定位能够减少电网故障而引起的重大经济损失。
1.常见电力电缆故障
电力电缆从铺设安装到运行维护的整个过程,电力电缆故障具有不同的特点,所以,在进行电力电缆故障探测的过程中,应把握不同阶段电缆故障的特点,从而能够及时准确找到电力电缆的故障。
1.1电力电缆安装环节易出现问题
在电缆铺设的过程中,由于选址不当等问题,导致电缆旁边的土壤影响电缆,从而使电缆产生位移,电缆附件的安全性得不到保障。在铺设排管的过程中,由于横向约束的影响,导致电缆易出现弯曲变形等问题,电缆的金属保护套产生疲劳应变,产生安全隐患。在进行地沟敷设的过程中,一些铺设工作不能够牢固固定电缆,一出现斜面的滑落问题。此外,在斜井敷设电缆过程中,不能够准确衡量井位的跨度,使电缆在使用的过程中受到自身重力或者热机械力的影响,在很大程度上减少电缆的寿命。电缆故障或者寿命受到影响除了受到电缆敷设不当的影响之外,还受到外力因素的影响,其中最易受到机械损伤。机械损伤主要是由于在电缆铺设完成之后,进行道路绿化、园林建设或者建筑施工等,导致电缆铺设的标示桩被破坏或者丢失,从而使电缆受到外力的破坏造成故障。
1.2电缆运行维护过程中易出现问题
电力电缆系统在运行的过程中,由于自身性质特点和敷设过程中的敷设方式问题;在运行过程中外界环境的影响导致电缆运行出现故障问题。其中电缆运行过程中易出现的故障主要分为绝缘性问题和接头问题。其中绝缘性问题产生主要是由于电缆的材料性质和铺设问题引起的。我国目前电缆铺设采用的主要的绝缘材料为橡皮绝缘材料、塑料绝缘材料、气体绝缘材料以及油浸纸绝缘材料。在铺设的过程中可能因为造型不当、制作不良或者使用的过程中长期过载、靠近热源等多种原因,导致电缆易受到化学腐蚀和受潮,导致电缆在运行的过程中会时常出现绝缘、老化或者受潮等问题,造成电缆故障。关于接头问题主要是因为电缆铺设的密封失效、连接不良、封铅漏水或者在运行过程中长期过负荷运行等原因造成的。电缆接头的故障主要表现为电缆的终端头或者中间接头处发生爆炸。
2.电缆故障探测的传统方法
2.1电缆故障测距的传统方法
目前我国关于电缆故障测距的传统方法主要有测量电阻电桥法、低压脉冲反射法、脉冲电压取样法、脉冲电流取样法和二次脉冲法五种。其中,测量电阻电桥法在被称之为经典方法。这种方法能够有效地测量短路和低阻故障。进行故障探测的主要原理是利用电桥平衡,对应的桥臂电阻的乘积相等,电阻与电缆长度成正比的。测量电阻电桥法具有操作简单方便、测量精度高的优点。但是也具有测试局限性较高的缺点。在测量100千欧以下的短路或者接地电阻进行相间短路、单相接地、二相接地或者三相短路等故障的测量的测试误差能够保持在0.3%-0.5%之间。而当电阻的超过100千欧时,电桥的回路电流很小,导致一般电桥不能够准确测量和判断电桥的平衡。低压脉冲法主要用于测量电缆的低阻和断路故障。而电缆运行过程中低阻和断路故障约占电缆运行故障的百分之十左右。除此之外,低压脉冲法还用于测量电缆的长度,检查电缆的断路和短路点,以及测量电缆接头和附件的位置和数量。低压脉冲法故障探测的原理是将低压脉冲在短时间内沿着电缆进行传送,当脉冲遇到中间接头、终端头、断点或者短路点时,脉冲将会发生反射,之后使用脉冲之间的时间差来进行测量差距。而这种探测方式的局限性在于不能用于测量高阻性和闪络性故障。脉冲电压取样方法主要包括直流高压闪络法和冲击高压闪络法。这种方法主要用来测量闪络性故障和高祖泄露。主要的探测原理是用直流或者高压脉冲信号将电缆的故障击穿,只够记录下测量点与故障点之间高压脉冲的往返时间。脉冲电流取样法的故障探测原理是采用高压将故障点击穿,在这个过程中,陡度较大的高压直流电流遇到故障点之后会瞬间放电,同时伴随着放电声音、放电火花与放电脉冲波。该方法就是利用放电脉冲波在测量点与故障点之间往返时间的测量,从而计算出故障点的位置。二次脉冲法是采用高压发生器冲击闪络技术,对故障点进行测量的一种方式。这种方式测量故障点的始端或者近始端的波形较为复杂,而且存在一定的盲区,导致测量误差较大。
2.2电缆故障定点的传统方法
电缆故障定点的传统方法主要包括声测法、声磁同步法和音频感应法三种。其中声测法主要是利用在故障被击穿时产生的放电声音进行测量。声磁同步法是结合直流高压冲击故障产生的脉冲磁场和放电声音。当声测定点中接收到的脉冲磁场即可认为是故障点发出。音频感应法主要用于测量电阻小于10欧的低阻故障。
3.新型电缆故障探测方法
3.1新型电缆故障测距方法
结合计算机技术产生的新型电缆故障探测方式主要有:实时专家系统、因果网电缆故障定位和小波变换电缆故障定位等方法。其中实时专家系统是将利用计算机技术在电缆故障探测领域能够使用人的思维来解决复杂的问题。为了能够实现人类专家的思维,要有包含大量专家知识的数据库,并采用一系列新的规则来维护数据库的正常运行。因果网主要包括四类节点:征兆、状态、假设和起始原因。其中状态节点表示电网中某个节点的状态。征兆节点是状态节点的征兆。假设节点是系统对故障进行的诊断假设,起始原因节点表示的是使故障产生的最终原因。因果网能够详细地描述继电器、开关和故障元件之间的关系,但并不涉及到部件的内部细节,从而能够更加直观、简洁地描述故障发生的原因。小波变换电缆故障探测方式是由数学知识分支来的故障探测方式,是电缆故障探测的先进算法,能够有效应用于电缆故障的暂态信号分析中。
3.2新型电缆故障定点方法
新型的电缆故障定点方法主要包括:人工神经网络法、全球定位系统的行波故障定位以及分布式光纤温度传感器。人工神经网络是模拟生物神经网络,通过将节点比作神经元,之后进行神经元之间输入和输出达到信号处理目的的一种方式。人工神经网络主要用于故障模式的识别和故障的征兆的预测。全球定位系统的行波故障定位主要是为了弥补传统阻抗算法对于阻抗接地、直流输电线和多端电源线路故障探测不准确的问题。分布式光纤温度传感器是通过检测电缆故障点的温度变化来对电缆故障点进行定位的方法。该方法具有操作简便,定位速度快以及不受电磁干扰等优点。
4.总结
随着科学技术的进步和人们对电力电缆要求的逐步提升,电缆故障的探测应结合先进的科学技术,从而能够满足人们的需求。
1.1直埋式电缆敷设要点
开挖的电缆沟深度最好在0.8米之内,敷设之前要将沟底铲平夯实;电缆距地面的最小深度不应超过0.7米;另外,电缆的上下面应敷设10厘米厚后的细沙并加混凝土盖板或者砖盖板以保护电缆。直埋式敷设法使用的电缆必须是铠装电缆。敷设时要同周围的设备隔开一定的距离(到热力管沟的距离最好在两米以上;和树木、排水明沟的距离要大于一米;距离电线杆或者建筑物外墙的距离要大于半米;)。同时还要注意,铠装电缆不能平行的敷设于各种管路的正下方或者正上方。除此之外,还应在地面上标志电缆的拐弯处和进建筑物处,以备后继施工时作为参考使用。直埋式电缆敷设方式仅限于6根以内的电缆敷设。
1.2电缆沟式敷设电缆要点
此敷设方式应事先在电缆沟内预埋金属支架,如果电缆较多还需要加设支架,金属支架的布设密度应控制在一米以内。如果电缆数量特别多,还需考虑使用隧道敷设。注意:要将电力电缆尽可能均匀的设置在电缆沟的两侧,如不得已需设置在同侧,要将其设置在控制电缆上方。1.3电缆穿混凝土管块敷设要点通讯电缆的敷设主要采取的就是这种电缆敷设方式。敷设电缆时要用按1:3比例混合配制的水泥砂浆垫在底部。为了防止砂浆进入接口,可以用布条等密封电缆接口。另外,在电缆对角线的的两孔间穿入钢管,可以使管孔对接更加整齐。
1.4电缆排管敷设要点
排管敷设是事先将电缆用铅丝拉着放入石棉水泥管、塑料管、陶土管或混凝土管等事先预制好的管内,再将这些管水平成排的敷设在地下。穿管时要尽量避免划伤电缆表皮,必要时可以采用滑轮引导电缆进入管内。两管道接口处要用水泥密封。
1.5电缆桥架敷设电缆要点
电缆桥架配线是最新兴起的一种电缆敷设方式,该方式具有耐腐蚀、结构简单、易安装等诸多优点,但是在我国的兴起时间较短,技术成熟度相对较低。
2电力电缆的敷设工艺
2.1敷设工艺
在电缆敷设前的施工的准备阶段中,该阶段主要进行的工作包括检查电缆的规格、质量等是否符合实际要求;电缆芯线是否受潮;电缆表皮是否存在擦伤等硬伤破损;各种施工所需的材料设备是否准备齐全等。各项准备工作完成并检查无误后就可以开始着手实施电缆的敷设。现在以直埋式敷设电缆为例介绍电力电缆敷设的技术要点。首先根据电路路线设计图确定所需电缆的长度、直径和敷设方向等。截取电缆时,要有一到两米的富余。然后进行划线,划线时用白石灰在需要开挖明沟的地段做标识开挖的位置及宽度(一般在0.5到0.6米之间,深度不超过0.8米)。开挖深沟时,应尽量保证沟边与地表垂直,挖出的土堆在沟边以便回填时使用。当深沟到达指定深度后,将沟底的浮土清理干净,夯实沟底。验收合格后,敷设电缆前还应在电缆沟底均匀铺以一分米厚的细纱,以保护电缆。电缆在沟内敷设完成后,再在电缆的上部铺上0.1米厚的细纱或者软土,加防护盖,最后回填沟土,压实。
2.2电力电缆施工安装工艺要点
2.2.1检验电缆是否受潮
一般采用油浸法或者火烧法,检验时,通过兆欧计测得的电缆绝缘电阻来反映电阻是否受潮。各类电缆的正常绝缘电阻值分别为:低压电缆:不小于10兆欧三千伏高压电缆:不小于200兆欧六千伏高压电缆:不低于四百兆欧一万伏的高压电缆:不低于五百兆欧。
2.2.2电缆转弯处的半径要求
塑料电缆、控制电缆或者橡皮绝缘以及塑料护套电力电缆:弯曲半径至少为电缆直径的10倍及以上。裸铅包,油浸绝缘、橡皮绝缘电缆:弯曲半径至少为电缆直径的15倍及以上铠装绝缘电缆:至少电缆半径的20倍以上2.2.3电缆施工时应该实施穿管保护的地段(1)经过建筑物的基础、过墙和楼板处地段(2)电缆通过可能受到机械损伤的比如铁路、地铁等地段(3)电缆经过地上或者距地表不深,容易受到人为破坏或者机械损伤的地段。
2.3电缆工程交接验收要求
电缆排列整、齐无机械损伤、符合规格要求、标识明确清晰;电缆的敷设方式、方向、接点保护等符合相关技术参数;电缆接地良好;电缆终端色相正常,金属部件应有良好的绝缘层。
3电缆施工中注意事项
3.1防止发生涡流现象
施工中,要注意避免在电缆的周围形成导电性较好的闭合回路,否则就有可能产生涡流现象,进而导致电缆损坏甚至引发事故。
3.2防止转弯处弯曲过大,影响电缆
正常使用电缆弯曲过大会损伤其内部结构,造成电缆绝缘性能下降还有可能引发事故。在施工中可将中相电缆头的连接长度适当缩短,这样即使电缆受到损伤,也不会产生进一步的破坏。
3.3其它
(1)电缆应与建筑物平等敷设且埋设在建筑物的散水区之外(2)电缆和其他设施交汇处的套管要超出交叉点一米之外(3)电缆与热力沟的交叉处,套管要超出热力沟边缘两米范围(4)冬季施工,电缆应敷设在冻土层以下(5)接头盒下面所垫的混凝土基础板要超出盒两侧半米以上距离。
4结语
(1.国网芜湖供电公司,安徽 芜湖 241000;2.国网安徽省电力公司,安徽 合肥 230061)
【摘 要】近些年来, XLPE(交联聚乙烯绝缘)电力电缆被广泛应用于城市电网铺设中。为了及时发现故障隐患、准确预测XLPE电力电缆,确保电力电缆运行的安全性与可靠性,必须努力提升电力电缆局部放电在线检测水平。在简单介绍XPLE电力电缆的局部放电成因后,简要分析其在线检测中的一些常见问题,以供同仁参考。
关键词 XLPE;电力电缆;局部放电;常见问题
随着我国经济的迅猛发展,城市化进程的日益推进,城市电网建设力度正在不断加大。近些年来,XLPE(交联聚乙烯绝缘)电力电缆被广泛应用于城市电网铺设中。由于电力电缆局部放电量与其绝缘状况有着紧密关联,局部放电量的变化情况能够对危及电缆安全运行寿命的缺陷起到一定程度的预示作用,故对绝缘电力电缆的局部放电量进行准确测量,能够有效判断该电缆绝缘品质的优劣。为了及时发现故障隐患、准确预测XLPE电力电缆,确保电力电缆运行的安全性与可靠性,必须努力提升电力电缆局部放电在线检测水平。因此,展开对于XLPE电力电缆局部放电的研究具有重要的意义。
1 XPLE电力电缆局部放电成因
基于XPLE电力电缆的局部放电在线检测是确保产品质量的关键环节,同时又是确保电缆能够安全、可靠和长久运行的重要因素,电力工作者们必须认真分析电力电缆局部放电成因,在实际检测过程中排除相关因素的影响,确保XLPE电力电缆局部放电在线检测结果的准确性。实验证实,XLPE电力电缆之所以会产生局部放电的原因主要有以下几点:
1)当绝缘体中局部区域的场强达到击穿场强的时候,该局部区域就能够产生放电;
2)导体尖端、导体直径或导体表面的毛刺过小的时候,使得临近导体的电场过于集中,从而该区域产生放电;
3)浮动电位的金属体出现感应放电现象,或者因连接点接触不良而产生放电。
在了解XPLE电力电缆的局部放电成因后,XPLE电力电缆生产厂商应严把生产质量关,注重每一道生产工序的质量控制,严格按照相关标准来进行生产。同时采购方与施工方也要严格审查,确保产品质量过关,从源头上给予保证。
2 XPLE电力电缆局部放电在线检测中常见问题分析
在实际检测局部放电的过程中,电力检测人员常常会遇到各种各样的问题。这就要求检测人员应在检测之前,对电缆进行严格检查,排除外界因素的干扰,顺利完成检测任务。同时,对于一些常见问题,应及时记录下来,认真分析问题,并积极寻求有效的解决措施。(见表1)
这些都是XPLE电力电缆的局部放电在线检测中一些常见外部放电问题,只要检测人员再细心、认真一些,就能有效解决这些问题,提高在线检测结果的精确度。而对于内部放电问题,检测人员应根据所得出的放电图形加以区分,并运用示波器找到准确的故障点,剖析原因并采取有效措施来解决。结合自身实践经验,笔者发现,电缆内部放电多数是因为绝缘中存在气泡或者杂质、生产过程中存有外伤、导体单线焊接头崩开等原因,这些都是要在电缆生产阶段必须克服的问题,同时也要求采购方与施工方严把产品质量关。
此外,在检测过程中还会遇到一些特殊情况,必须引起我们的充分重视。
特殊问题1:局放量随线芯弯曲方向的不同而发生变化
在检测电缆时,第一次试验局放量较大,借助示波器定位能够快速确定故障点位置;而在倒轴分段复绕之后,在重新检测,却发现两段电缆局放量均消失不见。
原因分析:这类缺陷多数是因为绝缘中存在气孔,气孔的形状随电缆弯曲方向的不同而发生改变,使得局放量不同。
检测结果: 此根电缆为不合格产品。
特殊问题2: 电缆的长度对局放值造成影响
原因分析:电缆的长度过长,一些缺陷不够明显,增大定位找故障点的难度。
检测结果:将电缆分成两段后缺陷表现的比较明显,定位较为容易。
表1 XPLE电力电缆局部放电在线检测中常见问题
3 结语
总而言之,为了及时发现故障隐患、准确预测XLPE电力电缆,相关检测人员应充分了解电力电缆局部放电成因,并能解决在线检测中存在的一些常见问题,不断提升自身的专业素质,确保电力电缆运行的安全性与可靠性。
参考文献
[1]蒋佩南.XLPE国产交联聚乙烯电力电缆击穿故障的评定和分析[J],电线电缆,2007(2).
【关键词】电力电缆;过电压;保护器;接地电阻
随着科技的发展,多数的电力电缆都采用了单芯的形式,在进行线路敷设时,如果金属护层互联后直接接地,且电缆芯有电流通过,形成的环流对电缆线产生了严重的破坏作用,加剧了电缆的老化现象。如果电缆进行一端三项互联接地,金属护层中就没有电流的环流,但是存在着冲击过电压以及工频感应过电压,能够直接穿过电缆的绝缘层,引发接地故障,不仅会出现热损耗,同时也会影响电缆的使用寿命。
1.电缆护层过电压保护器
现如今,我国多数的电力公司采用的电缆护层保护器的保护单元以及外绝缘等都采用了较为先进的材料。其中保护单元主要运用氧化锌非线性电阻片,外绝缘多用硅橡胶外套。对于这些材料的运用具有一定的合理性,不仅具有良好的保护特性,同时也不失美观,而且,在以后的运行过程中,很少需要对其进行维护。另外,需要对其安装的位置进行确定,要对工频感应电压进行限制,同时尽量减小冲击过电压对电缆线的破坏,更好地实现对外绝缘的保护。
1.1对保护器进行选择
保护器是电缆运行中的重要部件,因此,在对其进行选择的时候要充分考虑到多种因素。其中,保护器在通过冲击电流时要考虑到外绝缘的耐压值;要确保保护器在接受最大工频电压是可以承受至少5秒钟,而在通过最大冲击电流时要承受至少20次,这些都是最基本的要求。需要注意的是保护器的阀片数的决定因素是受到的工频过电压。其中,这两种因素之间都存在着反比的关系。
1.2要实现电缆金属屏蔽层和保护器之间的合理连接
要尽量将连接线的长度控制在一定的范围内,在具体的运用过程中,最好采用同轴电缆的形式。另外,要对连接线的截面提高重视,要加强对其的测试,保证其达到热稳定的相关要求。同时,要保证连接线和护层的绝缘水平相一致,要在保护器上附加动作记录器。只有这样才能有效地保证电缆的金属屏蔽层和保护器之间的连接。
1.3保护器参数设计
高压电缆护层过电压保护器(简称:护层保护器)一般采用氧化锌非线性电阻片作为保护单元、瓷套作为外绝缘。护层保护器安装在电缆线路交叉互联箱体内和电缆终端位置,其作用是:(1)限制电缆线路金属护层中的工频感应电压;(2)迅速减小电缆线路金属护层中的工频过电压和冲击过电压。亦即:(1)在电缆线路正常工作状态时,高压电缆护层保护器呈高电阻状态,截断电缆金属护层中的工频感应电流回路;(2)当电缆线路出现接地故障或雷电过电压、或内部过电压导致电缆金属护层中出现很高的工频过电压或冲击过电压时,高压电缆护层保护器呈低电阻导通状态,使故障电流经保护器迅速泻入大地,起到保护电缆外护层绝缘的作用。
2.电力电缆线路保护接地要求
在电力电缆运行的过程中,对其进行安全保护的重要方式就是设置电力线路保护接地。众所周知,在电力电缆受到外界的影响,出现接地故障或者是受到雷击等问题时,需要利用大地来形成电流的回路,保证电缆的安全性。另外,如果接地的电阻值没有满足电缆线路的运行要求,就会出现电缆外绝缘层的破坏以及损坏电力设备的现象,因此,在进行接地装置设置时,要将电阻值降低。对电缆线路的接地电阻进行选择可以从以下几个方面入手:
2.1 35KV及以下电力电缆的接地电阻
一般情况下,这种类型的电缆通常都是以三芯为主,在其运行时,不会在金属的铠装层外形成磁场,也不会有感应电压以及电流的存在。在电缆运行的过程中,会出现多种情况,如果电缆的芯线的总电流量不等于零,根据金属铠装层的相对阻力,可以在金属铠装层的两侧进行接地保护,但是对于具体的问题要进行具体的分析,不能一概而论。但是多数的工程设计都会选用既经济,性能又好的设备。
2.2高压单芯电力电缆终端的接地电阻
在一些工程中,高压单芯电缆护层和大地之间不是直接相连的,中间会设置一定的护层器以及避雷针等相关的设备。这样会降低冲击过电压的冲击作用,实现电压的安全稳定。出现这种情况主要应该考虑短路故障中的工频过电压的接地问题,基本做法主要有两种,首先是降低金属护照的感应电压,其次就是减小接地电阻。运用这两种方式可以有效地避免受到接地点位的影响。因此,设置接地电阻需要相关的工作人员具有较强的专业技能。
2.3高压单芯电力电缆中间接头的接地电阻
高压单芯电力电缆线路正常运行时,中间接头经护层保护器接地,护层保护器呈高电阻,起交叉换位、限制电缆金属护层工频感应电压作用;当雷电波和内部过电压波侵入电缆线芯,或电缆线路发生接地故障时,护层保护器呈低电阻,使电流经保护器迅速泻入大地,将金属护层中的过电压钳制在电缆外护层冲击绝缘水平以下,以达到保护电缆的目的。电力电缆线路中间接头位置的接地体接地电阻R的要求:工程设计中,考虑到跨步电压和接触电压,常选取R≤1Ω比较合理;若因客观因素限制不能满足R≤1Ω要求时,R值可适当放宽至R
3.总结
综上所述,在我国多数的电力电缆都属于单芯电缆,但是由于电缆线的构造和工作原理的复杂性,如果出现电缆金属的接地故障现象,要对其进行检测和修复具有一定的难度,而且在维修的过程中会形成大面积的停电现象,给人们的供电问题带来较大的不便。因此,研究电力电缆护层过电压机理及其保护技术显得尤为重要。本文基于国内外相关标准,从电缆护层过电压保护器参数选择和电缆接地电阻要求两个方面探讨单芯电力电缆护层过电压保护技术。以防止雷电过电压和内部过电压造成电缆金属护层多点接地故障。
【参考文献】
[1]姜芸,高小庆,罗俊华,袁淳智.电力电缆保护接地[J].高电压技术,1998(04).
[2]罗斯需.电力补偿电容器组过电压保护的问题及改进措施[J].继电器,1995(03).
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[论文摘要]电力电缆是一个传统的行业,过度的竞争造成的市场无序对内部的冲击、生产过程的高强度及高复杂性、材料价格的波动、产品的多元化及人员的频繁流动等因素无不给电力电缆的生产管理提出更高的要求。
电力电缆是一个传统的行业,过度的竞争造成的市场无序对内部的冲击、生产过程的高强度及高复杂性、材料价格的波动、产品的多元化及人员的频繁流动等因素无不给电力电缆的生产管理提出更高的要求。自1897年,我国第一条电缆敷设,开始使用电缆迄今已经一百多年了。现在我国对电缆的研究,制造和应用,有了迅速发展。从发电厂、变电站到城乡电网,得到了越来越广泛的运用。电力电缆线路投入电力系统运行后,运行工作的水平直接影响电缆线路设备的供电可靠性,线路的可用率,和电缆线路的事故率。为了保持电缆及附件始终处于良好状态,必须十分重视电缆线路的运行工作。
一、以生产为中心的内部管理
“外部以市场为中心,内部以生产为中心”,这是企业所倡导的管理理念。但是,要员工不但知道这一口号,而其深层次的理解,不一定每个人都能做出正确回答。首先,这是一个企业组织机构的设计问题,家庭作坊式的企业似乎不涉及这样的问题,随着企业的发展和规模的扩大,必然会带来更细和更专业的分工,这也意味着需要付出更多的沟通和协调,其实任何组织机构的设计都是规模和效率的平衡,不考虑这种平衡而盲目设计的组织结构从一开始就注定会是低效的。为什么要提以生产为中心,是因为我们需要一个中心来统一行动。其次,以生产为中心不是指以生产条线或生产部为中心,更确切的理解应该是内部各条线、各部门全部统一到以生产为中心的认识和行动上来,而生产部门在其中应该承担更多的责任并且发挥更多的作用。最后,应该明确以生产为中心的具体内容就是订单任务的执行和执行过程中的高效和低耗。这些工作不是任何一个部门所能单独完成的,需要内部共同的保障和良好的计划。
二、电力电缆的工程施工管理
电力电缆的工程施工一般可分为三个部分,一是前期构筑物施工,二是电缆敷设施工,三是电缆附件安装施工。
(一)电力电缆的构筑物施工。目前供电企业普遍使用的中低压电力电缆的主要敷设方式有直埋、电缆沟、排管、架空、桥架、水底等等,而使用最多的是直埋和管沟结合的敷设方式,而本人认为所有电缆工程均应使用管沟结合的,推荐此种敷设方式的原因也是为了便于电力电缆管理部门日常维护管理。
(二)电力电缆的敷设施工。在电力电缆敷设前应充分做好准备工作,避免在敷设过程中发生如外护套或绝缘损伤、电缆线芯进水以及拉断线芯等情况,同时电力电缆的弯曲半径应符合规定。
不论以何种方式敷设,电力电缆本体和构筑物都需注意与管道、道路、建筑物之间平行和交叉时的最小允许净距保持在规定范围内。
(三)电力电缆的附件安装施工。目前供电企业因城市城市建设力度加大,电缆工程日益增多,已将部分电缆工程的附件安装施工已委托电缆附件厂家工作人员施工。但是附件厂家的工作人员技术素质参差不齐,且流动性较大,因此应特别加强附件厂家的产品施工质量要求和施工质检要求,避免因施工工艺不到位,影响电力电缆安全可靠运行。
三、电力电缆的竣工验收管理
电力电缆的竣工验收是整个电缆运行管理工作中至关重要的一环,包括土建验收、电气验收、竣工资料和技术文件的验收三部分。其中竣工资料和技术文件的验收非常重要,因为电力电缆的技术文件和竣工资料等原始资料的收集是将来电力电缆管理部门电力电缆运行管理的必要保证。
除了工程竣工验收外,工程施工中的中间环节验收是保证电力电缆安全可靠运行不可或缺的一环。强调工程中间环节验收这一环节是因为电力电缆敷设于地下,是隐蔽工程。电力电缆工程施工一旦施工完毕,施工过程中的很多步骤就看不到了,很难有效验收。单靠竣工验收达不到验收真正的效果和目的,且验收发现问题的返工工程量较大。
四、电力电缆的运行管理
电缆线路日常维护工作的基本任务是满足电网和用户不间断供电的需求,预防各类电缆事故发生,确保电缆线路安全供电。日常维护工作的重点在于提高线路供电可靠性、降低电缆事故率、缩短停电维修时间和减少维修费用支出等。
(一)电力电缆的巡视工作。巡视工作可分为周期巡视和状态巡视。日常巡视的周期是以电力电缆设备评级结果为依据,分为不同周期开展巡视工作。(电力电缆设备的评级是指电缆线路及其附属设备的评级,是供电设备安全大检查的重要环节,也是供电设备管理的一项基础工作。)日常周期巡视工作正常开展是保证电力电缆安全可靠运行的基本保证。而电力电缆状态巡视周期是以电力电缆路径周边施工地段情况而定,巡视周期从一天到一个月不定。状态巡视周期是保证电力电缆安全可靠运行的必要保证。
(二)电力电缆的绝缘监督。目前电力电缆绝缘监督主要通过高压电气设备的交接试验和预防性试验以及运行情况综合分析,若发现绝缘缺陷,先摸清绝缘老化规律和发展趋势以利于及时消除存在的缺陷,保持设备良好的绝缘水平。
(三)电力电缆的负荷监控。电力电缆的日常负荷监控是一个有效监控手段,对于一些电流重载的电缆需要对电缆进行必要的辅助测温工作,以保证运行电缆的各项运行指标在可控范围之内。
五、电力电缆的精细化管理