浅谈交联聚乙烯绝缘电缆的“绝缘回缩”及处理措施

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  【摘  要】随着我国科技和经济的飞速发展,现代化的工业企业对供电的可靠性要求越来越高,电力电缆在电网中的应用十分广泛,且占着非常重要的地位。而电缆接头作为电缆线路的重要组成部分,其施工的每个环节都十分重要。本文将对如何消除交联聚乙烯电缆的“绝缘回缩”现象提出自己的一些观点和看法,供参考。
  【关键词】电力电缆;绝缘回缩;热应力
  一、引言
  近几年,随着现代化城市的迅速发展,为适应城市的美化和亮化的要求,满足国民经济建设和人民生活迅速提高的要求,电力建设规模越来越大,电力电缆作为城市的主要供电线路,其优越性也越来越显著。因此,提高电缆线路的安全运行,确保供电的可靠性,是我们每个电力人为之奋斗的目标。
  作为电缆线路组成部分的电缆接头,在电缆线路故障统计中往往占据了相当大的比例,所以,提高电缆接头的施工质量,是电缆线路安全运行的首要保证。现就关于交联聚乙烯绝缘电缆的“绝缘回缩”现象,从以下几个方面,谈谈本人的一些见解和施工中的处理措施,以供大家探讨。
  二、“绝缘回缩”产生的原因和危害
  “绝缘回缩”它主要是指交联聚乙烯绝缘电缆在制造生产过程中,内部存在着热应力,当切断电缆后,聚乙烯内部的热应力得以释放,导致电力电缆绝缘在电缆端部相对于电缆导体产生的轴向位移,就会出现电缆绝缘逐渐回缩和露出线芯导体的现象,这种现象称为“绝缘回缩”,这种“绝缘回缩”现象在高压和中低压交联聚乙烯绝缘电缆中普遍存在。
  产生“绝缘回缩”现象的主要原因在于:交联聚乙烯绝缘电缆在制造生产过程中,电缆绝缘都是通过挤塑生产的,且在挤塑过程中温度很高,交联电缆温度超过了其材料的结晶融化温度,使得其压缩弹性模数大幅度下降,待电缆制作完成后,电缆内部仍存在着一定的热机械应力,其热机械应力在电缆的径向上,由于交联聚乙烯绝缘厚度不大,且径向上不受到任何外界因素的束缚,可以自由的收缩释放。因此,电缆成品在径向上基本上不存在热应力,但在电缆的纵向上,由于受到线芯导体摩擦力的作用,且在电缆制成成品后,电缆生产线冷却过程较为迅速,未等完全冷却电缆就已经盘在盘上,使得电缆热应力无法得到释放,最终在电缆本体中形成了热应力。其次,由于交联聚乙烯绝缘和电缆金属导体的热膨胀系数相差较大,一般大10-30倍之间。所以,我们在安装、切断电缆时,电缆主体内的热应力要自行消失,而导致交联聚乙烯绝缘的回缩。
  “绝缘回缩”对电缆接头质量会产生较大的影响。特别对超高压电缆的接头,危害是致命的。它的危害主要表现在以下三个方面:第一,电缆运行一段时间后,如果电缆绝缘发生回缩,会造成终端和接头处产生空气气隙,由于该处电场强度很高,从而极易引起局部放电,从而导致绝缘被击穿。第二,如果电缆绝缘回缩现象较严重,则表明电缆主体内部存在着较大的内应力,因此比较容易引起电树枝状的放电。第三,由于在高压交联聚乙烯绝缘电缆接头安装过程中,对各部分的尺寸要求相当严格,特别是GIS终端等,因外型尺寸较小,对安装工艺尺寸要求尤为严格,因此,绝缘回缩对电缆附件安装影响较大。另外,由于各厂家在生产交联绝缘时所用的材料及生产工艺的差别(如交联方式不同等)以及电缆是三芯统包还是单芯电缆,型号的不同,以及导体截面的大小等诸多因素对交联电缆回缩量均有不同程度的影响。不同厂家、不同型号、不同截面的电缆回缩量均有所不同,因此在制作安装电缆接头时应针对具体情况采取相应的措施,以减少绝缘回缩对电缆接头质量的危害。
  三、消除“绝缘回缩”的措施
  针对高压交联聚乙烯绝缘电缆“绝缘回缩”的诸多危害,我们通过了一系列的措施尽量在安装附件前减少和消除“绝缘回缩”以满足接头安全稳定运行的需要。对于高压交联聚乙烯绝缘电缆的附件安装,我们必须认真考虑“绝缘回缩”的这个问题,消除“绝缘回缩”必须释放电缆内部的热应力,但是电缆本体上仍然存在着相当一部分的热应力,只是程度有所降低罢了,为了保证交联电缆附件的正常运行,满足安全可靠运行的需要,必须在附件施工过程中对电缆采取必要的措施以减少和消除“电缆回缩”对电缆接头的影响,保证其安装质量。因此,我们采取了以下几种措施:
  第一,采取加热法,对制作电缆附件部分的电缆通过加热,一方面可以保证接头位置电缆的平直度,确保电缆没有弯曲,从而保证了预制式和预制装配型附件的可靠安装。另一方面,加热过程也是一种对电缆内部应力的消除过程,通过加热和冷却,将电缆制造过程中留下的热应力消除一部分以减少电缆绝缘的回缩量,使电缆接头的质量得到提高。常用的加热方法是:用加热带绕包在每相电缆上(绕包在电缆外护层上即可),加热到80-90℃保持8-12小时,这样处理后的接头处电缆95%以上的回缩力能够消除,此时再安装电缆附件将大大提高接头的质量。第二,采用机械固定的方法来控制其绝缘的回缩。通常我们采用加屏蔽罩的方法,对于预制式的接头,我们采用屏蔽罩设计,一方面均匀了电缆导线连接部位的电场,另一方面屏蔽罩通过电缆绝缘上的两端槽卡住电缆的绝缘层,防止了电缆绝缘层的回缩。第三,我们切断电缆后,留一段时间等电缆绝缘自然缓慢的回缩,然后再进行电缆附件的安装。这种方法是一种消极的办法,由于自然回缩所需的时间较长,无法满足现场安装工期的要求,因此,只能在无法采用以上几种措施的时候采用,但其效果明显差别于其他方法,另外由于各种电缆的生产过程存在着差异,绝缘回缩的程度也各有不同,一般我们让其自然回缩的时间应在24小时以上。
  另外,我们在长期电缆安装过程中,也总结了一条行之有效的方法,一般“绝缘回缩”部分电缆长度在10米左右,因为随着电缆长度的增加,导体和绝缘间的摩擦力也越来越大,绝缘回缩力也就越来越小,我们就在电缆接头的两侧10米左右的地方将电缆进行打弯,进行打弯的作用是:第一,打弯增大了绝缘回缩的阻力,减少接头所受到的热机械应力。第二,减少了“绝缘回縮”电缆的长度,使得电缆在打弯后回缩量明显减少。事实上通过上述方法一次性处理掉电缆内全部的回缩应力是不可能的,因此,电缆附件在设计时,也已经考虑到了这一因素,这就是从工艺上考虑“绝缘回缩”所采取的措施,如在预制型附件的设计中,导体连接管附近的半导电屏蔽设计得比较长,使得半导电屏蔽的两端分别搭盖在电缆绝缘口10mm-15mm,在电缆附件安装好后,即使电缆绝缘有些回缩,导体的半导电屏蔽仍旧可以克服回缩造成的缺陷,从而从工艺上解决了“绝缘回缩”对电缆接头的危害,但对于电缆附件型号小巧的(如GIS终端等)特别要注意工艺尺寸的要求,因由于型号小巧,各部分的尺寸余量就很小,如果尺寸发生偏差,回缩将直接影响接头的施工质量。因此,应引起足够的重视。另外,交联电缆接头施工结束后,应尽量保持平直,不要随意搬动,以免在搬动过程中,引起绝缘的伸缩,影响电缆接头的质量而导致击穿。
  四、结束语
  电缆接头施工的质量控制是一项综合性工作,也是一项系统工程。我们谈的“绝缘回缩”只是其中的一个方面,因此我们从事电缆施工安装的每位电缆人,都应具备高度的责任感,在施工中把好第一关,严肃认真,一丝不苟地搞好质量控制,确保我们输配电网络安全可靠的运行。
  参考文献:
  [1]李有为.职业技能鉴定指导书配电线路运行与检修[M].中国电力出版社.2002.
  [2]郑肇骥.王焜明.高压电缆线路[M].水利电力出版社.1983
  (作者单位:江苏省宜兴市宜能实业有限公司)
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