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直埋电力电缆绝缘电阻降低故障的。原因
2016/9/27 13:24:05

  直埋电力电缆绝缘电阻降低导致电缆线路故障的。现象经常发生,也是电缆用户与电缆制造厂发生质量事故纠纷最多的项目。需要从电缆。材料、电缆制造和电缆施工的角度,对电缆绝缘电阻下降的。原因。进行。全面的。。解释,。包括电缆。材料、电缆制造、使用。环境、自然条以及敷设施工等方面。主要有以下几点:

  一、电缆绝缘受潮

  1、电缆原。材料受潮
  电缆绝缘和护层所用的原。材料,主要是塑料类和橡胶类。材料,并由此改性衍生出许多种具有特殊。功能的。材料。。材料制造厂在制造。材料时,。经过配合剂。。混合、混炼、造粒、冷却和烘干等。过程,以及在。材料运输、储存。期间,往往会发生。程度不等的受潮,使。材料含有。程度不等的潮气。因此,电缆制造厂在把。材料挤包在电缆导体上之前,都要把。材料。进行烘干。。处理,挤出机组上都配有。材料烘干装置,使挤出的绝缘层和护层内不会发生气泡和砂眼、。。。。。表面不会起泡等缺陷。这是电缆制造厂的硬性工艺。规定,否则电缆。成品通。不过出厂耐电压试验。

  2、电缆制造。过程受潮
  在绝缘挤包。过程中,绝缘层被刮伤,造成绝缘层破洞或脱胶,绝缘线芯在冷却水槽中进水,导致绝缘电阻下降。或者在挤包护层时,发生护层被损伤而进水,使绝缘层受潮,绝缘电阻下降。当制造多芯电缆时,。即使绝缘层挤包完好无损,但在绝缘线芯绞合成缆时,以及在挤包护层时也可能发生损坏而进水受潮,于是。成品电缆通。不过出厂耐电压试验。

  3、电缆施工。过程受潮
  在直埋电缆施工。过程中,。如果电缆沟开挖、电缆埋设作业、电缆。中间。接头和终端。接头制作不规范等,都很有可能损伤电缆护层和绝缘层。。如果土壤。潮湿或者电缆沟积水,一定会发生电缆进水。绝缘受潮后,使电缆绝缘。。。。。表面电阻降低而。。。。。表面泄。漏电流。增加,绝缘电阻下降,还会引起导体与绝缘层之间的电场畸变。绝缘内电场。分布不。。均匀,会引发绝缘内部游离放电,甚至引起电缆击穿。售后服务实践。证明,有95%以上的直埋电缆绝缘电阻下降事故是由施工。。不当引起的。

  二、电缆使用。环境

  1、。环境温度

  。根据介质物理学理论和工程实践,绝缘。材料的电阻随温度升高而呈指数式下降,而电导则随温度降低而按指数式增大。温度升高导致绝缘电阻下降。这是由于绝缘温度升高时,。材料内的分子热运动增强,使导电离子的。产生和。迁移。数量都随之增大。电缆通电运行后,在电压的作用下,由导电离子运动所形成的传导电流增大,绝缘层温度升高,势必造成绝缘电阻下降。
  实验。证明,电缆绝缘。材料在70℃时的绝缘电阻值只有20℃时的10%。也就是说,电缆在导体。工作温度70℃时的绝缘电阻,只有在导体。工作温度20℃时绝缘电阻。测量值的10%。。如果供电线路发生过负荷,电缆导体温度。。。超过70℃,绝缘电阻下降会更严重。
  电缆的敷设。环境温度对绝缘电阻也有很大影响。在。不同。气候带。。地区(热带、亚热带、温带和寒带)。测量的直埋电力电缆的绝缘电阻是。不同的。在中国,虽然电缆。产品。标准中都。规定了导体允许的。。。长期。工作温度,以确保电缆的绝缘水平,但在南方亚热带和热带。。地区,直埋敷设电力电缆的绝缘电阻下降数值,比在北方温带和寒带。。地区下降数值大得多。这就是。。地区。气候条件。不同对电工。产品性能要求的。重要差异。

  2、。环境湿度
  众所周知,电缆在制造和敷设运行。过程中进水受潮,是危及电缆电气性能和使用寿命的主要因素。。不论电缆制造厂。。。还是用户,都对此。。。。非常重视。
  实践。经验。证明,造成电缆进水受潮的主要。原因如下。
  1)。材料纯度
  。如果电缆绝缘料中混入杂质,。。特别是金属杂质,中国电线电缆网www.xianlan315.com甚至所使用的。不同颜色的颜料,。都会直接影响绝缘的电气性能,使绝缘电阻下降。其。原因,一是绝缘层内非金属杂质在电缆受潮时,会吸收水分,形成众多的导电点;二是绝缘层内的金属杂质直接就是导电点。在导体运行温度和外部。环境温度联。合作用下,这些导电点在绝缘层内形成导电通道,导致绝缘电阻减小和泄露电流增大,进而导致绝缘被击穿。 
  2)。材料受潮
  。如果电缆绝缘。材料已受潮,在挤包在导体上之前又没有烘干,将会。出现绝缘层内有大量气孔、挤出。。。。。表面不。。光滑以及机械强度降低、甚至开裂等质量缺陷。因此,电缆厂家在挤出电缆绝缘层时,都要。进行。材料烘干。挤出低烟无卤料时,更要。注意烘干。这些已是电缆厂家的基本工艺。常识。

  3、线。路过负荷
  实验。证明,在供电线路不发生过负荷,电绝缘介质处于。工作电场强度。。比较低的。情况下,介质。材料内的导电离子。迁移率与电场强度。大小成正比,即介质内的导电离子。迁移率随电场强度的增强而增大。当电场强度。。比较高时,介质内的导电离子。迁移率随电场强度的增强而增大的趋势,逐渐由线性关系变为指数关系。介质内的导电离子。迁移率增大到一定。程度时,绝缘电阻突然大幅度降低,进而发?"离子雪崩",使绝缘层发生瞬间击穿。当电缆。。。长期超负荷运行时,通常会发生这种故障。电缆制造厂在。产品出厂前,都要按。产品。标准。进行。成品耐电压试验。电缆用户应。根据线路额定电压,。正确选择电缆型号,。尽量。避免电缆线路。。。长期超负荷运行。

  三、自然条件

  1、白蚁损伤

  白蚁是地下电力电缆的大敌,。。特别是东南亚和我国南方湿热。。地区,经常发生白蚁侵蚀电缆塑料护层的事故。白蚁遇到电缆时,除了啃咬之外,还会。分泌出蚁酸,严重。腐蚀电缆绝缘和护层,导致电缆绝缘性能下降甚至短路。因此,在电缆使用部门。制定的敷设规程中,都有关于电缆线路防蚁措施的明文。规定。
  电缆的防蚁性能试验。。方法有三种,即国家。标准GB2951.38和机械行业。标准JB/T10696.9-2011。规定的击倒法、群体发和蚁巢法防蚁试验。以往多年来,。采用最多的是群体法。但。经过多年来电缆蚁害防治。经验教训,击倒法和群体法试验,并不能真实地反映电缆在。不同。环境中的防蚁性能。于是,广东电网公司从2009年起的电力电缆招标中,。规定防蚁电缆必须通过蚁巢法试验,电缆试样的被蛀蚀。状况必须要。达到I级水平。

  2、鼠类损伤

  鼠类对地下电缆的损害主要是啃咬造成的机械损伤,当电缆护层。材料的硬度低于老鼠门齿的硬度时,电缆就很有可能被老鼠啃咬。。世界上还没有统一的电缆防鼠试验。标准,但各国都有自己。制定的试验。。方法。我国JB/T10696.10-2011。规定了大鼠啃咬试验。。方法。另外,由山东华能线缆有限公司牵头。制定的国家。标准《防鼠和防蚁电线电缆通则》,已于2016年3月19日召开了。编制。工作启动会,不久我国即可拥有正式的防鼠防蚁电缆。产品。标准。

  3、霉菌损伤
  早在上个世纪50。年代末,有些国家就已经。规定湿热带。。地区使用的电器。产品应具有防霉性能。我国针对出口到这些。。地区的电线电缆,。制定了相关的湿热带用电线电缆防霉性。标准。在我国南方。部分。。地区,由于各年份中。气候的湿热。程度、延续时间。不同、地域以及电线电缆使用。环境的差异,直埋电缆霉害。程度也不等。

  。根据有关微生物霉菌。繁殖研究。。。。。报告,霉菌生长的主要条件是温度和湿度。适合霉菌生长的。一般温度是15℃~35℃,而最。适宜的温度是25℃~30℃,当温度低于0℃或高于40℃时,霉菌。实际上。。。。停止生长。适合霉菌生长的相对湿度为80%~90%,而当相对湿度。。。超过95%时,是霉菌生长最为。旺盛的条件。因此。环境温度为30℃±2℃和相对湿度大于95%时,最适合于霉菌大量。繁殖。海南岛的湿热。气候正好适合于霉菌大量。繁殖生长。

  。如果电缆。。。。。表面大量生长霉菌,对电缆的性能有较大影响,会引起:电缆。。。。。表面变色、起麻点、腐烂;绝缘电阻、体积电阻率、介电强度下降,引起。漏电,甚至绝缘击穿;绝缘和护套。材料分子发生化学降解,。材料机械性能。。明显降低,。丧失其。。。。保护作用;潮气水分进入电缆内部,引起严重的电气性能故障等。
4、雷。电影响
在雷暴发生时,。如果线路上使用的避雷器等品质不良或接地。。。。保护不妥,落雷会击中避雷器,使线路负荷突然增大。产生过电压,导致电缆中。产生过电压。冲击浪涌,造成电缆绝缘击穿。在我国南方。包括海南岛雷雨。频繁的。。地区,电缆线路遭受雷击事故。。屡见不鲜。

  四、化学。腐蚀

  1、敷设。环境化学。腐蚀
  。如果电缆沟内的积水或直埋土壤中含有。腐蚀性。成分,例如硫酸或硝酸等,电缆。。。。。表面。。。长期与这些。腐蚀性物质接触,会发生严重的化学。腐蚀。。如果电缆护层被损坏,水分进入电缆后会左右纵向扩散。在某些。。地区的地下水质和土壤严重受化学污染的。情况下,。如果电缆路径选择。。不当,电缆沟。构筑不良,回填物。腐蚀性太大,。都会使电缆绝缘和护套有机。材料的分子发生化学降解而导致电缆被。腐蚀。现象,使电缆绝缘电阻下降,甚至。丧失绝缘电阻。

  2、酸雨化学。腐蚀
  对电缆危害严重的化学。腐蚀因素,除了敷设。环境的水质和土壤。状况以外,。还有现代酸雨的严重影响。
  所谓酸雨,是由于大量燃烧化石燃料(煤炭、石油、。天然气)或生物物质燃料,将酸性化合物 (如二氧化硫,、二氧化碳和二氧化氮,主要是二氧化硫) 排放至空气中,造成降雨中含硫酸、硝酸等酸性物质的。现象。酸雨的主要。成分是二氧化硫。。一般。认为,。如果雨水的PH值小于5.6,可被。认为是酸雨。形成酸雨的主要。原因是工厂二氧化硫排放过量造成的。现在,。世界上正在。实施的"节能减碳"和"节能减排",其目的主要是。。减少硫化物和碳化物的排放量,以。。。。保护清洁的大气。环境。 
  我国已有20多个省市发生酸雨。灾害,主要。分布在长江以南。。地区。酸雨。。。不但对农作物、森林、草原、鱼类等造成。。。。非常严重的灭绝性危害,而且对金属物品的。腐蚀也相当严重,对电线电缆、铁路轨道、船舶车辆、输电线路、桥梁、。房屋、机电。设备等均会造成严重损害。
四川大学学报曾。发表一份研究。。。。。报告《酸雨作用下酸性土壤酸化。过程中铜的。腐蚀行为》。实验。证明,酸雨会增大铜的。腐蚀速率。铜的受。腐蚀。。。。。表面主要是氧化亚铜(Cu2O)和氧化铜 (CuO)。
  酸雨对直埋电缆的危害途径是:空气中的二氧化硫与雨水。反应。生成亚硫酸,亚硫酸被氧化成硫酸:
SO2 + H2O = H2SO3
2H2SO3 + O2 = 2H2SO4
  含有硫酸的雨水,在高气温。环境中,从电缆护层破损点或电缆。接头处进入电缆,对绝缘层、护层和铜导体。都会发生。腐蚀作用。硫酸。腐蚀电缆护层和绝缘层,使其分子结构发生降解而损坏,使绝缘电阻严重下降,甚至失去绝缘和。。。。保护作用。硫酸与铜。反应。生成蓝色的硫酸铜(CUSO4)结晶体,遇水成为蓝色硫酸铜溶液。。
CU + 2H2SO4 = CUSO4 + SO2↑+ 2H2O

  前几年,土壤。腐蚀性大、酸雨重灾区的重庆市某供电部门,就在电缆端部发现了蓝色液体和绝缘层损坏的。现象。。如果电缆外皮损坏严重,。。特别是在高温、高湿、强日光的季节,。如果发生酸雨,或者土壤中的硫酸含量较大,电缆进水。很多,这种蓝色硫酸铜溶液会迅速沿着电缆长度上扩散,直到从电缆破损处和电缆端部溢出。硫酸铜溶液可以导电,渗入绝缘层内后,更曾强了绝缘层的导电性,进而使绝缘层的电阻急剧下降,失去绝缘作用,发生电缆短路事故。

  五、机械损伤

  多年来的电缆。产品售后服务。经验。证明,在用户投诉的电缆机械事故案例中,有95%以上是由电缆安装敷设。。不当或线路维护不善引起的。某供电部门曾经总结出以下几个方面。
  1) 安装损伤:安装时违反操作规程;施工。人员。技术不熟练;制作电缆。中间。接头和终端。接头时不遵守施工工艺;电缆沟不。。。。符合要求;。。任意野蛮牵拉;电缆弯曲半径太小等等。这些。都会导致发生电缆机械损伤。 
  2) 外力损伤:在电缆敷设路径上或。附近,有其他工程施。工作业,而造成电缆损伤,此。现象。。屡见不鲜。
  3) 车辆损伤:若电缆埋设深度不够,敷设后电缆沟。覆盖。。。。保护不良,在车辆。频繁行驶振动。情况下,电缆。频繁遭受很大压力和振动,导致电缆结构变形和损伤。
  4) 自然损伤:由。气候过于湿热、气温过高、湿。度过大、台风、地震等自然。现象引起的电缆损伤,即所谓的。不可抗拒力损伤。
  发。生机械损伤对电缆的使用寿命影响很大,尤其是在热带亚热带。。地区。在这些。。地区"高温、高湿、强光"的季节里,直埋电缆在。。。。非常苛刻的。环境中。工作,。每时每刻都处于湿热。环境中,就像在经受"湿热老化试验"。。如果直埋电缆护层破损,水分潮气进入电缆,会引起绝缘电阻急剧下降。。即使损伤不很严重,敷设后通电。检验正常,但时间久了,也会有水分潮气进入电缆,使绝缘电阻下降。这一。过程,。根据敷设。环境、自然条件和。。破坏。程度。不同,。一般为2~12个月,就很可能发生运行故障。 
  以上,从电缆绝缘受潮、电缆使用。环境、自然条件、化学。腐蚀和机械损伤五个方面,。分析。介绍了直埋电力电缆绝缘电阻下降、导致发生线路运行故障的。原因,并提出了一些。相应的纠正措施。只有电缆。材料制造厂、电缆制造厂和电缆施工既用户。单位。。。。密切配合,各司其责,。才能。不断提高电缆质量,保证供电线路。。安全。