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电缆实用技术及运行管理
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1.1电力电缆线路概述 1.1.1 电力电缆的发展历史 1.1.2 架空线路与电力电缆的特点 1.1.3 电力电缆线路:
电缆本体(一般简称电缆) 附件:中间接头、终端头(户内型、户外型、可分离终端)(可分离连接器) 其他安装器材(桥架、穿管、防火材料等) 电力电缆线路由电缆本体和附件及其他安装器材组成。 电缆之间的接续由中间接头完成。 电缆与其他电器设备的连接由终端头或可分离终端完成。 电缆线路输电特点:高压输电导线通过固体绝缘体隔离后被封闭在接地的金属屏蔽内部。 (架空输电线路:高压输电导线通过空气绝缘体隔离,大地为地电极。) 煤矿机电论文
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1.2常用电缆类型和特点 电力电缆主要有三大类型(按绝缘材料分): 油浸纸绝缘型
油浸纸绝缘电力电缆是历史最久、应用最广和最常用的一种电缆。由于其成本低,寿命长,耐热、耐电性能稳定,在1kV至330kV各种电压等级的电缆中都被广泛采用。 塑料绝缘型(挤包型) (1)聚氯乙烯V(PVC); (2)聚乙烯(PE); (3)交联聚乙烯YJV(XLPE)。 橡皮绝缘型 由于橡皮富有弹性,性能稳定,有较好的电气、机械、化学性能,在10kV及以下的电缆线路中大量应用橡皮绝缘电缆。
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1.3电缆的基本结构各组成部分作用特点 1.3.1导体 导体是提供负荷电流的通路,电缆导体采用高电导系数的金属铜或铝制造。
铜的电导率大,机械强度高,易于进行压延、拉丝和焊接等加工。铜是电缆导体最常用的材料,其主要性能是: (1)20℃时的密度:8.89g/cm³; (2)20℃时的电阻率:1.724x10-8Ω•m; (3)电阻温度系数: /℃ (4)抗拉强度:200-2l0N/mm²。 铝也是用作电缆导体比较理想的材料,其主要性能是: (1)20℃时的密度:2.70g/cm³; (2)20℃时的电阻率:2.80x10-8Ω•m; (3)电阻温度系数: /℃; (4)抗拉强度:70-95N/mm²。
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导体截面和直流电阻 由于电流通过导体时因导体存在电阻而会产生热,因此,要根据输送电流量选择合适的导体截面,其直流电阻应符合规定值,以满足电缆运行时的热稳定要求。 导体截面在验收中是一个比较重要数据,目前铜价高,变化快,在整个电缆价格中占一半以上价值,有些厂家在 招标中压低报价,主要手段是亏方(铜包铝)和降低外护层厚度和使用劣质材料。 在工程实际中,经验丰富工程技术人员,通过目测可以估计出电缆导体截面的大小,也可以通过被测量导体外形尺寸,经查表知道导体截面积。
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测量线径计算法:A=n/4∏d² A:导体截面积mm²n:导线根数d:导线直径mm² 称重法:截取电缆导体一段,将每根导线分层剥下,并板成直线,擦清后,称其重量,测其长度(平均值):A=G*10³/σL G:各层导线之和L:各层导线平均长度σ:材料密度 导体直流电阻是电缆线路的主要电器参数之一,包括导体直流电阻和交流电阻。 导体直流电阻是电缆线路在施加直流电压时的电阻值,它与导体所用材料的电阻率和环境温度有关。直流电阻是计算交流电阻的依据。在进行电缆线路的参数测量和测寻故障时是非常重要的参数数据。
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导体结构:导体也是电缆工作时的高压电极,而且其表面电场强度最大,如果局部有毛刺则该处的电场强度会更大。因此,设计和生产中以及使用部门在制作接头的导体连接时,要解决的主要技术问题之一就是力图使导体表面尽量做到光滑圆整无毛刺,以改善导体表面电场分布。电缆导体一般由多根导丝绞合而成。采用绞合导体结构,是为了满足电缆的柔软性和可曲度的要求。当导体沿某一半径弯曲时,导体中心线圆外部分被拉伸,中心线圆内部分被压缩,绞合导体中心线内外两部分可以相互滑动,使导体不发生塑性变形。 从绞合导体其外形来分,有圆形、扇形、腰圆形和中空圆形等种类。 圆形绞合导体几何形状固定,稳定性好1,表面电场比较均匀。20kV及以上油纸电缆,10kV及以上交联聚乙烯电缆,一般都采用圆形绞合导体结构。
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1.3.2 半导电屏蔽层 半导电屏蔽层是中高压电缆采用的一项改善金属电极表面电场分布,同时提高绝缘表面耐电强度的重要技术措施。
首先代替导体形成了光滑圆整的表面,大大改善了表面电场分布。 同时,能与绝缘紧密接触,克服了绝缘与金属无法紧密接触而产生气隙的弱点,而把气隙屏蔽在工作场强之外。在附件制作中也普遍采用这一技术。 在绝缘表面和护套接触处,也可能存在间隙,电缆弯曲时,特别是油纸电缆绝缘表面易造成裂纹,这些都是引起局部放电的因素。
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1.3.3绝缘 绝缘是将高压电极与地电极可靠隔离的关键结构。
绝缘承受工作电压及各种过电压长期作用,因此其耐电强度及长期稳定性能是保证整个电缆完成输电任务的最重要部分。 能耐受发热导体的热作用而保持应有的耐电强度。 电缆技术的进步主要由绝缘技术的进步所决定。从生产到运行,绝大部分试验测量项目都是针对监测绝缘的各种性能为目的的。 绝缘层厚度与工作电压有关。一般来说,电压越高,绝缘层的厚度也越厚,但不成正比例。因为从电场强度方面考虑,同样电压等级的电缆当导体截面积大时,绝缘层的厚度可以薄些。对于电压较低的电缆,为保证电缆弯曲时有一定的机械强度,绝缘厚度则随导体截面增大而加厚,10KV交联电缆厚度4.5mm。
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1.3.4护层 为了使电缆绝缘不受损伤,并满足各种使用条件和环境的要求,在电缆绝缘层外包覆有保护层,叫做电缆护层。电缆护层分为内护层和外护层。 内护层:内护层是包覆在电缆绝缘上的保护覆盖层,用以防止绝缘层受潮、机械损伤以及光和化学侵蚀性媒质等的作用,同时还可以流过短路电流。内护层有金属的铅护套、平铝护套、皱纹铝护套、铜护套、综合护套,以及非金属的塑料护套、橡胶护套等。金属护套多用于油浸纸绝缘电缆和110kV及以上的交联聚乙烯绝缘电力电缆;塑料护套(特别是聚氯乙烯护套)可用于各种塑料绝缘电缆;橡胶护套一般多用于橡胶绝缘电缆。 外护层
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1.4 电缆行业标准 1.4.1 标准概述 电力行业电缆标委会(秘书处设在武高所): 电力电缆及附件技术条件、运行、安装方面的标准;
CSBTS全国电线电缆标准化技术委员会: 电缆生产制造技术标准; IEC国际电工委员会: 产品通用标准,IEC橡塑产品标准有两个,其他为这两个产品标准所引用的实验方法标准和外护层的实验标准。 IEC经常有一些对上述标准的修改和补充,近期修改内容。
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我国标准化工作的基本原则 采用IEC标准,一致性程度分三种: 等同采用:结构、内容完全一致,即翻译版; 等效采用:结构允许改变、内容实质上一致; 修改采用:结构允许改变、内容基本上一致,允许一定程度的修改。
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1.4.2电缆型号 □ □ □ — □ □ (□) 绝缘 导体 护层 — 额定电压 导体截面 (标准代号) 电缆的名称及型号反映了电缆的主要结构要素导体、绝缘和护层的型式。规格主要表示额定电压和导体芯数与截面。由此来表示该种电缆的特点及适用场合。 我国电力电缆型号,以字母和数字为代号组合表示。完整的电缆型号由产品系列代号和各组成部分代号构成,并加上电缆额定电压、芯数、标称截面及标准号。均以字母表示。外护层代号以数字表示。各种代号的含义。 例如: YJV22—8.7/103×240 表示为额定电压8.7/10kV,导体截面为240mm2的三芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯钢带铠装电力电缆。 YJLV—26/351×300 表示为额定电压26/35kV,导体截面为300mm2的单芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铝芯非铠装电力电缆。
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1.4.3电力电缆电压与系统电压 国际电工委员会(IEC)的表示方法为U0/U(Um), U0为电缆设计时采用的导体和地或金属屏蔽之间额定工频电压,一般相当于电缆所处的电力系统的相电压,但有时不完全一致。 U为电缆设计时采用的导体和导体之间额定工频电压,可用于系统的额定线电压。 Um为电缆所在系统的最高系统电压的最大值。
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IEC推荐U0/U序列为: (A)中低压:IEC60502(U=1~30(Um=36)),
对应的国标GB12706(U=1~35(Um=40.5)): 0.6/1;1.8/3;(3.6/3)、3.6/6;(6/6)、6/10;(8.7/10)、8.7/15;12/15;12/20;18/30;(21/35);(26/35); (B)高压:IEC60840(U=45~150(Um=170), 对应的国标GB11017: (26/35)、26/45~47;36/60~69;64/110~115;76/132~138;87/150~161; (C)超高压:IEC62067(U=220~500(Um=550)), 对应的国标GB/ZXXXXX: 127/220~230;160/275~287;190/330~345;220/380~400;290/500。 上述序列中,括号内电压为中国系统采用。
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接地方式对电缆的影响 接地方式对电缆的影响(电缆的ABC分类及中国电网概况) 为适应电缆所在系统运行条件,便于选择电缆,IEC标准将电力系统划分为三类: A类:该系统任一相导体与地或接地导体接触,能在1min内与系统分离; B类:该系统仅包括单相导体与地或接地导体接触,接地故障时间不超过8h,每年总累积时间不超过125h; C类:该系统为所有不属于A类及B类的系统。 预期会经常处于接地故障运行的系统,选用C类为宜。 U0与不同中性点接地方式的选择 因此了解电缆的型号规格对予正确使用电缆、正确选用电缆附件是非常重要的。除了电压等级外,导体截面与护层结构的选择也是需要认真考虑的。
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1.5电力电缆的载流量 电缆的载流量是指电缆在最高允许温度下,电缆导体允许通过的最大电流。在选用电缆时,必须确保电缆各部分损耗所产生的热量不使电缆温度超过其最高允许温度。电缆的最高允许温度,主要取决于所用绝缘材料热老化性能。电缆工作温度过高,将加速绝缘材料老化,缩短电缆的使用寿命。 1.5.1影响载流量的主要因素 电缆载流量是运行管理的一个动态重要技术指标,载流量因计算中考虑因素和取值不同,得出结果相差很大。影响载流量主要因素电缆本体的材料结构和它的敷设环境。 (1)材料结构导体最高允许温度:90、70、60。 (2)敷设环境。 电缆敷设方式、电缆设计、周围环境温度、在电缆敷于地下(直埋或管中)场合,土壤温度、土壤热阻系数、埋设深度、相距和邻近电力电缆或热源的热影响,均对载流量有影响。 环境对载流量影响图。
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1.5.2电缆截面的经济最佳化 国际电工委员会标准IEC287-3提出了电缆尺寸即导体截面经济最佳化的观点:电缆导体截面的选择,不仅要考虑电缆线路的初始成本,而且要同时考虑电缆在经济寿命期间的电能损耗成本,应符合使两项成本之和为最低的原则。用数学式表示即: CT=CI+CJ 式中,CT为总成本;CI为初始投资成本;CJ为N年经济寿命期间焦耳损耗I²R的现值,即按贴现率(i)换算成现值计算。符合电缆导体截面经济最佳化的称作“经济导体截面”可以通过计算得到(略)。 经济截面与成本 IEC287-3指出,通常应取电缆运行温θm度与平均环境温度θo之温度差,等于电缆允许最高温度θc与平均环境温度θo温度差的1/3,即θm=1/3θ(θc-θ0)+θ0。 例如,交联聚乙烯电缆允许最高温度为90℃,设平均环境温度为24℃,则其运行温度应是1/3(90-24)+24=46℃。满足此运行温度的电缆截面,即符合经济最佳化的原则。
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1.5.3 电缆载流量的计算 (1)假设条件。电缆载流量有两个假设条件,一是假定电缆导体中通过的电流是连续的恒定负载(即100%负载率);二是假定在一定的敷设环境和运行条件下,电缆处于热稳定状态,即电缆加上负载后,导体温度逐渐上升到一个稳定值,这时电缆的发热和散热达到平衡。也就是说,导体、绝缘层和护层中产生损耗所发出的全部热量,能够及时地通过周围媒质散发,导体温度不超过最高允许工作温度。 (2)等值热路图和载流量计算。(略) 需注意问题:工程中经常发现,由于受到电缆截面的限制,为了增加容量。电缆采用双并、甚至三并的做法。这种方法不可取,因为多并电缆连接时,连接处存在接触电阻不同而此接触电阻又往往与电缆本身的电阻可比拟,其结果会造成多并电缆的电流分配不平衡。因此对大容量的配电干线都采用母线槽。虽然母线槽的价格比电缆高,但从性价比出发比较,母线槽已越来越受到设计人员和业主的青睐。
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1.6 电缆的技术性能指标及评价 符号说明: R0:20℃时导体直流电阻。 α20:导体直流电阻温度系数。 θc:导体工作温度。
Ys、Yp:集肤效应系数和临近效应系数。 ε:绝缘相对介电常数。 ρ:绝缘体积电阻率。 R、rc:绝缘层内外半径。 S:两根电缆的间距。 GMR:导体的几何平均半径。 θ0:周围媒质温度。 Wi:绝缘介质损耗。 T1、T2:有关部分的综合热阻。 E∞:长期工频击穿强度。 C、n:与材料性能有关的常数。 t:时间(寿命)。
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1.6.1 通流性能: (A)电缆的导体电阻 直流电阻:R‘=R0[1+α20(θc-20)],Ω/m; 有效电阻(交流):R=R‘[1+Ys+Yp],Ω/m; (B)线芯损耗:Wc=I2R,W/m; (C)恒定负载载流量I=[((θc-θo)-WiT1)/RT2]1/2,A; (D)电缆的电容:C=ε/[18ln(R/rc)]×10-6,F/km; (E)电缆的电感:L1=2×10-4ln(S/GMR)],H/km; 1.6.2绝缘性能: (A)绝缘电阻:Rx=(ρ/2π)[ln(R/rc)],Ω/m; (B)工作电场强度:E=U/[rln(R/rc)],MV/m; (C)耐电强度与时间关系(寿命曲线):E=E∞+C×t-1/n; 或:E1nt1=E2nt2=CON。
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1.6.3 防护性能: (A)机械强度; (B)防水密封性能: 径向阻水、纵向阻水; (C)防火阻燃性能: (a)阻燃性能: 非金属材料总体积:A类7L、燃烧40min; B类3.5L、燃烧40min; C类1.5L、燃烧20min。 (b)耐火性能: 火焰温度A类:950~1000℃,90min; B类:750~800℃,90min。
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1.6.4 护层接地方式(感应电压及计算) 感应电压应控制在50V(有防护时为100V)。 (A)正常运行时感应电压计算(三相等边): US=2ωj[ln(2s/Ds)]×10-7,V/m (B)短路运行时感应电压计算。 (C)护层接地方式: (a)金属护套一点接地(一端或中点):无环流,感应电压与电缆长度成正比,短电缆线路常用。 (b)金属护套两端接地:有环流,感应电压为零,但影响载流量,轻负荷电缆线路常用。 (c)金属护套交叉换位连接:两端接地,中间用绝缘接头将护层交叉换位连接,无环流,感应电压与电缆长度成正比,但可以限制在允许的范围内,长电缆线路常用。 (d)敷设“三七开”回流线:对于金属护套一点接地的较长电缆线路,沿线路敷设一条或多条两端接地良好的金属导线,即“回流线”,可以抵消部分感应电压。回流线“三七开”敷设,即1.7s,0.3s,0.7s敷设时效果最好。
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2 附件概述和实用技术 电缆附件是电缆线路必不可少的组成部分,没有附件则电缆是无法工作的。完成输电任务的是由电缆及附件组成的电缆线路整体。可以说电缆附件是电缆功能的一种延续。 对于电缆本体的各项要求,如导体截面及表面特性、半导电层、金属屏蔽层、绝缘层及护层等各部分的要求也适用于对电缆附件,尤其是中间接头,即中间接头的各个部分应对应于电缆所有的各个部分。终端也基本一样,只是外绝缘有所特殊。 除此之外,附件还有比电缆本体更多的要求,因为它的结构更复杂,弱点也更多。技术上难度也更大。主要有: 1、导体连接技术; 2、电场(应力)局部集中问题的处理技术; 3、界面耐电强度提高技术; 4、密封技术。
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2.1.1 电缆附件分类 (1)电缆终端 电缆终端和电缆接头统称为电缆附件,它们是电缆线路中必不可少的组成部分。电缆终端是安装在电缆线路末端,具有一定绝缘和密封性能,用以将电缆与其他电气设备相连接的电缆附件。按使用场所不同,电缆终端可分为以下类型: (A)户内终端。用于不受阳光直射和淋雨的室内环境。 (B)户外终端。用于受阳光直射和风吹雨打的室外环境。高压电缆户外瓷套管式终端又称为敞开式终端。为了减少附件品种,这种型式终端也用于户内。 (C)设备终端。被连接的电气设备上带有与电缆相连接的相应结构或部件,以使电缆导体与设备的连接处于全绝缘状态。例如,插入变压器的象鼻式终端,和用于中压电缆的可分离连接器等。可分离连接器以硅橡胶或乙丙橡胶为绝缘,常用的有插入式和螺栓式两种。 (D)GIS终端。用于SF6气体绝缘、金属封闭组合电器中的电缆终端。GIS终端是高压电缆常用附件之一,多用于屋内配电装置。 电缆终端按所用材料不同,有热缩型、冷缩型、橡胶预制型、绕包型、瓷套型、浇铸(树脂)型等品种。按外形结构不同,有鼎足式、扇形、倒挂式等。
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(2)电缆接头 电缆接头是安装在电缆与电缆之间,使两根及以上电缆导体联通,并具有一定绝缘、密封性能的附件。
电缆接头除连通导体外,还具有其他功能。按其功能不同,电缆接头有以下类型: (A)普通接头(直线接头)。用于两根同型号的电缆相互连接的接头。 (B)绝缘接头。这种接头用于较长的单芯电缆线路各相金属护套交叉互联,以减少金属护套损耗。 (C)塞止接头。这种接头只作电缆的电气连接,而将被连接的电缆油道在接头处隔断,使其不能相互流通。 (D)分支接头。用于将三根或四根电缆相互连接的接头。 (E)过渡接头。用于两种不同绝缘材料的电缆相互连接, (F)转换接头。用于一根多芯和多根单芯电缆相互连接的接头。 (G)软接头。可以弯曲的电缆接头,这种接头用于生产大长度水底电缆时,在制造厂将两根半成品电缆在铠装之前相互连。软接头也用于水底电缆检修,在现场用于工制作,也称为检修软接头。 电缆接头按所用材料不同,有热缩型、冷缩型、绕包型(分带材绕包与成型纸卷绕包两种)、模塑型、预制件装配型、浇铸(树脂)型、注塑型等。
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2.1.2电缆终端和中间接头的现行标准 80年代后期,我国电线电缆行业协会和上海电缆研究所开始进行中低压电缆附件的标准化工作,着手制订35kV及以下电缆附件的基础标准和产品标准。迄今已制订了4个国家标准和11个行业标准。 国际电工委员会(IEC)在各会员国要求下,于1991年筹划制订电缆附件标准,经过多次征求意见和修改,于1997年3月至5月先后颁布了6kV-30kV挤包绝缘电缆附件、纸绝缘电缆附件以及电缆附件试验方法等三个标准。 国家标准(GB)、行业标准(JB)和IEC标准的标准号和名称。
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电力电缆附件的所有技术问题可以说主要是从两个方面来考虑和解决:
2.1.3电力电缆附件技术基本要点、基本要求 基本要点: 电力电缆附件的所有技术问题可以说主要是从两个方面来考虑和解决: 1、从电场分布及其改善措施来考虑(即结构设计)。改善电场分布的主要技术就是解决附件上出现的应力集中问题的处理技术。主要方法有: (1)几何结构法,增加等效半径,即应力锥结构; (2)电气参数法,增加周围媒质介电常数和和表面电容,即应力管结构; (3)几何结构与电气参数结合法。 1一电缆导体;2一电缆绝缘;3一金属护套
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2、从提高绝缘耐电强度来考虑(即材料选用和改善)。主要技术有:
(1)消除可能出现气隙和杂质的部位,特别是两种绝缘材料界面处杂质和气隙,用耐电强高的材料代替耐电强度低的材料,如用硅脂填充气隙。增加两种绝缘材料界面的压力以提高耐电强度。 (2)用半导电屏蔽把气隙屏蔽到工作场强之外,同时也改善了表面电场的分布。
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基本要求 电缆有导体、绝缘、屏蔽和护层这四个结构层。作为电缆线路组成部分的电缆终端、电缆接头,必须使电缆的四个结构层分别得到延续。在电缆线路的故障统计中,电缆终端和电缆接头的故障次数,往往占据了相当大的比例。为了电缆输配电线路的安全运行,应当在以下几个方面,确保电缆终端和电缆接头的质量。 (1)导体连接良好。 (2)绝缘可靠。 (3)密封良好。 (4)足够的机械强度。
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预制式附件关键技术及使用中的关键技术问题。 (3)冷缩式附件 冷缩式附件关键技术及使用中的关键技术问题。
2.1.4 常用电缆附件关键技术、结构特点 1、常用电缆附件关键技术 (1)热收缩附件 热收缩附件关键技术。 热收缩附件使用中的关键技术问题。 (2)预制式附件 预制式附件关键技术及使用中的关键技术问题。 (3)冷缩式附件 冷缩式附件关键技术及使用中的关键技术问题。
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2、常用电缆附件的结构特点 (1)热收缩附件 热收缩型电缆附件是以聚合物为基本材料而制成的所需要的型材,经过交联工艺,使聚合物的线性分子变成网状结构的体型分子,经加热扩张至规定尺寸,再加热能自行收缩到预定尺寸的电缆附件。
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(2)预制式附件 鉴于硅橡胶的综合性能优良,在35kV及以下电压等级中,绝大部分的预制型附件都是采用硅橡胶制造。这类附件具有体积小、性能可靠、安装方便、使用寿命长等特点。
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(3)冷缩式附件 (A)冷收缩型电缆附件采用硅橡胶或乙丙橡胶材料制成,抗电晕及耐腐蚀性能强。电性能优良,使用寿命长。 (B)安装工艺简单。安装时,无需专用工具,无需用火加热。 (C)冷收缩型电缆附件产品的通用范围宽,一种规格可适用多种电缆线径。因此冷收缩型电缆附件产品的规格较少,容易选择和管理。 (D)与热收缩型电缆附件相比,除了它在安装时可以不用火加热从而更适用于不宜引人火种场所安装外,在安装以后挪动或弯曲时也不会像热收缩型电缆附件那样容易在附件内部层间出现脱开的危险。这是因为冷收缩型电缆附件是靠橡胶材料的弹性,压紧力紧密贴附在电缆本体上,可以适从于电缆本体适当的变动。 (E)与预制式电缆附件相比,虽然两者都是靠橡胶材料的弹性压紧力来保证内部界面特性,但是冷收缩型电缆附件不需要像预制式电缆附件那样与电缆截面一一对应,规格比预制式电缆附件少。另外,在安装到电缆上之前,预制式电缆附件的部件是没有张力的,而冷收缩型电缆附件是处于高张力状态下,因此必须保证在贮存期内,冷收缩型部件不能有明显的永久变形或弹性应力松弛,否则安装在电缆上以后不能保证有足够的弹性反紧力,从而不能保证良好的界面特性。
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2.1.5电缆附件安装注意事项 在电力系统中大量使用的挤包电缆是交联聚乙烯电缆,施工过程中应注意以下几个问题:
1、附件安装前要对电缆进行校潮。 2、附件安装场所应保持干燥和清洁。施工场地无灰尘等杂物。 3、油纸绝缘电缆专用工具和交联电缆专用工具应分开使用。 4、对不可剥离的外半导电屏蔽层进行处理时,不可伤及电缆绝缘层。 5、附件安装前,要用无水酒精或其他专用清洁剂对绝缘表面进行清揩。并且应从绝缘开始向半导电屏蔽层方向清揩,不能相反方向。 6、绕包式附件施工过程中,操作者应戴尼龙手套,绕包过程应注意绝缘带的拉伸比例,绝缘厚度应有足够的裕度以避免手工绕包造成的偏差。 7、热缩式附件施工过程中,接头工应该注意火焰的温度,热缩过程要求加热均匀,无气泡和皱纹,热缩式附件各部分热缩后,应该尽量避免移动。如果经过弯折和移动,应该再次加热, 8、在预制式附件的安装过程中,应该将导体端口用PVC胶带包绕,绝缘的端口要倒角,防止损伤附件内壁。 9、半导电带不宜绕包太多。
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2.2导体连接 从近几年电缆附件发生故障解剥原因分析,有一半的故障是因导体压接不良造成的,压接的电气和机械性能取决于压接塑性变量的大小和实际接触面积。为此,必须选择合适的连接金具和合理的压接模具,同时还应用正确的压接工具。 (一)导体连接的方法 (1)压缩链接 (2)机械连接 (3)锡焊连接 (4)熔焊连接
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2.2.2 电缆用接线端子和连接管 接线端子(GB ) 压接型接线端子是一种使电缆末端导体与电气装置连接的导电金具。它与电缆末端导体连接的部位是管状,与电气装置连接的部位是特定形状的平板,平板中央有与螺栓配合的圆孔。 压接型接线端子按材料不同有铜、铝之分,按结构特征不同,有非密封式和密封式两种类型。接线端子的规格尺寸按其适用的电缆截面积确定,应符合接触电阻和抗拉强度的要求。管状部位的内径要与电缆导体的外径相配合。相同截面的导体,紧压型导体适用的端子内径要比非紧压型的稍微小些,截面较大时,两者相差约1-2mm。
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2.2.3 压接模具 压接模具的作用是在压接工艺过程中,借助压接钳的压力使导电金具和电缆导体的连接部位产生塑性变形,在界面上构成导电通路并具有足够机械强度。压接模具的正确设计和选用,关系到压接质量的稳定。压接模具的宽度取决于压接钳的出力。导体压接面的总宽度,应当是压接管壁厚的 倍。当压接钳压力一次不能满足压接面宽度所需要的压力时可分两次压接。 压接模具有围压模和点压模两个系列。预制式电缆接头的压接应采用围压,因为围压工艺有利于预制件内半导体与接管的连接。压接模具的规格尺寸表(略)。
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2.2.4 压接工艺要点 为使导体压缩连接能够形成良好的导电通路,具有足够的机械强度,并保持性能稳定,压接过程中应注意以下几点。 (1)压接前要检查核对连接金具和压模,必须与电缆导体标称截面、导体结构种类(紧压或非紧压)相符。 (2)应清除导体表面油污,铝导体要用钢丝刷除去表面氧化膜,使导体表面出现金属光泽。 (3)导体经圆整后插入连接管或接线端子,插入长度必须充足。 (4)压接顺序,每道压痕间距及其与端部的距离应符合规定。在压接部位,围压形成的边应在一个平面上,点压的压坑中心线应成一条直线。 (5)当压模合拢到位后,时间应停留10~15s,使压接部位金属塑性变形达到基本稳定后,才能松模。 (6)压接后,压接部位表面应光滑,不应有裂纹或毛刺,边缘处不得有尖端。点压的压坑深度应与阳模的压人部位高度一致,坑底应平坦元裂纹。
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2.2.5 铜和铝以及截面不相同的导体如何连接 铜铝导体的对接方法 铜铝两种导体对接,可采用铜铝过渡接管。这种接管是用紫铜棒和铝棒经摩擦焊接或闪光焊接,而后经车制成适合一定截面的连接管,以压接法连接。铜铝两种导体对接,也可以采用经镀锡的铜连接管,以压接法连接。 截面不相同的导体连接 (1)两种不同截面的铜导体相连接,可采用开口或有浇注孔的铜接管,以锡焊法连接;也可以用紫铜棒车制成适合大小截面的连接管,以压接法连接。 (2)不同截面的铝导体相连接,可采用铝棒经车制成适合大小截面的连接管,以压接法连接。 (3)不同截面的铜导体和铝导体连接,可采用铜棒经车制成适合大小截面的连接管,镀锡后,以压接法连接。
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2.3 附件通用安装材料的性能和使用条件 2.3.1 包绕绝缘材料
电缆终端和中间接头制作,都要包绕附加绝缘、屏蔽层、密封层和护层,需要使用各种绝缘包带、屏蔽包带、护层包带等。现将绝缘带的种类及其性能分述如下。 (1)J-50型高压绝缘自黏带。J-50型高压绝缘自黏带有两种规格,适用于导体连续运行温度不超过90℃,运行电压不超过110KV的挤包绝缘电缆的终端和中间接头的增绕绝缘,也适用于其他场合的绝缘防水密封,但不适用于严重污染环境。J-50的产品规格及主要技术指标略如下:单位mm 规格 宽度 厚度 长度 J 土2 0.6± >5000 J ±5 0.75± >5000 (2)ZRJ-20型阻燃自黏带。ZRJ-20型阻燃自黏带适用于导体连续运行温度不超过70℃的10kV及以下的挤包绝缘电缆的终端和中间接头,有阻燃性能,规格与J-50型相同,机械性能略低于J-50型。 (3)自黏性应力控制带。自黏性应力控制带厚度0.8mm,宽度25mm,适用于导体连续运行温度不超过90℃的35kV及以下电压等级的挤包绝缘电缆终端中的应力控制结。
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(4)J基自黏性橡胶带。J基自黏性橡胶带是一种具有良好耐水、耐酸、耐碱特性的包绕材料,有四种规格。J-10型适用于1kV及以下,正常工作温度不超过75℃的一般增绕绝缘和密封防水;J-20型适用于正常工作温度不超过75℃、3-10kV挤包绝缘电缆的终端和中间接头的绝缘保护;J-21型适用于10kV及以下的交联聚乙烯绝缘电缆中间接头的绝缘保护;J-30型适用于35kV交联聚乙烯绝缘电缆终端和中间接头中作包绕绝缘用。 自黏性橡胶带在拉伸包绕后经过一定时间,自行结结成紧密的整体,但在空气中容易龟裂,因此绕包外面需覆盖两层黑色聚氯乙烯带。J基自黏性橡胶带有四种规格 编号 厚度 宽度 长度 编号 厚度 宽度 长度 1 0.7± ± ± 士 2 0.7± ± 士0.1 30士1 5000 (5)聚氯乙烯胶黏带。聚氯乙烯胶黏带厚度0.12mm,宽度10mm、25mm,用于10kV及以下电压等级的电缆终端一般密封。 (6)半导电乙丙自黏带。半导电乙丙自黏带厚度0.6mm,宽度25mm,适用于导体连续运行温度不超过90℃的1l0kV及以下的挤包绝缘电缆终端和中间接头的半导电屏蔽结构。 (7)双面半导电丁基胶布带。双面半导电丁基胶布带厚度0.25mm,宽度30mm,适用于10kV及以下电缆中间接头的内外屏蔽。 (8)黑聚氯乙烯带。黑聚氯乙烯带厚度0.25mm,宽度25mm,用作电缆终端和中间接头最外层保护,无黏性,绕包末端要用绑线绑牢。 (9)聚四氟乙烯带。聚四氟乙烯带厚度0.lmm,宽度25mm,绝缘性能好,但燃烧时产生剧毒气体,一般只在制作交联聚乙烯绝缘电缆终端时用作热塑化脱模用。 (10)自黏性硅橡胶带。自黏性硅橡胶带厚度0.5mm,宽度25mm,绝缘性能好,耐电晕,适用于10kV及以下电缆终端增绕绝缘。
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2.3.2.灌注绝缘材料 需要灌注到各种电缆终端盒和中间接头盒内起到增强绝缘和密封防潮作用的材料,主要有沥青基绝缘胶、聚氨醋电缆胶、电缆复灌油、G20冷浇环氧剂、ZRH-20阻燃环氧冷浇剂等。 (1)聚氨醋电缆胶。聚氨醋电缆胶有优良的性能,导热好,能很快地将电缆导体产生的热量散发出去;弹性好,在通过短路电流的情况下,导体也不会发生窜动,是一种很有前途的灌注绝缘材料。 (2)G20冷浇环氧剂。G20冷浇环氧剂适用于10kV及以下的环氧树脂电缆终端和中间接头中。它是由厂家配制好的环氧树脂浇注剂,与固化剂配套分装供货,浇注温度应在15℃以上,使用方便。 (3)ZRH-20阻燃环氧冷浇剂。ZRH-20阻燃环氧冷浇剂适用于10kV及以下的环氧树脂电缆终端头和中间头。也适用于有阻燃要求的其他场合。
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2.4电缆终端和接头对接地线的技术要求 2.4.1双接地线原理及其制作
目前我公司的电缆已全部为交联电缆,而安装后及运行中的交联电缆线路的试验监测方法仍是国内外未能解决的技术课题。 目前国际电工委员会IEC推荐的安装后交联电缆线路的试验方法是:对于新安装的电缆线路,a、交流耐压试验,1.73U0,5min或U0,24h,或b、直流耐压试验,4U0(高压电缆为3U0),15min。我国交接试验标准GB 也规定直流耐压4U0,15min。 2.4.2对接地线的技术要求 当电缆发生绝缘击穿或系统短路时,电缆导体中通过故障电流,将在电缆金属护套中产生感应电压,为了人身和设备的安全,在电缆终端和接头处必须按规定装设接地线。在电缆终端和接头处,应依据《接地装置施工及验收规范》的规定,将电缆终端和接头的金属外壳、电缆金属护套、铠装层、电缆与接头的金属支架,以及金属保护管,采用接地线或接地排接地。三相终端和接头的金属外壳和电缆金属护套,需用等位连接线联通,等位连接线应满足通过电缆护层的循环电流的需要。 电缆终端和接头的接地线和等位连接线,一般采用35mm2镀锡软铜线。截面在120mm2及以下的电缆,也可用25mm2的镀锡软铜线。 在10KV的电缆线路中,当采用零序保护时,电缆应穿过零序电流互感器,当接地线连接点在零序电流互感器与终端之间时,该接地线应采用绝缘线并穿过零序电流互感器。
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3.2塑料电缆的试验项目及标准要求(重点:交联电缆绝缘电缆)
交联电缆最重要的性能参数 从检查交联电缆成品质量角度来看,最重要的性能参数有: A、电性能方面:直流电阻;局部放电量;耐电强度; B、非电性能方面:结构尺寸检查;微孔杂质检查;交联度(热延伸试验);内应力性能(热收缩试验);护层绝缘电阻。 上述项目对于了解和验收一批电缆的质量很有意义,其中电性能为出厂试验项目,每根电缆都做。非电性能项目为抽样试验或型式试验的部分项目,取成品的短样进行制片测试。 交联电缆产品标准技术要求的新内容及趋势。 (1)更加注重交联电缆产品(电缆本体及其附件)出厂前的质量水平; (2)而且更加注重的是其长期性能(30年以上的安全运行寿命); (3)即所谓的“遗忘工程(Forgetit)”; (4) 更加注重交联电缆产品整体(电缆本体及其附件); (5) Cablesystem,质量水平。
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3.3 敷设后及运行中电缆线路性能监测主要试验项目
实际上,对于出厂时的例行试验及安装后的交接试验及运行中的预防性试验,其选取原则是一致的,首先是非破坏的,即对良好绝缘不应造成损坏,其次有效性,对存在的缺陷灵敏地检测出,最后必须可行性,操作方便、技术经济合理。目前出厂试验项目主要是导体直流电阻、交流耐压,对交联电缆还有局部放电试验。在工厂完成这些试验是符合上述一条原则的。但对于安装后及运行中的电缆线路来说,上述项目由于各种原因而不能简单照搬。 针对具体电缆的特性,选择合理的试验项目,现将1997年实施的新的“电气设备预防性试验规程”有关电缆试验的内容简单介绍: (1)油纸绝缘电缆的试验项目及标准要求。 (2)塑料电缆的试验项目及标准要求。 (3)新的预防性试验规程中增加一些新的项目
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3.4 当前国内外开展的交联电缆线路性能新试验技术简介(停电检测,在线测检)
归纳起来,目前国内外开展的新的交联电缆线路绝缘性能试验技术主要有两个发展方向。 一是较传统的停电检测方法,这些方法对交接试验更为可行,对运行中的电缆也可进行检测。主要有: 交流(或工频)谐振试验(IEC标准推荐20~300Hz); 超低频(0.1Hz)耐压试验(有正弦波及余弦方波等方法); 振荡波冲击电压试验。 另外一个发展方向是不停电检测方法,特别是状态监测技术。现阶段国内外已开展一些在线检测方法,虽然都还不很成熟,需要积累大量的数据,但这应该是个方向。目前报道较多的是在线直流分量检测,迭加法测绝缘电阻、在线测tgδ,低频迭加法测损耗,在线局部放电检测等。
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4 全省电缆运行状况、存在问题和措施 4.1.1电缆概况
截止到2005年底,全省 kV电缆线路共有7134条,总长度 KM。山东电网电缆线路概况。 4.1.2电缆故障情况。 运行电缆本体故障原因统计,运行电缆附件故障统计,电缆附件故障原因。 通过统计分析可以看出:我省电缆本体故障以机械破坏为主,在222次电缆本体故障中,机械破坏186次,占故障总次数的83.78%。其次是安装质量和绝缘老化各占10次,分别占故障总次数的4.5%。在电缆附件故障中,附件安装质量、机械破坏、制造质量和绝缘老化是故障的主要原因。
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电压等级 (KV) 线路长度 (KM) 电缆线路 条数(条) 交联电缆长度 油纸电缆长度 备注 220 13.77 10 110 139 35 374.51 529 373 1.51 6456 1.83
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运行电缆本体故障原因统计 运行电缆附件故障统计
制造质量 施工不良 机械破坏 绝缘老化 其他 合计 110KV 1 2 35KV 5 10KV 10 183 11 215 运行电缆附件故障统计 电压等级 (KV) 热收缩附件 预制型附件 绕包型附件 其他类附件 终端 中间 35 1 2 10 14 34 9 4 26
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电缆附件故障原因 附件 结构 材料 质量 制造 工艺 安装 机械 破坏 绝缘 老化 密封 不良 其他 终端 中间头 35 KV 1 2 10
电压 附件 结构 材料 质量 制造 工艺 安装 机械 破坏 绝缘 老化 密封 不良 其他 终端 中间头 35 KV 1 2 10 8 9 3 4 21 20 7 5
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4.2 年度内所做的工作 4.2.1 建立健全电缆运行管理规章制度。 4.2.2 加强电缆基础管理,确保资料准确完整。 4.2.3 加强运行管理。 4.2.4 新产品、新技术、新工艺、新材料使用情况和技术培训情况。 4.2.5 反事故措施落实情况。 4.2.6 采取有效措施,防止外力破坏。
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由于过去对电力电缆专业重视不够,缺乏系统管理,人员配备相对较弱,没有制定完善的制度、规程、规范。随着电力电缆的迅猛发展,与电力电缆的技术进步和投运数量增长速度相比,电力电缆工作的管理相对滞后。各供电公司根据本单位电力电缆管理的实际情况,先后制定了“电缆专业工作管理标准”、“电缆线路设计规范”、“电缆设备定级标准”、“电缆沟施工现场管理标准”、“电缆沟井口井盖标准”、“电缆线路运行规程”、“电缆线路检修规程”、“电缆沟巡查管理规定”、“电缆反事故措施”、“电缆线路、电缆沟验收标准卡”等。济南供电公司在全省率先实行了电力电缆专业化集中管理,建立健全了电缆管理标准和规章制度。通过建章立制定标准,规范了生产管理,在电缆的标准化、规范化管理方面有了很大提高。
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电缆的基础资料管理在专业管理中具有重要的地位,特别是电缆线路都是隐蔽性工程,其资料的完整性、准确性对运行管理起着决定性的保证作用。针对多年来电缆基础资料管理不细、不全的实际情况,2005年各公司重点完善了电缆的基础资料,重新核实了电缆台帐、电缆路径图、电缆沟断面图等,对每条电缆的每个终端头、中间接头进行了编号建帐工作,制定了分支箱、环网柜巡视卡片并应用到实际工作中,健全了电缆的巡视记录、检修记录等各类运行台帐,使电缆线路的资料管理上了一个新台阶。
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在电缆线路运行管理工作中,明确每条电缆线路其所属的运行单位和专责人,做到责任到位、压力到位、操作到位、监督到位。根据电缆线路沿线周围环境、市政建设及规划、人口流动情况、街道及桥梁等公共设施划分特殊区域。在运行中进行正常性巡视、特殊巡和重点工程巡视,对特殊地点安排专人驻守工地进行盯防。济南供电公司组建了电缆巡查大队,明确了每个运行人员的管辖设备明细表,要求每天对管辖设备、设施(特别是电缆沟井盖)为重点,全部巡视一遍,并将巡视情况记录在案。定期打开电缆井盖,检测井内的有毒气体。谁的线路出现问题谁负责,责任到人,压力到位。 目前,城市道路改造较多,严重威胁电力电缆的安全运行。为防止外力破坏,根据工地现场的实际情况设置了安全标志,在电缆沟地面上刷写了电缆警示标示,并电缆沟附近安置警告牌,有效地防止了外力破坏事故的发生。加强电缆线路运行状况和负载能力分析,不断提高电缆线路安全经济运行水平。对电缆线路的运行状况、负荷变化和负载能力(过负荷累计时间)、存在的缺陷和所发生的异常及事故等进行分析。在高气温、大负荷季节,对电缆护层保护箱、所有连接点、电缆线路连接点进行红外测温,及时发现并消除发热造成的缺陷,避免事故的发生。 加强设备缺陷管理,按设备缺陷的严重程度进行分类,做好记录,并按缺陷类别分别进行处理。全面开展消除装置性违章工作,特别是对电缆管孔进行了封堵,有效地缓解了电缆沟内积水问题,并达到防火、防气的目的。
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对新产品、新技术积极引进和使用,并邀请厂家技术人员来培训,举行技能测试,共同组织培训班,取得了相应的资质证书,为电缆头制作持证上岗打下了良好的基础。部分公司组织人员到电缆管理先进单位进行考察学习,学习电缆施工、检修、试验、故障查找、运行管理等工作中的先进经验,提高电缆运行人员及施工人员的技术水平。 涂塑支架、钢管。 球墨铸铁防盗井盖。
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根据国网公司下发的“十八项反措”中电缆部分内容和省集团公司下发的反措要求和反违章管理办法,各供电公司重点治理了电缆的防火、防水工作,对新投运的分支箱、环网柜进行了封堵:对户内电缆头涂刷了防火涂料:对现有电缆够能够进行防水治理的进行了改造:对跨桥、涵洞的电缆重新加固并完善各类标志:对分支箱、环网柜的接地情况按期摇测,不合格的进行了更换。通过设备治理有效的提高了电缆设备的健康水平。
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加强信息沟通 导致电力电缆故障的主要原因是外力破坏,特别是市政建设、献礼工程等是电力电缆危害性最大的外力破坏根源。因此,针对新时期遇到的新问题,各单位采取了相应的措施,如加强与政府部门、规划部门、公安部门、公用事业单位、工程设计单位、工程施工单位等的密切联系,加强信息沟通,提前了解动土工程的位置和进展,及时签订电力电缆互保协议,尽量从源头处控制外力破坏的发生。在工程开工前,向施工单位交清电力电缆的确切位置,同时协助施工单位在电力电缆线路范围内做好安全防范措施。与施工单位加强信息沟通,及时了解工程进展情况,在施工单位进行开挖探坑、大规模机械挖掘和复土工作时,巡视人员到现场监护,并协调解决遇到的困难。 加强巡视 加强电力电缆的运行巡视工作,特别是重点工程的巡视,可有效防止外力破坏事故的发生。巡视人员要先摸清自己辖区内的基建、道路开挖等工程信息,并根据工地附近的电缆分布图,以用书面文件的形式明确告知施工单位地下电力设备的数量和具体位置,然后双方签订互保协议。由巡视人员负责盯防,每周向工区管理部室汇报工程进展情况,研究确定下一步的盯防、巡视计划,实现安全生产的“可控、在控”。
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加大宣传力度 为加大保护电力设施的宣传力度,各单位每年都拿出部分资金用来制作宣传材料、警示标志、公益广告等,加大防外力破坏宣传力度,使保护电力设施安全的重要性、必要性广为人知。 针对外力破坏造成电缆故障呈上升趋势的问题,济南供电公司采取了:1)与市政施工部门签定安全互保协议。2)对重点施工地段安排专人特巡、盯防。3)加强巡视,做好警示标志。 青岛公司加强了对电缆线路的运行管理:1)落实安全生产责任制,提高电缆巡视人员的工作责任心,加大考核力度,利用经济考核办法进一步约束电缆巡视人员,提高巡视质量。2)公司和车间各电缆专工负责协调市政、规划部门以及相关的管线单位,及时了解近期的市政建设项目,在施工前与施工单位签定安全保证措施,让施工人员及时了解施工地段的地下电力管线状况,在施工现场设置警戒红线,并加强对施工区段的巡视,避免发生外力破坏事故。3)通过新闻媒体对社会广泛进行保护电力设施的宣传。荷泽对沿线施工单位了发放保护电力设施手册,现场对施工单位进行保护电缆线路的思想教育,对施工较多的地方,及时其施工方签定电缆安全协议书,在现场指出电缆铺设路径,向施工人员交代安全注意事项,根据需要派专入到现场进行监督施工,并完善或增加了电缆桩和明显标志,同时还在电缆分支箱基础上粉刷了保护电缆的宣传标语,保证了电缆线路的安全运行,降低了事故率,提高供电可靠性。
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4.3 工作中存在的问题 kV及以上电缆及附件的故障和原因分析。 4.3.2 电缆和附件的选型。 4.3.3 运行管理中存在的问题。 4.3.4 政府投资电缆土建工程的设计、选型和产权问题。
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我省电缆本体故障以机械破坏为主,在222次电缆本体故障中,机械破坏186次,占故障总次数的83
我省电缆本体故障以机械破坏为主,在222次电缆本体故障中,机械破坏186次,占故障总次数的83.78%。随着经济飞速发展,城镇规模不断扩大,线路通道内及附近道路新建、改造等建筑活动时有发生,社会上施工入员不探明工地范围内地下管线情况,不与管线单位联系,盲目施工,而运行人员没能及时巡视发现并制止,是造成该类外力破坏的主要原因。发生的电缆线路外力破坏事故有:1)地下管线单位(如煤气、排水、自来水、通讯、热力等)敷设新管线或更换旧管线而造成的外力破坏事故;2)市政部门对路桥和道路的改造及新建而造成的外力破坏事故,施工单位不清楚地下电力电缆的具体位置和深度,在无人监护的情况下或为抢工期不听监护人劝阻而造成的外力破坏事故;3)地下管线单位临时抢修,未办理会签施工而造成电缆外力破坏事故;4)新建小区平整路面而造成的外力事故,由于未办理会签或电缆施工时未达到规程的要求,而造成的外力事故。 我省电缆附件共发生98次事故,其中安装质量占25次、机械破坏21次、材料质量17次、绝缘老化13次、密封11次。可见电缆施工和附件制作质量欠佳是造成故障的主要原因之一。各单位应从提高电缆施工人员的工艺水平和责任心着手,加强培训和管理,提高施工质量,减少因安装质量造成的电缆附件故障。为改变这一状况,济南供电公司采取了以下措施:1)持证上岗,未取得公司认可的电缆专业资格证的人员,不得从事电缆附件的制作安装工作。2)严把进货质量关。3)严格试验验收,5kV及以上电缆交接试验,统一由电缆工区负责实施。严格考核制度,施工单位要对产品的安装质量负责。设备投运后18个月内,如电缆及其附属设备出现质量方面的问题,责任应由施工单位承担。5)加强监理,电缆头制作安装、试验等施工关键点要求监理公司旁站监理,并在制作报告、试验报告上签字认可。6)重视验收把关,施工完毕后的局属电缆及其附属设备,必须并经验收合格才能向电缆工区移交,电缆工区方纳入正常管理。通过采取以上措施,提高了电缆附件的施工质量,成效显著。
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去年,我省的电缆附件故障中,因附件生产工艺、材料质量、附件结构等原因造成24次故障,占附件故障次数的24
去年,我省的电缆附件故障中,因附件生产工艺、材料质量、附件结构等原因造成24次故障,占附件故障次数的24.49%, 电缆附件质量的优劣对电缆的安全运行影响很大。目前,电缆和附件厂家众多,产品质量参差不齐,给设备的选型带来困难。对各厂家产品生产工艺、产品质量、产品特点等缺乏了解,以低价优先,对产品的选型缺少有效的把关,不能保证所选设备均为优质产品。 用户电缆设备问题较多。用户电缆头故障的主要原因是选用了一些质次价低的产品,客户在改造和新建电缆工程中电缆本体及附件质量把关优待加强。 为防止劣质材料进入电网运行,应从用户工程设计、设备材料选型、施工、验收以及运行期间的用电检查、预试等各个方面建立健全管理制度 , 督促用户完成老化电缆设备、附件的整改。
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运行维护不到位。 随着经济的快速发展,市政建设项目增多,施工的盲目性和随意 性给电缆线路带来了潜在的威胁,给电缆线路的运行维护带来了困难。由于多数单位没有实行电缆专业化集中管理,专业巡视人员少,对电缆线路运行维护的基础工作做得不够细,巡视人员疲于应付,对线路的基本状况掌握不全面,对现场巡视缺乏事故预见性和事故分析能力,不能做到防患于未然,造成外力破坏事故较多。全省电缆线路的平均外力破坏事故率为3.22 次/百公里*年,个别公司管理的电缆线路不足100km,但外力破坏事故较多, 外力破坏事故率最高的达到30次/百公里*年。有的单位外力破坏事故率不到1次/百公里*年。其原因在于他们实行专业化集中管理,重视电缆线路的日常运行维护工作,及时了解沿线的施工信息,对重点路段进行重点巡视。外力破坏不是不能防,要提高认识,主动去防。 规程、标准落后。 电缆运行、试验规程仍执行老的版本,尤其是《电缆运行规程》为79年版本,己不适应目前交联电缆的运行、维护与试验,各类电缆工作标准、管理标准不完善,有待进行重新修订。
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防外力破坏困难。 电力体制改革后,随着电力行业政府职能的取消,目前对防外力破坏缺乏有效手段。另外,防外力破坏措施不完善,信息沟通差,不能从源头抓起,无防外力破坏专项资金。 管理粗放。 大多数单位没有成立电缆工区,电缆运行维护工作有的在线路工区,有的在配电工区,有的在客户中心,技术力量不强,不能做到专业化集中管理。部分单位电缆线路的台帐资料不全,缺少电缆走径图、电缆沟断面图,有的单位电缆走径图中电缆线路的相对位置标示不清,给运行维护带来困难。 专业人员问题。 随着电网的快速发展,新设备、新技术和新的检测手段不断出现,原电缆队伍的人才结构与现在的科技进步、专业发展明显不适应。电缆职工文化素质整体偏低,技能型人才偏少,从事电缆工作的高级技工人员更是短缺。从事电缆工作的人员严重不足,电缆运行人员缺乏专业技术培训,尤其是对新材料、新设备的知识了解不够全面,造成工作质量不高。 实践是最好的培训,建议主网的电缆施工尽量由运行人员或设备主人参与,通过实际工作锻炼人、培养人。
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其他问题。三年城网改造期间工程中安装的电缆附件,均未采用双地线制作,造成了每年的预防性试验不能进行。对国网公司《十八项电网重大反事故措施》中的重要电缆隧道、夹层应安装温度、火焰、烟气监视报警器的要求还未进一步落实。电缆沟积水问题不能得到彻底解决。
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政府投资的电缆土建工程有的不是由供电公司进行的优化设计或独立设计,管材、支架等材料由政府采购。由于政府部门缺乏专业知识,导致土建工程质量差,给以后的运行维护留下隐患。各单位应积极与政府主管部门协商,争取参与设计或采用典型设计。如政府自行采购管材、支架等专业性的材料,供电公司必须提出具体的技术要求并推荐厂家,协助做好材料的现场检测和验收工作,把好土建工程质量关。由政府投资的电缆土建工程应无偿移交给供电公司,便于纳入正常运行维护管理,防止因井盖被盗等原因造成的人身伤亡。若政府执意不交接的应签定有关运行、维护等协议,明确各自的职责。
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4.4 2006年工作重点 4.4.1 加强电力电缆专业化管理。 4.4.2 进一步完善电缆基础管理资料。 4.4.3 修订电缆运行规程。
4.4.4 加大防外力破坏工作力度。 4.4.5 推行标准化作业指导书。 4.4.6 加强工程全过程管理。 4.4.7 电缆试验。 4.4.8 加强横向交流。
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电力电缆专业化管理是提高电力电缆施工安装、运行维护和技术管理水平快速提高、降低电力电缆事故率、保障电缆供电可靠性的先决条件。随着城市化进程的推进和电网建设的发展,线路的概念将逐步发生变化,尤其是配电线路将由以架空线路为主逐步过渡到以电缆线路为主,电缆所占线路的比例将快速超过架空线路。电缆和架空线虽均属线路专业,但其原理、工艺、运行维护却相差甚远。各单位结合自己的实际情况和发展规划,合理配备相应的专业技术人员、管理人员和现代化的装备,逐步实现电力电缆管理专业化、规范化、标准化、现代化。 安全生产是是一切工作的前提和基础。只有安全生产有保证,其他工作才有保证。因此,我省2006年首要目标仍然是保电网、保人身、保设备,保证安全生产。以创建无违章车间为安全生产工作的主线,以开展安全性评价工作为指导,以消灭 “马路四大杀手”〈电缆沟井盖〉为重点,有计划地消除、杜绝各种违章,提高设备健康水平。落实国网公司《十八项电网重大反事故措施》汇编17.2.8条做好电缆隧道、夹层防火监控工作。
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由于电缆线路都是隐蔽性工程,基础管理工作是生产管理工作的前提,电缆线路的技术资料的完整性和准确性对运行管理工作起着决定性的保证作用。若无法确定电缆走径和具体位置,将给电缆的保护、电缆故障测寻、电缆事故抢修等工作带来严重影响。因此,要下大力气加强电缆的基础管理工作,确保资料准确完整。 台账作为最基本的基础资料,其重要性不言而喻。各公司根据电缆运行规程,结合实际需要,确定命名原则,进一步规范台帐内容、格式,明确台帐种类。各公司根据工作实际需要,要分别建立电缆线路台账、电缆沟台账、电缆分支箱台账、环网柜台账、安全工器具台帐、仪器仪表台帐等。其中,电缆路径图要细化,在地图上对电缆沟进行路径标注,对电缆人孔井、施放井进行编号,测量井口实际距离标注的距离,根据实际需要对电缆沟(埋管)断面进行标注等。对台账中的每一条电缆进行编号,对每条电缆的每个终端头、中间头进行编号、分别建账。建立健全其基础资料和制作安装记录、巡视记录、检修记录、 缺陷记录、设备变更记录、试验记录和事故处理异常情况记录,保证其能准确地反映现场实际和历史情况,有利于统计、分析,提高管理水平。
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由研究院负责,济南、青岛、烟台、激坊等公司参加,对《电力电缆运行规程》进行修订,尽快制定符合现状的新的电缆运行规程,逐步完善各类工作标准与管理程序。今年6月底前完成起草工作;7—8月征求意见,讨论修改;9—10月,开会讨论: 年底定稿。
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从历年故障统计看,电缆线路每年约80%以上的故障是由外力破坏引起的,防外力破坏己成为当前电缆线路管理中最重要的问题。各单位要高度重视防外力破坏工作,一是积极争取地方政府的支持,建立起电力设施保护工作的常态机制。主动加强与政府部门、规划部门、公安部门、公用事业单位、工程设计单位、工程施工单位密切联系,加强信息沟通,提前了解动土工程位置和进展,及时签订电力电缆互保协议。二是加强巡视,及时了解沿线施工信息,对特殊地点安排专人驻守工地进行盯防。三是加强护线宣传工作,以增强广大群众依法加强防护的自觉性。四是加强职工业务技术素质培训,提高职工缺陷判断水平和缺陷预见能力。五是转变 “外力破坏无能为力、不可预控”的消极畏难情绪,牢固树立责任线段专责人就是线路防护第一责任者的思想观念。从事线路运行管理,岗位职责就要求我们必须做到多动脑、多跑腿、多说嘴,及时了解沿线的情况:别怕门难进、脸难看、事难办,要多从自身分析,查找思想上、工作上的漏洞和不足,制定纠正措施。同时车间要加大责任追究考核力度,做到压力、责任、措施三个到位,提高运行人员的责任感和积极性。
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为实现现场作业安全、质量的全过程控制,国家电网公司组织编写了现场标准化作业指导书编制导则和范本。电缆线路部分有:《电力电缆检修、巡视标准化作业指导书》(范本),各单位在工作中要认真执行。在编写本公司检修、巡视的作业指导书时,要认真执行《国家电网公司现场标准化作业指导书编制导则(试行)》要求,参照《范本》,结合本单位实际和现场条件编制。经审核、批准后,应用于作业现场。电缆线路点多面广,所处的环境条件不同,现场条件差别较大,要根据现场实际情况编制不同的作业指导书,严禁照搬。
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设计必须满足标准化、安全设施规范化等要求,还应将反措纳入,杜绝投产后落实反措,增加投入和重复性工作。把好设备选型关,在设备采购前要成立技术小组,根据实际需要,制定技术要求,按标选型。要加强基建工程管理,必须达到零缺陷、零装置性违章移交,达不到要求的不能启动送电。对设计、物资、施工、监理、调试、运行等环节实行追溯制,严格考核。 优化电缆选型 大力推广新产品,新技术,尽量选用可靠性高的电缆附件及设备,可实行典型标准管理。电缆优先选用交联聚乙烯系列防水、防火、阻燃型电缆,电缆附件优先采用国内外的优质产品。在设备选型上,宁肯一次性技资大一些,也要努力减少电缆线路的日常运行维护费用,保证线路投运后的安全、可靠、经济运行。 在过去输变电工程的技术经济比较中,主要考虑建设成本,即一次投资, 按一次投资最小评价输变电工程的经济性。这种技术经济评价方法存在的主要缺点是:在规划和设计阶段,没有考虑输变电工程的运行、维护成本和可靠性成本,即输变电工程投入运行后的强迫停运和计划停运造成的经济损失。这样,可能出现输变电工程建设成本虽然是最小,但运行维护费用高、停运时间长、可靠性成本大,因而每年的平均的生产成本高。如果这样,输变电工程技入运行后很难产生好的经济效益和社会效益。在输变电工程规划和设计阶段,不仅考虑一次投资成本,而且考虑了未来经济寿命运行期间的运行、维护成本和可靠性成本。这样,可较好地估算输变电工程投运以后的生产成本,并且做到生产成本最小,避免了传统的技术经济评价方法的缺点。
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严格施工管理:在电缆施工中,采取招投标方式选择施工能力强、技术先进、设备精良的施工队,经有关部门考核认可并取得资质后才能进行施工,并将施工质量稳定的施工队伍相对固定下来作为自己的施工力量。在施工过程中严格按照规范进行电缆附件制作,在110kV电缆接头的制做过程中,采用旁站式监理,确保施工质量。为使电缆头制作跟踪管理,采用电缆制作人员“工号”管理制度。每个电缆制作人员编有“工号”,在建立电缆台帐时,将制作者“工号”记录,对在保质期内出现施工质量问题的,要进行考核。 这样既保证了电缆施工质量、减少了电缆故障,又实现了质量终身负责制,提高了工作人员的责任心。 严格验收制度:严格执行有关标准、规程、规范的规定,做好施工质量的检查、验收工作,确保工程质量。通过制定验收标准卡,规范验收标准,严把验收关。各供电公司、电缆工区选派有生产实践经验的专责人员,经过培训后担任质检人员,常驻施工现场,对施工质量进行检查和验收。对整个工程实行隐蔽、分阶段和总体竣工验收,确保工程质量。在竣工验收过程中,若发现重大缺陷和施工质量不符合要求时,应及时督促施工单位组织力量进行处理或返工。为避免在验收过程中出现重视现场、忽视技术资料的问题,验收标准卡中要明确规定资料、文件的验收标准和要求。工程总体验收前,施工单位应将设备资料、施工记录、测试数据、竣工图纸以及有关文件和协议书等资料全部移交电缆运行管理部门,资料不完整时,应按规定补齐。竣工验收合格的新建和改建线路,各项技术指标应符合部颁施工及验收规范的要求。施工单位在施工过程中若采用新技术、新设备、新材料时,必须经过论证和试验,经与运行单位协商,取得一致意见后方可使用。验收入员对验收工作负责,出现问题由验收人员(设备主人)负责监督消缺。对不符合质量要求的工程,运行单位应拒绝在技运文件上签字。第二次验收仍然通不过的,要按比例扣除施工单位的施工费。如果没有验收单位签字盖章的验收报告,工程管理部门不能支付工程款。如果运行单位代其消除缺陷,工程管理部门可在施工单位工程款中扣除消缺的费用并支付给运行部门。
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近年来,交联聚乙烯电力电缆异军突起,基本取代了油纸绝缘电力电缆。橡塑电缆在直流和交流耐压下电场强度的分布规律不同,在施加直流电压时,电缆绝缘中会产生空间电荷积聚,严重畸变绝缘中的电场分布。试验研究和运行经验表明,传统的直流耐压试验对交联聚乙烯电力电缆损害严重。早期颁布的电力电缆运行规程、电力电缆交接试验方法及预防性试验方法不再适用于交联聚乙烯绝缘电力电缆。我省修订了电缆交接及预防性试验规程,明确规定:35kV及以下电缆优先采用交流耐压试验,在无试验条件的情况下可采用直流耐压试验;110kV 及以上的电缆禁止进行直流 耐压试验而必须进行交流耐压试验:统一规定了各电压等级电缆的耐受电压、耐受时间和试验周期。并规定电缆主绝缘耐压试验仅在交接试验、新制作电缆接头后和必要时进行,正常的预防性试验只做绝缘电阻试验。 目前,各供电公司都配备了串联谐振试验装置,可以对35kV及以下的电缆进行试验,研究院对110kV及以上的电缆负责进行交接试验。我省还进口了3台德国生产的电缆测试车,用于电缆试验、路径探测、故障点查找等,分别配备于济南、烟台和青岛供电公司,可在全省开展工作,为其他供电公司提供技术支持。
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加强技术培训与技术交流工作,相互学习在管理和技术上的成功经验,取长补短,共同进步,全面提高电缆管理和电缆运行人员的素质,尽快提高电缆专业的技术水平和管理水平。
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5 济南公司05年电缆运行管理情况 5.1 电缆工区简介:
济南供电公司电缆工区成立于2002年5月,现有职工24人,担负着公司全部局属电缆及电缆设备的运行和检修任务。 随着济南市电缆化改造力度的加大,城市线路电缆化率越来越高,2005年年底,济南配电网电缆化率已达到48.2%。 电网情况简介: 截止2006年4月电缆工区共管辖10KV及以上电缆线路402条,线路长度739.46公里,单线长度 公里;电缆分支箱323台(带开关的192台,不带开关的131台),环网柜79台(西门子15台,ABB21台,LG41台,地下环网柜2台);电缆沟222公里。 10-35KV电缆基本情况:电缆工区共管辖10-35KV电缆线路364条,线路长度667.3公里,单线长度943.6公里 。 110KV电缆基本情况:110KV电缆线路35条,线路长度64.5公里,单线长度193.5公里 附属设备基本情况。
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电缆线路基本情况 电压等级 合计 运行年限 0-5年 6-10年 10-20年 21-30年 条数 长度 单线长度 220kV 3 7.6
22.9 110kV 35 64.5 193.5 6 36.2 2 4.8 27 10.1 10-35kV 364 667.3 943.6 188 367.4 106 175.2 67 119.7 2.005 402 739.5 1159.9 197 411.3 108 180.1 94 129.8
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5.2 设备的运行管理 5.2.1 电缆设备巡视。 为保证电缆及设备的安全可靠运行,除严格执行部颁运行规程外,还制定的电缆现场运行规程和电缆管沟运行规程,并结合济南地区的实际情况采取了相应措施。 5.2.2 技术资料管理 技术资料管理是运行部门非常重要的日常工作,通过长期积累的运行技术资料可做为修订运行检修规程、制订技术原则、提供设计修订的依据。因此应高度重视该项工作,并设专人来整理和维护技术资料,应具备的资料列表。 5.3 检修工作
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巡视类别: (1)定期巡视:掌握线路基本的运行状况。电缆本体及附件,构筑物等是否正常运行。 (2)特殊巡视:在气候恶劣(及大雾等异常天气)情况下,对电缆线路进行特殊巡视,从而查出在正常天气很难发现的缺陷。(3)夜间巡视:在线路负荷高峰或阴雾易闪络天气时进行。检查接点有无发热、电缆头、绝缘子有无爬闪。 (4)故障巡视:查找电缆线路的故障和原因。 (5)监察性巡视:对有缺陷而又可监视运行的线路,保电线路等进行的加强性巡视。 相应措施: ①按周期对电缆及电缆设备进行巡视。形成拍照留存制度; ②成立巡查大队,每天对终端杆、电缆井口环网柜、分支箱等地面设备进行巡视。保证设备的安全可靠运行; ③定期对电缆沟、电缆井口进行异性气体测试,保证与其他交叉跨越管线的运行安全; ④针对近几年市政道路施工量情况,我们形成了对市政危险点技术交底制度,使施工单位明确电缆设备位置;加强对市政工地进行巡视力度,必要时24小时派人盯防,确保电缆设备的安全运行。
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巡视周期表 巡视周期(月) 敷设在土中、排管、桥梁、桥架电缆 电缆竖井内的电缆 电缆夹层、隧道、电缆井 电缆沟 对挖掘暴露的电缆 工区要求
1 2 3 酌情加强巡视 部颁规程要求 6 无
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(1)原始资料:主要包括:工程计划任务书、线路规划批复文件、线路设计书、电缆及附件出厂质量保证书,以及有关施工协议等。
(2)施工、检修资料:主要包括:电缆线路图、电缆接头和终端的装配图、插拔头装配图、分支箱环网柜原理图,安装工和检修记录、竣工试验报告。电缆敷设后详细的电缆线路走向图,直埋电缆线路走向图的比例一般为1:500,地下管线密集地段应取1:100,管线稀少地段可用1:1000,平行敷设的线路尽量合用一张图纸,但必须标明各条线路的相对位置,并绘出地下管线剖面图,注明穿管敷设位置。 为便于检索档案,按电压等级、变(配)电站和线路分类。登录电缆线路的原始装置情况和简要历史,以及图纸编号等。原始装置情况包括电缆长度、截面积、额定电压、型号、安装日期、制造厂名、线路参数、接头和终端型号、编号和装置日期。简要历史情况包括线路检修记录、电缆线路大修、更改情况等。 (3)运行资料:电缆线路在运行期间逐年积累的各种技术资料称为运行资料,主要包括:运行维护记录、预防性试验报告、电缆路径变化情况、周围是否有危及电缆运行的热源油库、气源、污水、故障修理记录、电缆线路巡视以及发现缺陷记录等。 (4)技术资料:主要包括:电缆线路总图、电缆网络系统接线图、电缆断面图、电缆接头和终端的装配图、电缆线路土建设施的工程结构图、分支箱环网柜说明书等。
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(5)缺陷管理:严格执行缺陷管理制度,根据公司无纸化办公要求,配合营配部开发GIS缺陷流程系统。
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5.3 检修工作 5.3.1 户内、户外终端维护检修: 清扫电缆终端,检查有无电晕放电痕迹;检查终端接点接触是否良好;核对线路铭牌、相位颜色;油漆支架及电缆铠装;检查接地线并测量接地电阻;按预试周期测量电缆主绝缘电阻,外护层、内衬层绝缘电阻,交叉互联系统的电气试验;对有压力的电缆终端、中间接头记录其压力,有无渗漏现象;检查装有油位指示器的终端油位;对单芯电缆还应测量记录各相接地环流。例行的防污闪工作。 5.3.2 电缆井口及电缆沟盖板: 及时更换丢失、损坏的电缆井口和电缆沟盖板,减少马路杀手。工区现管辖电缆井口4300余套,电缆沟222公里,平均每年更换电缆井口200余套,更换率达4.6%。 5.3.3 电缆土建设施维护检修工作(主要包括电缆工井、排管、电缆沟、电缆隧道、电缆夹层等);清扫电缆沟并检查电缆本体及电缆接头,排除电缆沟内积水,采取堵漏措施; 5.3.4 电缆桥架、支架维护检修工作;基础底角螺丝完整无松动,焊接良好无开裂,无锈蚀,桥堍两侧电缆的松弛部分有无变化。 5.3.5 其他附属设备维护检修工作(自动排水、温度监控、气体监测、烟气报警系统等); 5.3.6 电缆标识维护检修工作; 5.3.7 分支箱、环网柜维护检修工作。 外观检查。(有无损伤、锈蚀,有无双重编号及警示标志) 断路器、接地刀的实际位置和显示位置检查。 断路器灭弧室内SF6气体压力检查。 电压表、电流表检查。 带电显示器的检查。
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5.4技术监督 随着电缆设备的急剧增加,为解决设备增加与人员不足之间的矛盾,必须采用先进测试及监督技术,加强对设备的技术监督水平。
5.4.1 红外测温技术的应用: 测温是一项监督设备运行的一项重要手段。诸如电缆及其附属设备在运行中的发热现象,正常巡视中很难发现。目前工区运用了远红外呈像技术,对电缆附件各部接点、外护套、电缆排列最密集处或散热情况最差处、重要线路接地点等处测量。测温时间选择高温大负荷及保电时段。 5.4.2 避雷器在线监测仪的应用。 5.4.3 电缆的预防性试验: 110KV及以上电缆每3年按照预试计划对绝缘护套和交叉互联箱进行绝缘预试;110KV以下根据电缆运行状况安排预试。 5.4.4 异性气体监测: 定期对电缆沟进行异性气体检测,并留存记录,打开井口或进沟作业前必须进行气体检测,并将检测记录填入工作票规定位置。 5.4.5 防污闪: 1)定期对瓷质绝缘设备涂刷RTV涂料; 2)大雾天气或污秽较严重地区加强巡视; 3)尽量将瓷质绝缘设备更换为复合绝缘材料。 4)对于合成绝缘子还应进行停电检查其柔韧、脆性等机械性能的老化试验和有否电蚀。 5.4.6 地阻、地网设施的修试: 1)定期对环网柜、分支箱及设备杆塔地网进行测修,超标者进行降阻处理。 2)对运行10年以上的地网进行开挖检查。
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5.4.7 事故分析及反措 2004年度中国主要城市电力电缆线路运行故障类型统计 电力电缆线路运行故障率 不计及外力破坏引发的运行故障,电力电缆线路在投入运行后的1-5年内的这段时期容易发生电缆运行故障,其故障的主要原因是电缆及附件产品质量问题和电缆敷设安装质量问题;电力电缆线路在投入运行后的5-25年内,电缆本体和附件基本进入稳定时期,运行故障率较低。运行故障的主要原因是电缆本体树枝状老化击穿和附件由于呼吸效应进潮而沿面放电;电力电缆线路运行年限大于25年后,电缆本体的树枝状老化现象严重、介质材料电-热老化以及附件材料老化加剧,电力电缆运行故障率大幅上升。 电力电缆线路运行故障类型统计 电缆故障统计 2002年至2005年共发生一、二类障碍67次,其中外力破坏37次,占56%。电缆敷设不规范损伤电缆7次,附件产品原因故障20次,电缆本体老化3次。 由以上数据可见电缆故障主要分为四类: 1、外力破坏 2、电缆施工质量原因 3、电缆及附件质量原因 4、电缆本体绝缘老化
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(a)运行5年内的故障类型统计
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(b)运行25年以上的故障类型统计
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2002年 16 1 8 2003年 5 2004年 17 10 19 2005年 3 7 年度 一类障碍(次) 二类障碍(次)
外力破坏(次) 2002年 16 1 8 2003年 5 2004年 17 10 19 2005年 3 7
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外力破坏 2005年3月12日天桥区道路养护处施工人员在进行该处道路拓宽施工时,刨伤宝华线8—9#杆线路段2#电缆,造成B相电缆主绝缘损伤、线芯对电缆钢铠形成放电通道(单向接地)。 2006年3月7日该处电缆被水电十三局发包的柳埠施工队进行污水沟施工时用挖掘机挖伤 。(以上两处在施工前均进行了技术交底)。 防外力破坏措施: 电缆及附属设备在正常运行中,经常受到外力破坏。其中机械损伤是造成故障的主要因素之一。 要降低故障率,重点要做好以下工作: 加强电缆及电缆附属设备的巡视,重点部位派人盯防。 加强与施工单位的联系,及时了解工地开工时间及工程进展情况。 在施工工地增加电缆临时标识,提示施工人员电缆位置。 增强巡视人员和设备主人的责任心,同时把外力破坏定为人员责任事故,加大考核力度。 加大对盗窃电力物资的打击力度。 加强护线宣传。 对电缆终端杆塔周围500米范围内爆破作业加强巡视力度,必要时与当地政府部门沟通,及时处理。 每周对市政工程危险点分析,提醒运行班组道路施工的具体地点、联系方式等。 采取措施后外力破坏障碍明显下降: 04年电缆工区的外力破坏故障为17次,05年外力破坏故障减少为8次,可见防外力破坏工作起到了重要作用,取得了显著成果。
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电缆附件制作工艺 电缆附件安装工艺不合格是造成障碍的主要原因之一,包括附件质量接线端子、接管压接不良和制作过程中的电缆主绝缘、附件损伤。
措施 为防止导体连接点,特别是中间接头连接管因压接不良发热、压钳的选择、工艺标准的制定是非常重要的,XLPE绝缘电力电缆所用连接金具必须遵照GB 标准尺寸和形状。(见标准)。 常用导体压接钳分类(见表) 类 型 出力(t) 适用导体截面(mm2) 机械压接钳 12 16~70 油压钳 手动式 7~18 70~150 脚踏式 16~36 95~400 电动油压钳 充电式 5.5~12 70~400 分离式 36~200 300~2500
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点压工艺,使电缆导体和导电金具的连接部位产生较大塑性变形,压接后金具外形的变形也较大。因此,点压能使金具和导体得到良好的接触,构成良好的导电通路。但是,其连接机械强度比较差。
围压工艺,导体外层塑性变形大,内层变形较小,导体和金具总体变形较小,导体外层塑性变形大,内层变形较小,导体和金具总体变形较小,轴向延伸明显。因此,导体跟金属的接触和点压相比要差些,但连接机械强度比较好。同时,围压的外形圆整性较好,有利于均匀电场。 根据点压和围压的特点,通常推荐按下列原则选用压接在模具: 1、导体截面在240mm2及以下的接头或终端,采用点压;大于240mm2的采用围压。 2、35KV、400 mm2交联聚乙烯电缆接头,采用围压,有利于电场均匀。 3、高压电缆接头,采用围压。并压两道,第一道用六角模具压接,第二道用圆形模具压接。 4、凡应用预制件的接头,应采用围压。
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电缆附件损伤 2005年11月15日卫峨线FX03分支箱故障,经过附件解剖分析在电缆插拔头安装过程中,插拔头护套插入接线耳和应力锥时,接线耳将插拔头护套内壁划破造成绝缘损伤。损伤点的护套外侧正处于接地环位置,当线芯带电后,由于主绝缘强度低,当绝缘强度下降到一定值时,最终形成放电通道。 电缆附件安装质量直接反映施工人员的责任心和技术水平,由于电缆专业新人员的补充不能满足电缆快速发展的需求。因此,从事电缆附件安装的施工人员组成复杂、水平参差不齐,有些根本不了解电缆各核心部件(如应力锥、电缆剥切的各关键尺寸的作用),导致安装环节极易出现问题。另外由于责任心不强,剥切电缆损伤绝缘,密封不良、压接不符合要求、工艺粗糙,这些都不同程度的影响电缆附件的安装质量。 措施 加大电缆施工人员的责任心和职业道德的培养及技能水平的培训,持证上岗,并建立施工档案,实行责任追究制。通过管理手段的完善提高安装质量。 野蛮施工: 在系统内35KV及以下的电缆施工敷设大多采用人力敷设,辅助机械牵引的方法。因此有大批没有经过培训的农民工从事这一工作,这就要求现场负责人有高度的责任心。在施工前必须制定符合实际的“三大措施”,对穿越管口、转弯、竖井等特殊地段要有完善的防止电缆损伤的措施。运行单位在电缆施放等中间环节也要增加抽查力度,竣工验收时严把试验关,特别是对外护套的试验必须进行。对110KV及以上的电缆敷设,必须在施工前对相关人员进行培训,有针对的对现场较复杂地段采取防损伤电缆的措施,机械敷设前先完成机具调试,确保机具正常运行。
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2005年7月15日前金线HK02环网柜内插拔头故障。该插拔头紧固部位无垫片和螺帽,只能依靠后封堵的力量将接线耳与母线套管紧固,且无防倒滑装置。材质的防火阻燃效果不好,当升高到一定温度时,插拔头材质可燃烧。 措施: 1、根据《城市电力电缆线路设计技术规定》,选取绝缘特性、机械强度和机械保护特性满足要求的电缆附件。 2、中压电缆的抽样试验 制造厂家在电缆出厂前进行的例行检查试验,可发现制造过程中的缺陷。成品电缆定期取样试验,在用户提出要求时进行。制造厂家虽已出具了产品的出厂试验报告,但还存在下列问题。 ①厂家疏漏:试验标准、项目等方面的不严格。如内外护套不均匀、达不到最小平均标称厚度;主绝缘偏心,亦达不到最小允许标称厚度;线芯截面不够;主绝缘不光滑等等。 ②起重搬动、运输、存放过程中,存在外力损伤及潮气浸入的可能,竣工验收的直流试验,发现不了这些缺陷。运行后的故障给厂家推卸责任提供了方便。 ③电缆内、外护套的耐压试验。同样因搬动、运输、存放的过程中受到意外损伤。
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基于上述分析,批量中、高压交联电缆线路的现场抽样试验通常包括以下主要项目:
1、使用超低频及近似工频的交流电压耐压抽样试验。 2、 内、外护套的绝缘电阻测量,必要时进行耐压试验。 ①当外护套完好无损时,对交联电缆而言,主绝缘是不会受到伤害的(当然,制造厂质量问题除外)。因此,在检查电缆到货后的电缆内、外护套,无论是制造原因,还是运输原因的受损情况,实际上也间接检查了电缆主绝缘受到损伤的可能性。 ②直流电阻测量。可以检查电缆导体的截面积和导电率是否符合标准,是否有局部断裂、损伤等缺陷。 ③必要时的电容测量。当导体截面积不变时,绝缘厚度不够或绝缘受潮,电容增加。测量电容可以判断绝缘厚度是否符合规定,并判断绝缘质量的优劣。 ④主绝缘标称厚度、主绝缘偏心率检查。用游标卡尺(千分尺)在缆芯末端50及100MM处分别测量其直径,然后剥除内屏蔽层,同样方法测量,在同一个位置测得的两个直径之差的1/2即为绝缘厚度。 ⑤直流电阻测量。可以检查电缆导体的截面积和导电率是否符合标准,是否有局部断裂、损伤等缺陷。
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大量运行的用户电缆由于企业经营情况及其它原因电缆本体绝缘老化问题比较严重,另外电缆长期运行在水中,公路、铁路等震动较严重地段,容易产生老化和疲劳。针对此类电缆,定期对电缆附件各联接点、电缆外护套、接地点、电缆排列密集处或散热较差的地点,应加强巡视和跟踪监督。
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5.5电缆管沟四防 根据《电力安全工作规程》的相关规定,结合目前电缆管沟在运行、检修、施工等工作中的实际情况,济南供电公司提出电缆管沟 “四防”问题,即要达到防火、防气、防爆、防水”的要求。 5.6电缆管沟防火、防爆: 对控制室、开关室、分支箱、环网柜、电缆夹层、隧道、管沟孔洞采用阻燃材料封堵,并要求对超过7米的竖井加防火隔离,电缆沟隧道根据现场情况100米-200米设防火墙。并在重大隐患排查中提出,对重要的电缆隧道、夹层安装温度、火焰、烟气监视报警器。及时对电缆终端杆塔攀附的植物、地面杂草、电缆桥架及电缆沟内的易燃垃圾进行清理,严禁在电缆沟及电缆杆塔附近烧荒、烧麦秸等。 对电缆接头加装防爆盒,对电缆夹层内的110KV及以上电缆全部包绕防火带。 阻火分隔间距 类别 地点 间隔m 防火墙 电缆隧道 电厂、变电站内 100 电厂、变电站外 200 电缆沟、电缆桥架 厂区内 厂区外 防火隔板 竖井 上、下层间距 7
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5.7 在防水、防气方面 电缆沟防水 1、对110KV及以上电缆中间接头井及电缆密集处电缆沟加装自动排水装置;
2、定期对电缆沟进行排水清淤; 电缆沟防气 城市地下管线的增多,地下空间资源的占有使电缆管线的施工运行状况越来越复杂,特别是天然气、煤气及其它易燃易爆气体一旦渗入电缆管沟,将给电缆的安全运行乃至社会公共安全带来极大的威胁。 通过几次可燃气体漏入电缆沟导致沟体及电缆严重损坏的事件,管沟的封堵是最有效的手段,同时也是防火、防水的有效手段。 为此工区采取如下措施: 1、加强了电缆管沟的原始图纸,资料管理,特别是与燃气公司建立了长效联络机制,交换图纸、分别标注对方的管线使双方有重点的定期对双交叉、跨越的管沟进行气体检测。 2、由公司牵头制订电缆管孔的封堵工艺。 3、为保证人身安全,对公司从事电缆施工的部门配备了气体检测仪,要求开启井盖及进沟作业前必须检测气体并做好记录,运行人员定期对管辖设备增设气体检测项目。(附常用燃气的特性比较表)
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焦炉煤气 液化石油气 天燃气 热值(千卡/米3) 4100 26000 8600 比重 0.46 2.45 0.76 毒性 有毒 无毒 爆炸极限 3.5~35% 1.5~9.5% 5~15% 洁净度 有杂质 洁净 安全性 较差 较好
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5.8 锁具管理 根据新《安规》要求变配电站的钥匙与电力电缆附属设施的钥匙应专人严格保管,使用时要登记。针对《安规》要求,我们采用了新型电子锁具。锁具特点如下: 1、能对门锁数据进行设置,已经设置的门锁信息能清除和覆盖。方便对锁具进行编号、更改。 2、电子钥匙每开关一次门锁均有记录,并存储在芯片中,通过数据采集器可查询所有开门的时间和次数。 3、门锁有指示灯提示。方便维护人员操作。 4、门锁使用的是外接电源(电池置开门器中),可保障锁具在室外环境下的安全使用。 5、配有锁具应急机械钥匙。
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6 近期事故通报分析 年4月6日长春电缆隧道着火事故 事故经过 4月6日17时24分,吉林长春供电公司220千伏春东(长春一次变~东郊一次变)乙线离长春一次变出口约500米电缆隧道内电缆事故着火。 灭火现场情况: 4月6日19时02分,在仙台大街与北海路交会处的地下高压电缆着火,强劲的热能将滚滚的黑烟从井口喷射到20几米的空中,黑色的烟尘颗粒散落在现场方圆几公里的地面上,空气中弥漫着刺鼻的橡胶制品的燃烧气味儿。十几公里的城区陷入一片黑暗,19时12分,指挥部在听取电力、市政部门及消防侦查情况汇报后,迅速制订了两套作战方案:一是在地面喷烟井口及两侧260米处的井口分设一支水枪,向井内喷水灭火;二是从起火点井口和东侧井口分别进入输电隧道近点夹击强攻。
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事故经过 为防止事故进一步扩大,保证电网安全及抢险人员安全,从18时51分至19时25分,调度安排同一隧道的220千伏长东四甲线、春二甲线、春二乙线、哈长线及66千伏长东甲线、长东乙线、联络线陆续停电。 灭火现场情况: 5分钟后,3个井口已注入近10余吨水,但喷烟井口仍继续喷出大量浓烟,火势未减,目前起火点不明,隧道内火情无法控制。“实施第二套方案,特勤大队从两侧井口进入输电隧道,实施夹击强攻!”19时17分,特勤大队一中队5名战士着隔热战斗服组成特勤战斗一组,强行进入起火点井口实施强攻,特勤二中队两名战士和一名电力工作人员配带空气呼吸器、携干粉灭火器组成特勤战斗二组从喷烟井口东侧260米处的通风井口进入地下电缆隧道,向西侧起火点井口搜索前进,侦查火情、近点夹击。19时20分,特勤战斗二组从东侧井口进入地下电缆隧道。隧道内高、宽各约2米,两侧墙壁分别挂有12根碗口粗的高压输电电缆,隧道内黑烟弥漫、能见度极低。战斗小组行至190米处时,隧道温度明显升高,现场浓烟滚滚、隧道内滚烫的积水没至膝盖,墙壁上的电缆已被烧烤变形,隧道内水泥墙面在高温的烤灼下噼啪作响不断崩落,火点就在眼前!特勤二中队发现干粉灭火器在大面积、剧烈燃烧的高压电缆面前毫无效果,扑面而来的高温烟气也让战斗小组无法接近燃烧点。此时,战斗员配带的空气呼吸器也已开始报警,气体即将用完,并撤至井口。
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事故经过 22时10分将火全部扑灭。事故造成长春二热电厂#3、4机组(每台出力200MW,单线送出)停运。 20时23分、20时55分、21时39分,66千伏长东甲线、长东乙线、联络线陆续恢复送电。停电过程中,影响负荷4.8万千瓦,损失电量8.15万千瓦时。电缆沟内5回220千伏、4回66千伏电缆均过火,过火长度50米。 灭火现场情况 19时44分,特勤战斗二组在得到战斗补给后第二次进入隧道,实施近点强攻。特勤战斗一组在地面上利用抢险救援车上的排烟设备在燃点井口排出隧道内的高温烟气,为特勤战斗二组的地下进攻提供安全保障。此时, 4名特勤战斗员携水带、水枪,趟着没过膝盖的滚烫积水艰难向隧道深处挺进。20时40分,战斗小组终于将第13盘水带铺设到了距离井口190米处的燃烧点。中队长秦俊龙随即带领战斗员手持水枪向嘶嘶作响、疯狂肆虐的地下烈火展开猛攻。烈火、高温、滚烫的蒸汽和已经没至腰部的积水以及随时可能坍塌的危险,隧道内的空气温度已经到了战斗员难以忍受的极限。为了降温,战斗员相互用水枪向身上浇水,向脚下的靴子里打水,以降低躯体周围积水的温度。23点30分,在特勤战斗小组的顽强进攻下,地下电缆隧道最后一处明火被扑灭。23点50分经过4个半小时扑灭。
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原因分析 事故点为220kV电缆中间头,该电缆为新疆特变鲁能电缆公司的产品,中间头为日本住友产品,由住友公司许可的杭州供电公司电缆附件制作人员安装。 武汉高压研究所的专家对现场进行了详细查看,并对事故原因进行了初步分析,尚未出具书面事故报告,但已电话通知长春供电公司:220kV电缆中间头在制作过程中,铝护套的切除本应使用钢锯锯透其厚度的三分之二,再由人工慢慢摇下,产生的毛刺用平挫进行处理,直至平滑开喇叭口向外,以不损伤垫层、半导和主绝缘;但从故障电缆头解剖分析,在进行铝护套的切除时使用的是环形切刀,力度太大,在切掉铝护套的同时,亦将垫层和半导电层损伤,其当时未进行修复处理或修复处理不合格,电缆送电后,此处电场分布不均匀进而形成局放,长时间的局放对此处的主绝缘造成损伤,绝缘能力下降,最终形成线芯对铝护套放电。铝护套上电流的急剧增大,引起交叉互联中此相同轴电缆接地线中接地电流的陡增,产生极大热量将同轴电缆外皮引燃,进而波及同隧道中其他4条220KV电缆和4条66KV电缆。 事故后,长春供电公司调集各方力量在1个月的时间内将5条220KV电缆先后恢复送电,本次事故定性为一般设备事故。
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反措及预防措施 恢复电缆送电的同时,长春供电公司事实了以下反措: 隧道外安装了通风系统; 隧道内新安装了干粉灭火弹,约每5米1个; 安装了防火门和隔离门; 隧道内全部电缆绕包了防火带; 安装了烟感和温感自动监测系统; 安装了摄像头对隧道内情况进行监视。 截止目前已经投入反措资金600多万。
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年1月29日车站前街电缆沟破坏事故 事故经过:
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1月29日晚8时,接公司客户中心电话,称有反映经一路66号即市政府东门处电缆沟及道路鼓起。当值带班领导当即带领人员10分钟后赶到现场,发现车站前街市政府东门至升平街段西侧人行道约60米电缆沟遭到破坏,疑似有易燃易爆气体在电缆沟内部发生剧烈反应造成,现场有巡警封锁了该路段、有燃气公司有关人员也赶到了现场。经初步检查,发现除该段电缆沟明显被破坏外,南侧至经二路路口、北至升平街北3米处,地面也有异常现象,使用有害气体检测仪器测量发现经二路路口处电缆井盖有害气体浓度达到50%,市政府东门处达到5%,同时了解到该电缆沟内部运行电缆均正常,没有出现掉闸现象。8:20左右汇报公司值班室、地调、安质部现场情况。
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由于在特殊的时间和敏感的地段发生的问题,市政府比较重视,当即由市政府副秘书长召集有关单位在市政府召开了会议,研究处理方案。
参会各单位分别介绍事情经过及建议,初步认定排除该事情的政治因素,基本认同是易燃易爆气体泄漏至电缆沟内遇外界明火发生剧烈反应造成,具体气体成份可能是天然气,不排除沼气等其他气体。最后明确以下几条意见: 确定先测、先查的原则,燃气公司首先连夜检测易燃易爆气体的来源、途径,待明确后电力再介入处理遭到破坏的电缆沟。 公用事业局立即组织城建工程公司当夜把现场拉起围档,避免造成不良影响。 成立调查小组,由公用事业局、市消防局牵头,市安监局、市供电公司、百汇燃气公司、公安局参加,开展调查工作。 11时左右,现场调查工作全面开展,当即发现在经一路路口处有一电信井盖检测到甲烷浓度达到50%(5%--15%即可爆炸),升平街东侧快车道一电信井盖甲烷浓度达到120%,恰该处电信有一向西横穿于电力沟交叉,在交叉处发现电信管破裂,加之除夕夜燃放烟花爆竹的非常多,至此现场初步原因已经查明。 根据现场调查情况,调查组决定首先由燃气公司对周边管线进行气体检测,同时对现场进一步查明具体原因,找出具体泄漏点,其次次日8:30在公用事业局召开调查组会议。 电缆工区在自行检查完周边电力井后,配合燃气公司人员重新再进行一次气体检测,并做好记录。目前经一路路口向西有两个井口有微量气体,向南、及大纬二路数值显示均为零。 1:10左右,市政府曹秘书长赶到现场进行察看。
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工区初步分析: 原因: 燃气泄漏,首先泄漏至相邻的电信井,通过电信管道,在于电力沟交叉处泄漏到电力沟内,由于电力沟容积较大,气体达到一定的浓度,遇有燃放爆竹的明火发生剧烈反应,造成电缆沟损坏。 反映出的问题: 工区在运行管理上还存在不足,无法随时监测电缆沟内的易燃易爆气体情况;针对这种通过其他管线流窜到电力沟内的易燃易爆气体情况思想准备不足,在安排布置工作当中有疏忽;针对这种运行时间比较久的电缆沟运行管理上还存在思想麻痹。 反措及建议: 进一步规范明确电缆沟有害气体的检测工作,不管附近是否有燃气,都要检测,并留存检测记录; 便携式气体检测仪器做为电缆运行人员必备装备进行配备; 进一步加强同燃气公司的交流,积累更多的经验; 电缆沟的封堵工作非常之有必要,建议全面开展并从设计开始规范(包括用户工程,涉及到分界点的问题); 电缆管沟的第一手现场资料非常之有必要(路径图),建议结合GIS系统全面开展电缆测绘工作,并对新建工程从设计开始规范 工区于1月30日9:30召集全体人员开分析会,对近期工作特别是针对这起事情进行专门布置和安排。
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公司事故反措 一、规程规定方面: 要从设计、工程管理、工程验收、运行管理各个环节加强管理,组织有关单位对《电缆管沟标准设计》、《电缆管沟施工工艺标准》进行审核。生技部负责组织起草《电缆管线运行规程》,电缆沟的巡视要作为重点章节,规定巡视路线和每次检测的井口数量、位置等,避免固定井口检测。这些规定也适用于业扩工程和一户一表工程。由生技部牵头,营配部配合,组织相关单位进行审查后下发执行。时间3月底完成。 二、巡视检查方面: 1.结合公司专项检查由电缆工区负责对与燃气管道相邻的、与其它管线交叉的电缆管沟进行摸底检查,检查结果汇总后报生技部、营配部,制定整改措施,按照先急后缓的原则进行封堵。 摸底检查和处理情况建立台帐,4月份完成。 2.自02年电缆工区成立后,我公司的电缆管沟已由55公里增长到222公里,是成立前的4倍,但运行巡视人员未有相应增长,直接导致巡视力量不足和巡视质量不高。由生技部牵头,营配部、电缆工区配合组织调研,提出解决方案。 3.结合本次事件,对05年新建扩建的五条主要道路的电缆管沟进行特巡,特别是经一路槐荫路段要重点检查,采取适当措施消除安全隐患。由电缆工区负责,2月底完成。 4.立即对各变电站进站电缆管沟封堵情况进行普查。由变电工区负责,2月底完成。 5.公司组织一次针对2005年8月5日青年东路电缆沟发生天然气爆燃事件整改措施落实情况的专项检查,提出整改意见。由安质部牵头,各有关部室和车间配合,2月底完成。 6.由生技部负责购置适当数量的便携式气体检测仪器,为电缆运行人员配备足够的便携式气体检测仪器,并同时为各区供电部分别配备一部。施工单位所需检测仪自行购置,必须满足施工需要,保证每处施工现场均能进行检测。
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三、培训方面: 1.组织一期地下电缆管沟作业安全施工培训。由安质部负责,2月底完成。 2.规范电缆沟内施工的“工作票”执行标准。管沟的防火、防爆、防有毒气体必须做为危险点进行重点分析。电缆管沟内的动火工作必须办理动火工作票,并采取有效的防火和防毒措施。在电缆管沟内及井口附近动火前,必须对电缆管沟内的气体和液体进行检测。电缆化等工程需在电缆管沟内敷设电缆时,施工单位必须按照公司有关规定到电缆工区办理工作票后方可开工。 四、设计方面: 1.设计方面要采取的措施:电缆管沟一般不要建在快车道;设计中要有电缆管孔封堵使用材料、封堵部位的说明;用户侧管沟也要进行封堵、隔离。 2.提高设计标准,规范电缆沟的封堵,严格按照防水、防气防爆的要求进行设计。对在施工过程中,如与煤气、热力、自来水等管道交叉或平行,应对原设计进行变更,采取有效措施进行处理,保证施工过程中不留隐患。 五、其他: 1.严格执行05年8月5日青年东路电缆沟发天然气爆燃事件整改措施,凡进入电缆管沟作业,必须进行气体检测,并留存检测记录。 2.迅速建立电缆管沟易燃易爆气体自动检测报警系统。 3.结合本次事件暴露的问题,各单位尽快制定和完善电缆管沟突发事件应急抢修预案。生技部组织2月底完成。 4. 加强老旧电缆管沟的管理,特别是对老旧电缆管沟的图纸资料进行梳理。结合GIS系统全面开展电缆测绘工作,进一步完善公司电缆路径图。摸清公司资产投保情况。由生技部牵头,营配部配合,召开专题调研会议,4月份完成。 5.进一步加强同燃气公司、电信公司等涉及地下管道部门的交流,实现信息共享。
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讲座到此结束,谢谢大家! 欢迎大家到电缆工区交流指导!
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在110多年前世界首次出现了电力电缆。 1890年,英国开始安装了10KV单相电缆。 1897年上海第一条电缆入地我国开始使用电缆。 我国电力电缆的生产是在20世纪30年代后期开始的,但规模很小。 我省大量使用电缆也是在80-90年代开始,特别是近十年来,随着城市电网改造的进行,截止05年底,全省电缆线路已达5683公里,济南局城网建设近3年电缆数量每年增长速度达30%,截止05年底电缆化率达48%,在国内也比较领先,同时也有一定不利影响。(规模也应探讨)
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传输电能的线路有架空和电力电缆两种。 高压输电导线通过空气绝缘体隔离,大地为地电极,靠绝缘子实现电器绝缘和机械固定。 高压输电电缆通过固体绝缘体隔离后被封闭在接地的金属屏蔽内部。 架空与电缆相比各有其优点:架空导线结构简单,制造方便,造价便宜,施工容易和便于检修。 电缆线路一般埋于土壤敷设于管道、沟道、隧道中,占用地面空间少,受气候(雷电、风雨、盐雾、污秽等)和周围环境条件影响小,供电可靠,安全性高,运行简单方便,维护费用低,市容美观。缺点:投资费用高,是架空线的几倍,电缆故障隐蔽,测试较难,修复时间长。
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油浸纸绝缘电力电缆 油浸纸绝缘电力电缆是以纸为主要绝缘,以绝缘浸渍剂充分浸渍制成的。根据浸渍情况和绝缘结构的不同,油浸纸绝缘电力电缆又可分为下列几种。 (1)普通粘性浸渍纸绝缘电缆:它是一般常用的油浸纸绝缘电缆。电缆的浸渍剂是由低压电缆油和松香混合而成的粘性浸渍剂。 根据结构不同,这种电缆又分为统包型、分相铅(铝)包型和分相屏蔽型。统包型电缆的多线芯共用一个金属护套,这种电缆多用于10kV及以下电压等级。分相铅(铝)包型电缆的每个绝缘线芯都有金属护套。分相屏蔽型电缆的绝缘线芯分别加屏蔽层,并共用一个金属护套。后两种电缆多用于20-35kV电压等级。
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(2)滴干绝缘电缆:它是绝缘层厚度增加的粘性浸渍纸绝缘电缆,浸溃后经过滴出浸渍剂制成。滴干绝缘电缆适用于10kV及以下电压等级和落差较大的场合。
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交联聚乙烯绝缘电缆 交联聚乙烯绝缘电缆是近40年来发展起来的一种新型电缆,使用化学交联法,由低密度聚乙烯与有机过氧化物在高温度下起化学反应,使线形的聚乙烯分子交链成三度空间的网状分子结构的交联聚乙烯,交联结果不仅保留了聚乙烯的优良的电器性能,而且也改善了聚乙烯的弱点。因此在国内外基本取代(济南84年充油02年更换,油纸更换完)油纸电缆。(干式、湿式蒸汽、水平、垂直)
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交联聚乙烯电缆的性能特点: 电缆绝缘是将高压电极与地电极可靠隔离的关键结构,承受工作电压及各种过电压长期作用,因此具有长期稳定性能的绝缘是保证整个电缆完成输电任务的最重要部分。电缆技术的进步主要由绝缘技术的进步所决定。从生产到运行,绝大部分试验测量项目都是针对监测各种绝缘性能为目的的。 交联聚乙烯电缆的主要优点: 作为近年来广泛使用的交联电缆的绝缘,是由单一介质交联聚乙烯(XLPE)构成,它的主要优点是: (1)优良的电气性能:耐电强度高(长期工频击穿强度20~30MV/m,冲击击穿强度40~65MV/m),损耗小(工频时tgδ=0.0002~0.001),介电常数小(2.3~2.5)(注:空气的工频击穿强度为1.7~2.1MV/m,也是局部放电起始场强) (2)耐热性能好(连续工作温度90℃),因而载流量较大; (3)不受落差限制。 因而,对于超高压长距离输电非常有利。
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交联聚乙烯绝缘电缆也有明显的缺点: (1)耐局部放电性能差,受杂质和气隙及水份的影响很大,在这些缺陷处易产生局部电场集中,发生局部放电,造成不可恢复的永久性损坏。 (2)热膨胀系数大,热机械力效应严重。 与充油电缆相比较,交联电缆也存在有一定的缺点: (1)高电压等级的交联电缆的开发时间还不长,国内只有10年左右的历史,国际上也不过二十几年的经验。因此无论在制造工艺上还是运行使用上的技术和经验远不如充油电缆,在理论和实践上都还有一些问题有待解决,其中最重要的带根本性的问题是对其长期运行可靠性和使用寿命的评价至今没有取得一致的结论。 (2)交联聚乙烯作为一种绝缘介质,虽然在理论上具有十分优越的电气性能,但作为制成品的电缆,其性能受工艺过程的影响很大。从材料生产、处理到绝缘层(包括屏蔽层)挤塑的整个生产过程中,绝缘层内部难以避免出现杂质、水分和微孔,且电缆的电压等级越高,绝缘厚度越大,挤压后冷却收缩过程产生空隙的几率也越大。运行一定时期后,由于“树枝”老化现象,使整体绝缘下降,从而降低电缆的使用寿命。
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(3)尽管高压交联电缆本体的绝缘介质具有十分优越的电气性能,但其连接部位(终端和接头)的绝缘品质还是比不上充油电缆附件,特别是一旦终端或接头附件密封不良而受潮后,容易引起绝缘破坏。
所以,交联电缆的生产特别强调纯净,尤其是高压超高压电缆的质量更是由材料的纯净度决定的。对于交联电缆附件,除了结构设计正确合理外,最重要的问题也是清洁问题,尤其是附件所涉及绝缘界面往往是电场易畸变的地方,一但有杂质、气隙等,其绝缘性能会显著下降。透水的问题尚待解决。
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交联聚乙烯绝缘破坏的主要原因,是树枝老化。按树校形成原因,可把树枝分成三类。
第一类称为电树枝。它是由于绝缘内部或绝缘与其他固体接触面间(例如与屏蔽交介面)存在气隙或绝缘内有杂质或屏蔽层有缺陷(突出处、凹陷、不连续)等。对电树枝引发以屏蔽层突出为最甚,杂质、气隙次之。 由于突出、气隙和缺陷引起电场的集中,就会导致绝缘层中薄弱环节局部放电.逐步形成电树枝。这种树枝的特点就是气隙中没有水分,树枝状放电从材料不连续介面(气隙、杂质介面、内外半导电层介面)引发出来,树枝管连续、内空、管壁上有放电产生的碳粒痕迹、分校少而清晰。
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第二类是电化树枝。是由于孔隙中存在含硫或其他化学成份的溶液,例如,电缆敷设在土壤中含有的化学成分,经过电缆的护套和绝缘层到达缆芯表面,与导体材料起化学反应的生成物(亚硫酸铜、硫化物溶液等)。在绝缘层中由于电场的作用,形成树枝状物。电化树枝逐渐发展,最后转化为电通道,致使绝缘击穿。电化树枝呈棕褐色,它比产生电树枝低得多的场强下即可产生。 第三类是水树枝。它是水浸入绝缘层在电场作用下形成的树枝状物,它的特点是引发树枝的空隙含有水份,也是在比发生电树枝低得多的场强下即可发生。树枝管有的大体不连续、管内凝聚有水份,主干树枝较粗、分枝多且密集。
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在电缆结构上的所谓“屏蔽”,实质上是一种改善电场分布的措施。电缆导体由多根导丝绞合而成,它与绝缘层之间易形成气隙,导体表面不光滑,会造成电场集中。在导体表面加一层半导电材料的屏蔽层,它与被屏蔽的导体等电位,并与绝缘层良好接触,从而避免在导体与绝缘层之间发生局部放电。这一层屏蔽,又称为内屏蔽层。
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在绝缘表面和护套接触处,也可能存在间隙,电缆弯曲时,特别是油纸电缆绝缘表面易造成裂纹,这些都是引起局部放电的因素。在绝缘层表面加一层半导电材料的屏蔽层,它与被屏蔽的绝缘层有良好接触,与金属护套等电位,从而避免在绝缘层与护套之间发生局部放电。 屏蔽层的材料是半导电材料,其体积电阻率为10³~106Ω*Μ。油纸电缆的屏蔽层为半导电纸,这种纸是在普通纸中加入了适量胶体碳黑粒子。半导电纸还有吸附离子的作用,有利于改善绝缘电气性能。挤包绝缘电缆的屏蔽层材料是加入碳黑粒子的聚合物。没有金属护套的挤包绝缘电缆,除半导电屏蔽层外,还要增加用铜带或铜丝绕包的金属屏蔽层。这个金属屏蔽层的作用,在正常运行时通过电容电流;当系统发生短路时,作为短路电流的通道,同时也起到屏蔽电场的作用。在电缆结构设计中,要根据系统短路电流的大小,对金属屏蔽层的截面积提出相应的要求。
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外护层是包覆在电缆护套(内护层)外面的保护覆盖层,主要起机械加强和防腐蚀作用。常用电缆的外护层有内护层为金属护套的外护层和内护层为塑料护套的外护层。金属护套的外护层一般由衬垫层、铠装层和外被层三部分组成。衬垫层位于金属护套与铠装层之间,起铠装衬垫和金属护层防腐蚀作用。铠装层为金属带或金属丝,主要起机械保护作用,金属丝可承受拉力。外被层在铠装层外,对金属铠装起防腐蚀作用。衬垫层及外被层由沥青、聚氯乙烯带、浸渍纸、聚氯乙烯或聚乙烯护套等材料组成。根据各种电缆使用的环境和条件不同,其外护层的组成结构也各异。
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近期对IEC502主要修改内容如下: (1)结构方面:取消了以热塑性聚乙烯为基材的绝缘料。 (2)实验方面: (A)对聚氯乙烯绝缘电缆例行试验和型式试验,不再做局部放电试验,而进行对3.6/6KV以上的已丙橡胶和1.8/3KV以上交联聚乙烯电缆做局部放电试验,并将测量局部放电时的电压由原来的1.5U0提高到1.73U0,最大局部放电量由原来的20pC降低至10pC。 (B)取消介损与电压关系的这一试验项目; (C)增加“半导电屏蔽层的体积电阻系数测量”试验项目; (D)增加纵向水分渗透实验和PE护套的收缩试验。 从以上这些更改,主要是针对在使用过程中出现的问题而提高了对局部放电试验要求和增加一些新的项目,这所明对交联电缆的物理机械性能和击穿机理的认识在不断深化。一般情况,对某种绝缘材料的性能了解的愈充分,其工艺愈完善,则实验项目可适当减少。
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(1)导体代号。以L作为铝导体代号,而铜导体代号T可省略。
(2)绝缘层代号。“Z”,纸绝缘;“YJ”,交联聚乙烯绝缘。 (3)护套代号。Q铅护套,L铝护套。 (4)特征代号。表示电缆产品某一结构特征。 例如:分相铅包以F(Fen)表示,不滴流以D(Di)表示,贫乏浸渍以P(Pin)表示,直流电缆以Z(Zhi)表示等等。 (5)外护层代号。外护层代号编制原则是: (A)内衬层结构基本相同,在型号中不予表示。 (B)一般外护层按铠装层和外被层结构顺序,以两个阿拉伯数字表示,每一个数字表示所采用的主要材料。0,无;2,双钢带铠装。 (6)派生代号。表示电缆产品具有某种特性。例如,纵向阻水结构以Z(long)表示。
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U0相同的电缆实际上是同一种电缆,只是用于不同的电压系统中,例如8. 7/10和与8
U0相同的电缆实际上是同一种电缆,只是用于不同的电压系统中,例如8.7/10和与8.7/15,是同一种电缆,根据实际需要而分别用于10kV系统和15kV系统。而6/10与8.7/10则是两种不同的电缆,其绝缘厚度是不同的,对于交联电缆,前者为3.4mm,后者为4.5mm,可根据电力系统中性点接地方式进行选用。 中性点有效接地系统一般选用U0相当于系统相电压的电缆,如10kV系统选用6/10的电缆,35kV系统选用21/35的电缆。而中性点非有效接地系统,一般选用U0比系统相电压高一档的电缆。如10kV系统,选U0为8.7的电缆,35kV系统选用26/35的电缆。其原因是,中性点非有效接地系统在单相接地故障时,三相之间电压关系不变,允许电缆继续运行一定时间,但这时电缆非故障相电压会升高至线电压。所以为保证电缆长期可靠性(寿命)而选择高一档电缆。
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根据电缆绝缘最高允许温度和载流量确定的截面实际上是最小允许导体截面。这时候仅计算初始投资,而没有考虑电缆在经济寿命期间的导体损耗费用。如果增大导体截面,线路损耗费用减少,初始投资增加。但加大导体截面所增加的这部分初始投资,可以从长期运行期间降低的电缆损耗中得到补偿,从而可降低供电总成本,提高电力部门的经济效益。 对电缆的经济截面至今有人误解。有些设计人员和业主认为:在温升不超过标准规定的情况下,电缆的最小截面即为经济截面,这是错误的观点,因为他忽略了电缆本身能耗产生的经济损失。 采用经济导体截面,电缆运行温度要比电缆绝缘允许最高温度低得多,这样可延长电缆线路的使用寿命,提高电缆供电的安全性。
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GB 电缆附件标准 GB/T 额定电压6kV到350kV电力电缆附件试验要求 GB 额定电压26/35kV及以下电缆附件的基本技术要求 GB 电缆附件试验方法 GB 电缆导体压缩和机械连接接头试验方法 GB 电线电缆导体用压接型钢、铝接线端子和连接管
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JB 电缆附件标准 JB6464 额定电压26/35kV及以下电力电缆直通型绕包式接头
JB 额定电压8.7/l0kV及以下电力电缆户内型、户外型瓷套式终端 JB 额定电压8.7/l0kV及以下电力电缆户内型、户外型绕包式终端 JB 额定电压26/35kV及以下电力电缆直通型热收缩式接头 JB 额定电压8.7/l0kV及以下电力电缆直通型热收缩式接头 JB 额定电压8.7/l0kV及以下电力电缆户内型、户外型浇铸式终端 JB 额定电压8.7/l0kV及以下电力电缆直通型浇铸式接头 JB/T 额定电压26/35kV及以下塑料绝缘电力电缆户内型、户外型预制件装配式终端 JB/T 额定电压26/35kV及以下塑料绝缘电力电缆直通型预制件装配式接头
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IEC 电缆附件标准 IEC 额定电压lkV(Urn=1.2kV)到30kV(Urn=36kV)挤包绝缘电力电缆及附件第4部分:额定电压1kV(Urn=1.2kV)到30kV(Urn=36kV)电缆附件试验要求 IEC 额定电压18/30kV及以下纸绝缘金属护套电缆(带有铜或铝导体,但不包括压气和充油电缆)第1部分:电缆及附件试验 IEC61442 额定电压6kV(Urn=7.2kV)到30kV(Urn=36kV)电力电缆附件试验方法
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导体连接良好。电缆导体必须和出线接梗、接线端子或连接管有良好的连接。连接点的接触电阻要求小而稳定。与相同长度,相同截面的电缆导体相比,连接点的电阻比值,应不大于1,经运行后,其比值应不大于1.20。
电缆终端和电缆接头的导体连接试样,应能通过导体温度比电缆允许最高工作温度高5℃的负荷循环试验,并通过Is短路热稳定试验。
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绝缘可靠。要有满足电缆线路在各种状态下长期安全运行的绝缘结构,并有一定的裕度。
在电缆终端和接头处,由于电缆金属护套和屏蔽层断开,使得电场分布比电缆本体复杂得多。图3-1是电缆终端电场分布图。在电缆终端存在着轴向应力,即电场有着电缆长度方向分布的不均匀的分量。在导体和金属护套处电场比较集中,而且靠近金属护套边缘处的电场强度最大。因此,在电缆终端和接头中,要应用应力锥、反应力锥或应力管,来控制轴向应力。 电缆接头必须有足够的增绕绝缘厚度,应力锥上端至导体露出部分的距离,即内绝缘距离必须满足设计要求。电缆终端的内绝缘和外绝缘配合,包括电气强度配合和相互之间位置的配合,必须恰到好处,使内外绝缘均匀分布。敞开式终端要有上下屏蔽罩,在工作电压下,高压端和接地端之间不应出现电晕放电。 电缆终端和电缆接头的试样,应能通过交、直流耐压试验、冲击耐压试验和局部放电等电气试验。户外终端还要能承受淋雨和盐雾条件下的耐压试验。
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密封良好。要能有效地防止外界水分或有害物质侵入绝缘,并能防止绝缘剂流失。终端和接头的密封结构,包括壳体、密封垫圈、搪铅和热缩管等,在安装过程中,必须仔细检查,做到一丝不苟。避免由于密封不良,而导致在运行中发生故障。采用密封垫圈的装配部位,如金属法兰、壳体和套管的平面或凹槽等,必须符合工艺要求,并进行抽样密封试验。金属铸造件应全部进行密封试验。塞止接头和过渡接头内部,必须有隔断油路的密封部件,对其试样应进行堵油试验。 足够的机械强度。电缆终端和接头,应能承受在各种运行条件下所产生的机械应力。终端的瓷套管和各种金具,包括上下屏蔽罩、紧固件、底板及尾管等,都应有足够的机械强度。对于固定敷设的电力电缆,其连接点的抗拉强度应不低于电缆导体本身抗拉强度的60%。
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所用材料一般为以聚乙烯及乙丙橡胶等多种材料组分的共聚物组成。
(A)主要采用应力管处理应力集中问题。 (B)主要优点是轻便、安装容易、性能尚好。价格便宜。 应力管是一种绝缘电阻率适中(107~108Ω·m),介电常数较大(25~30)的特殊电性参数的热收缩管,利用电气参数强迫电缆绝缘屏蔽断口处的应力疏散成沿应力管较均匀的分布。这一技术只能用于35kV及以下电缆附件中。因为电压等级高时应力管将发热而不能可靠工作。
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要保证应力管的电性参数必须达到上述标准规定值方能可靠工作。
另外注意用硅脂填充电缆绝缘半导电层断口出的气隙以排除气体。 交联电缆因内应力处理不良时在运行中会发生较大收缩,因而在安装附件时注意应力管与绝缘屏蔽搭盖不少于20mm,以防收缩时应力管与绝缘屏蔽脱离。 热收缩附件因弹性较小,运行中热胀冷缩时可能使界面产生气隙,因此密封技术很重要,以防止潮气浸入。
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所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。 主要采用几何结构法即应力锥来处理应力集中问题。 其主要优点是材料性能优良,安装更简便快捷,不动火。 弹性好,使得界面性能得到较大改善,是近年来中低压以及高压电缆采用的主要形式。价格较贵。 其使用中关键技术问题是: 附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求。 另外也需采用干硅脂润滑界面易于安装同时填充界面的气隙。 预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用,有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。
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所用材料一般冷缩(预制)式附件。 冷缩(预制)式附件一般采用几何结构与电气参数结合法来处理应力集中问题。 与预制式附件一样,材料性能优良、不动火、弹性好,使得界面性能得到较大改善,也是近年来中低压以及高压电缆采用的主要形式; 其最大特点是安装工艺更方便快捷,安装到位后,其工作性能与预制式附件一样。价格较贵。 其使用中关键技术问题与预制式附件相同。
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(A)热收缩绝缘管(简称绝缘管)。作为电气绝缘用的管形热收缩部件。
(B)热收缩半导电管(简称半导电管)。体积电阻系数小于103cm的管形热收缩部件。 (C)热收缩应力控制管(简称应力管)。具有相应要求的介电系数和体积电阻系数、能缓和电缆端部和接头处电场集中的管形热收缩部件。 (D)热收缩耐油管(简称耐油管)。对使用中长期接触的油类具有良好耐受能力的管形热收缩部件。
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(E)热收缩护套管(简称护套管)。作为密封,并具有一定的机械保护作用的管形热收缩部件。
(F)热收缩相色管(简称相色管)。作为电缆线芯相位标志的管形热收缩部件。 (G)热收缩分支套(简称分支套)。作为多芯电缆线芯分开处密封保护用的分支形热收缩部件,其中以半导电材料制作的称为热收缩半导电分支套(简称半导电分支套)。 (H)热收缩雨裙(简称雨裙)。用于电缆终端,增加泄漏距离和湿闪络距离的伞形热收缩部件。 (I)热熔胶。为加热熔化素占合的胶和材料,与热收缩部件配用,以保证加热收缩后界面紧密秸合,起到密封、防漏和防潮作用的胶状物。 (J)填充胶。与热收缩部件配用,填充收缩后界面结合处空隙部的胶状物。
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(A)这种电缆附件采用经过精确设计计算的应力锥控制电场分布,并在制造厂用精密的橡胶加工设备一次注橡成型。因此,它的形状和尺寸得到最大限度的保证,产品质量稳定,性能可靠,现场安装十分方便。与绕包型、热缩型等现场制作成型的电缆附件比较,安装质量更容易保证,对现场施工条件、接头工作人员素质等的要求较低。 (B)硅橡胶的主链是由硅一氧(Si-O)键组成的,它是目前工业规模生产的大分子主链不含碳分子的一类橡胶,具有无机材料的特征,抗漏电痕迹性能好,耐电晕性能好(耐电晕性能接近云母),耐电蚀性能好。 (C)硅橡胶的耐热、耐寒性能优越,在-80~250℃的宽广的使用范围内电性能、物理性能、机械性能稳定。其次硅橡胶还具有良好的憎水性,水分在其表面不形成水膜而是聚集成珠,且吸水性小于0.015%,同时其憎水性对表面灰尘具有迁移性,因此抗湿闪、抗污闪性能好。另外硅橡胶的抗紫外线、抗老化性能好。因此硅橡胶预制型附件能运用于各种恶劣环境中,如极端温度环境、潮湿环境、沿海盐雾环境、严重污秽环境等。 (D)常温下,硅橡胶体积电阻率为 cm,介电常数 ,介质损耗角正切10-3以下,而且在0--250℃范围内参数几乎均不受温度变化的影响。
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(E)硅橡胶的弹性好,它的分子结构使它具有很低的玻璃化温度和结晶温度。如前所说它的耐寒性使它即使在低温下也具有很好的弹性。这个性能对电缆附件来说非常重要。良好的弹性加上硅橡胶预制型附件与电缆绝缘采用过盈配合,这样就能保证附件与电缆界面上有足够的作用力使内界面紧密配合。众所周知,界面的绝缘强度与界面上的压紧力呈指数关系,压紧力越大,界面的绝缘强度越高。 由于电缆与电缆附件的界面结合紧密可靠(橡胶弹性好),不会因为热胀冷缩而使界面分离形成空隙或气泡。与热缩型电缆附件比较,由于热缩材料没有弹性,靠热熔胶与电缆绝缘表面秸合,运行时随着负荷变化而产生的热胀冷缩会使电缆与电缆附件的界面分离而产生空隙或气泡,导致内爬电击穿。此外,热缩附件安装后如果电缆揉动、弯曲可能造成各热缩部件脱开而引起局部放电的问题,预制型附件安装后完全可以揉动、弯曲,而几乎不影响其界面特性。 (F)硅橡胶的导热性能好,其导热系数是一般橡胶的二倍。众所周知,在电缆附件内有两大热源,其一是导体电阻(包括导体连接的接触电阻)损耗,其二是绝缘材料的介损。它们将影响附件的安全运行和使用寿命。硅橡胶良好的导热性能有利于电缆附件散热和提高载流量,减弱热场造成的不利影响。
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如交联聚乙烯电缆导体进水,应马上采取措施。交联聚乙烯电缆进水后,在电场的长期作用下会引起水树枝现象,最终造成交联电缆绝缘击穿。
现场可采用氮气或者是相对湿度小于50%的干燥空气作为干燥介质进行交联电缆去潮处理。 交联电缆去潮处理的具体方法如下所述: (1)根据资料和现场的实际情况,判断水分的分布情况。 (2)在水分最多的地方锯断电缆,并将电缆尽量放低,使水能够自然流淌。 (3)待水自然流失后,采用真空去潮工艺。 真空去潮工艺为:①在一端用压缩的干燥流动介质强制灌人导体,通过干燥介质吸收电缆导体中的水分和潮气;②为了加强介质的流动性能,可在另一端采用抽真空的工艺。真空度保持在在 Pa,持续时间应大于8h;③检验去潮效果,可用变色硅胶遇潮变色的方法,④合格标准:变色硅胶应在5min内不变色。
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我国标准化工作的基本原则是采用IEC标准。最近各个电压等级的交联电缆的IEC标准都已出版了最新版本(IEC ,IEC ,IEC ),相应的国家标准也已于2002年出版。 目前,对于交联电缆来说,一但投入运行后,不仅监测方法上存在不足,而且出现故障时,大多数为高阻和闪络性故障,故障探测难度也比油纸电缆大得多。因此,使用高质量的电缆产品是确保交联电缆运行可靠性,并达到预期的使用寿命的最根本的途径。国外发达国家对电缆的质量要求,用了非常形象的语言“遗忘工程(Forgetit)”来表达,意思是说,电缆一但投入运行后,就不用再管它了。当然,不管它的前提是,它能可靠运行并达到预期的使用寿命。要实现这一点,唯一的途径是使用高质量的电缆产品。为此,新的IEC ,IEC ,IEC 标准及相应的国家标准修订稿(待出版)已将交联电缆的有关试验指标做了进一步的提高,体现在以下方面:
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A、局部放电性能指标更加严格: 中低压电缆:出厂试验中,由原来的1.5U0,局部放电量不大于20pC,改为1.73U0,局部放电量不大于10pC;型式试验中,由原来的1.5U0,局部放电量不大于20pC,改为1.73U0,局部放电量不大于5pC; 高压电缆:出厂试验中,仍为1.5U0,局部放电量不大于10pC;型式试验中,仍为1.5U0,局部放电量不大于5pC; • 超高压电缆:出厂试验中,规定为1.5U0,在10pC或更低背景噪声的灵敏度下无可分辨的局部放电;型式试验中,规定为1.5U0,在5pC或更低背景噪声的灵敏度下无可分辨的局部放电; 一些先进国家如德国、瑞士的局部放电试验指标达到2U0下5pC,美国的局部放电试验指标达到3U0下5pC,4U0下10pC等。 从理论上说,据日本的研究报道,含微孔尺寸达400μm的中低压电缆,1.5U0下的局部放电量为3pC,2U0下的局部放电量为4.6pC。如果按原标准1.5U0下局部放电量为20pC的出厂试验指标考核,就可能将含尺寸达700μm微孔的电缆作为合格品出厂。因此,上述局部放电性能指标的改变及新规定,于其说是对电缆绝缘品质的要求,不如说是对检测系统的要求。这一局部放电量检测指标水平,也只是保证交联电缆的品质的最基本的必要要求。为保证交联电缆的长期性能(30年以上的安全运行寿命),在这一局部放电量检测指标水平下,应无可分辨的局部放电。实际上,对于品质好的交联绝缘电缆来说,在1.5U0甚至2.5U0时,在上述灵敏度下均无可分辨的局部放电。通常所给出的试验数据,往往是测试系统的背景噪声水平。当然,品质差的电缆,局部放电量往往很大,一般达到数十pC甚至更大。关键问题是如何提高局部放电检测系统的灵敏度,以及如何准确判断所测局部放电信号的性质,即是电缆试品本身的放电,还是检测系统中其他部位的放电。可以说,要制造出满意的交联绝缘电缆产品,除了先进可靠的生产线外(这是最根本的要求),先进可靠的检测设备是最重要的保证。
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B、耐压试验指标也更加严格: 中低压电缆:出厂试验中,由原来的2.5U0改为3.5U0。型式试验中,由原来的3U0,4h,由原来的3U0,4h,改为4U0,4h。 超高压电缆:出厂试验中,工频耐压试验采用延长时间来提高要求;抽样试验中,增加了雷电冲击试验;型式试验中,仍除保留了传统的试验项目;但最重要的是,为了考核超高压电缆系统长期性能,专门增加了一个定义为预鉴定试验(Proqualificationtest)的项目,即通常所说的高场强热循环试验,其主要内容是:在1年期间,连续施加1.7倍额定运行电压,同时对电缆线路进行至少8h加热和至少16h冷却的循环,加热时使导体温度达到运行温度90~95℃至少2h,共至少进行180个循环。1年的高场强热循环试验结束后,对整个试验电缆线路,或从试验电缆线路上取有效长度不少于30m的电缆,进行雷电冲击耐压试验。最后对全部试品进行检查,无潮气侵入,无泄漏,无腐蚀等。上述试验全部通过后,才算预鉴定试验合格,认为才能安全地投入商业运行。
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C、绝缘微孔杂质几半导体屏蔽微孔及突起的检测更加严格:
对绝缘微孔杂质及半导体屏蔽微孔及突起的检测,虽然IEC标准未要求,但我国参照美国AEIC标准作为型式试验项目列入了国家标准,而美国和日本等先进国家的标准还将这些检测项目列作出厂试验项目。新版的AEIC标准及相应的国家标准修订稿,对绝缘微孔杂质及半导体屏蔽微孔及突起的尺寸要求又提高了,其中如110kV级的电缆,原来要求应无大于76μm的微孔,提高为无大于50μm的微孔,其他指标也都相应提高,这里不一一列举。由此可见,绝缘微孔杂质及半导体屏蔽微孔及突起,对于交联电缆绝缘的重要程度。实际上,交联电缆产品(电缆本体及其附件)的质量水平特别是其长期性能,本质上是由绝缘材料及其生产成电缆成品后的绝缘内微孔杂质及半导体屏蔽微孔及突起的尺寸决定的。根据日本的有关试验研究报道,对于22kV的交联电缆,当微孔尺寸大于10μm时,工频击穿电压开始下降,当微孔杂质尺寸大于100μm时,工频击穿电压下降了一半以上;半导电层表面的突起,对工频击穿电压下降的影响要大得多。
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D、敷设安装后的试验更加强调交流耐压试验
国内外均已达成共识,对于交联电缆线路,敷设安装后的试验,应优先采用交流试验方法,尽量避免采用从油纸绝缘电缆试验方法套用过来的直流耐压试验。 但考虑到实际操作性,对于新敷设安装后的中低压交联电缆,仍然保留了直流耐压试验,而预防性试验已取消; 对于高压电缆,将原来的“直流方法,交流方法”的选择顺序,改为“交流方法,直流方法”的顺序,即强调优先采用交流试验方法; 对于超高压电缆,只允许采用交流试验方法,即20Hz到300Hz的交流电压,根据实际情况在1.1~1.7U0选择。另外,还增加了一项选择,如果供需双方达成协议,可以采用电缆附件的安装质量保证程序和外护层直流耐压试验代替主绝缘的交流耐压试验,从这个意义上可以看出,电缆及其附件的生产及敷设安装过程的工作质量,是保证获得高品质及长期可靠运行的电缆线路的根本保证。这时的试验,只能起到相对次要作用,对粗大缺陷才能检查出来,而无法了解其较小缺陷,更不能保证和改变电缆线路的长期可靠运行性能。
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电缆本体只是电缆线路的一部分,电缆附件是电缆线路必不可少的组成部分,没有附件则电缆是无法工作的。完成输电任务的是由电缆及附件组成的电缆线路整体。由于交联电缆的热机械性能和内应力性能特点,在电缆本体及其附件的部件制造及敷设安装中,特别要注意它们之间的配合,因此新的标准,特别是超高压电缆,强调了电缆线路整体的试验,除了型式试验要求外,新增加的预鉴定试验正是这一要求的具体体现。
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(直流电阻,绝缘电阻,直流耐压(泄露电流))
油纸电缆试验项目仍为绝缘电阻测试和直流耐压及泄露电流测量。理论和实践已证明这些方法对油纸电缆是行之有效的。 油纸绝缘结构是由油纸与油膜组成的复合结构。油纸的介电常数约为3.5,油膜的介电常数约为2.1,油纸的电阻率约为1015Ω·m,油膜的电阻率约为1014Ω·m。在交流电压作用下,油纸与油膜按介电常数反比分配电压,显然耐压强度高的油纸承受了较低电压,而耐电强度低的油膜反而承受了较高的电压,这样的分压对整绝缘是不利的。 而在直流电压下,油纸与油膜按电阻率正比分配电压,显然耐电强度高的油纸承受较高的电压而耐电强度低的油膜则承受较低的电压,这种电压分配对整个绝缘是有利的。所以油纸绝缘电缆可以长期承受比交流高5~6倍的直流电压,既能击穿有缺陷的绝缘而又不会损伤良好的绝缘。特别是同时还可以泄露电流,可以更细致地了解绝缘性能的情况。 根据IEC及GB12976,试验电压均以U0(分相屏蔽)或(U0+U)/2(有统包绝缘)为基准,对试验电压值作了调整,比用U表示更为合理。油纸电缆tanδ测试,特别适用于整体性缺陷,如生产中干燥不够,运行中进潮等,但测试相对复杂,现场干扰较多。
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(直流电阻,绝缘电阻,直流耐压(泄露电流),护层绝缘电阻)
目前交联电缆的使用数量成倍增长,而安装后及运行中的交联电缆线路的试验监测方法仍是国内外未能解决的技术课题。目前国际电工委员会IEC推荐的安装后交联电缆线路的试验方法是:对于新安装的电缆线路,a、交流耐压试验,1.73U0,5min或U0,24h,或b、直流耐压试验,4U0(高压电缆为3U0),15min。我国交接试验标准GB 也规定直流耐压4U0,15min。 实际上,实际经验和理论分析已表明,直流耐压试验对交联电缆会造成累积损伤效应,这是因为交联聚乙烯绝缘的绝缘电阻非常高,在进行直流耐压时,在杂质或缺陷处易于积累空间电荷而又不易于泄露掉,当电缆试验中发生击穿或在试验完成后放电过程中(未经大电阻放电时),空间电荷瞬间释放,会形成很强的冲击电流,对绝缘造成新的不可恢复性损坏。而且每次试验都会累积损伤,造成电缆过早击穿。而且,交联电缆泄露电流往往小于1μA,现场测试不容易测准,不如油纸电缆那样有效。因此,1996年新颁布的电气设备预防性试验规程,原则上已取消了直流耐压试验,只是在新作终端或接头后才作,其目的是为了检验终端或接头的制作质量,相当于交接试验,试验电压也是参照IEC60502及IEC60840标准的原则,规定为4.2U0或3U0。而且对泄露电流也不考虑不平衡系数。泄露电流仍然作为一种参考指标,不作为是否投入运行的判据。
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今后国内外均会以开发交流试验方法为主。目前为了弥补运行中交联电缆缺乏有效有监测方法上的不足,新的IEC标准60502已将交联电缆的试验标准提高了,以提高电缆产品存今后运行中的可靠性。其中,出厂试验中局部放电指标由原来的1.5U0,20Pc,改为1.73U0,10Pc;交流耐压试验由原来的2.5U0改为3.5U0。可见,对于使用交联电缆来说,选择高质量的产品是至关重要的,否则一但投入运行后,不仅监测方法上存在不足,而且出现故障时,大多数为高阻和闪络性故障,故障探测难度也比油纸电缆大得多。 目前,为了满足现场大量交联电缆运行性能监测的需要,新的预防性试验规程中增加一些新的项目。其出发点是考虑到当前交联电缆损坏多数为外力破坏,绝缘老化问题还为时过早,如果能监测电缆的护套及屏蔽层无故障损坏,则应该认为电缆的主绝缘也未受到破坏。因此新的项目都是检测主绝缘以外部分的性能的。 新增加的主要内容有: A、测量外护套及内衬层气的绝缘电阻,测量值如果低于0.5MΩ/km,则可能有破坏进水的可能;
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B、这时再测量铜屏蔽与铠装钢带间是否出现的电极电位来判断电缆是否已进了水。因为地下水是一种电解质铜与镀锌钢带在有水的情况下会形成原电池,产生约IV的电极电位。或者也可用万用表轮换测量铠装对地或铠装对铜屏蔽层的绝缘电阻,因为如果有原电池的存在,则会使正反两次测得的绝缘电阻值有较大差别,也能说明电缆是否破损进水。外护套破坏不一定要立即修理,但内初层破损进水后,水分直接与电缆芯接触并可能会腐蚀铜屏蔽层,一般应尽快检修。 C、另外,新规程还规定,为了完成上述这些新检测项目,同时也为今后开展各种在线检测取信号的方便,新的交联电缆附件安装制作时,应将电缆的铜屏蔽和铠装的接地分别引出,在接地点再固定在一起而且应能分别打开,以满足所要求的各项检测的需要。 D、另外一项是测量导体和铜屏蔽层的直流电阻,并监测两者之比值。若发现比值变大或变小,可分别说明铜屏蔽层可能因进潮而受到腐蚀,或主导体接头有接触不良的问题。
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从非破坏性、有效性及可行性方面来分析,只要选择合适的耐压电压值,都可以做到对良好的绝缘不造成损坏。关键是在选择的电压值下,是否能有效地检出电缆的缺陷部分,如果耐压通过,等效的工频耐受电压或寿命是多少等问题,最后是试验设备是否可行经济。 首先,可以认为,由于工频谐振耐压试验是直接检测电缆线路实际所承受同类型的工作电压的性能,其等效性是不言而喻的。能否对电缆缺陷检出,实际上与缺陷在工频下发展特性有关,能耐受较高工频电压的缺陷,在较低电压下应能按寿命曲线预测其大概的残余寿命。如果能加上检测一些定量参数,如局部放电、介损等,该方法就是较好的方法,其不足是设备容量仍然较大,笨重,但如果能造成出组合型便于搬运的形式,仍是一种较好的选择。
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据报道,超低频(0.1Hz)耐压法,特别是加上可以同时测量相应的介损参数后,使该方法具有一定的吸引力。国外主要是德国采用较多,而且在VPS标准02981/1已有建议。国内宝钢和广州也有使用经验报道。认为其主要优点是设备容量较小,适当的电压值(如3U0)对电缆是无损的,可对电缆进行老化分析和绝缘状态诊断。当然,0.1Hz与50Hz仍存在一个等效性问题,当然,这需要积累一定的实测数据后才能得到更好的等效关系。
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振荡波冲击电压法,也是国际大电网推荐过的方法之一,在针板试样上试验结果表明其特点是能有效地检测缺陷,和50Hz试验结果一致,设备简单便宜,没有电压限制。但也存在着多少次振荡冲击及电压多高才能与50Hz耐压等效问题,也需要实测数据积累问题。 总之,非工频交流试验方法,在国内使用的还不多,还需要摸索经验积累数据,而工频交流耐压法(谐振法)已在国内一些地方采用,特别是高压超高压电缆更是采用工频交流耐压。二滩水电站500kV聚乙烯电缆验收试验就是由武汉高压研究所进行的工频谐振耐压试验完成。实际上,从IEC国际标准的趋势看也是采用交流试验法,至少优先选择交流试验法。
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直流分量法 研究表明,当运行中的电缆绝缘被施加工频电压时,如果绝缘中有水树枝(潮气浸入绝缘层后,在电场作用下,绝缘中形成树状物的现象),在交流的负半周下,树枝放电向绝缘中注入负电荷;而在正半周下,正电荷的注入仅仅中和了一部分负电荷,以致使绝缘中仍保留有负电荷。这样,在长时间交流工作电压的正负半周的反复作用下,水树枝的前端所积聚的负电荷将逐渐向对方漂移,这就有点象整流作用。由于“整流作用”,流过电缆接地线的充电电流(交流)便含水量有微弱的直流成分。检测出这种直流成分即可进行水树劣化诊断。交流击穿电压与直流分量之间存在相关关系。直流分量愈大,交流击穿电压往往愈低。直流分量的在线监测回路包括保护装置、低通滤波装置、微电流测试仪和记录仪。 直流分量法是一种新方法,虽然测量仪器较为简单,操作简便,但还存在一系列问题,如直流分量电流过小,极易受各种干扰影响等,尚待进一步探讨。
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直流电压重叠法 利用接地的电压互感器TV的一次中性点加进低直流电源(例如50V),将此直流电流叠加在电缆绝缘原已施加的交流电压上,然后测量通过电缆绝缘层的微弱的直流电流(10-9A级)或其绝缘电阻。 日本目前采用的判断标准如表所示: 测量对象 测量值(kΩ) 评价 处理 本体绝缘电阻 1000以上 良好 继续使用 100~1000 轻注意 <100 >10 中注意 继续使用,但警戒 准备更换 <10 重注意 更换电缆 护层绝缘电阻 >1000 <1000 不良 继续使用,但对不良 的部分要修理
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tgδ检测法 将电缆上所施加的电压信号由分压器引入测量器,并将充电电流由安装在地线上的电流互感器也引入测量器,在自动平衡电路内检测上述信号的相位差,即可测量出介质损失角正切tgδ以及电容C。根据tgδ和C进行绝缘劣化判断。这个方法既适用于单芯电缆,也适用于三芯电缆。 日本的判断标准如表所示。 等级 标准 判断 a <0.2% 良好 b 0.2%~0.5% 发生水树枝 c >0.5% 发生水树枝多,进展期耐压显著降低
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局部放电在线检测技术简介 交联电缆绝缘性能中局部放电性能中局部放电性能是最重要的,能最有效地反映绝缘的状态。但其检测技术也是最难的,主要在于被测信号小,因而,相对而言,各种干扰就多。用传统的方法在工厂实验室屏蔽厅内才能有效实现交联电缆的局部检测,而在运行中电缆线路上几乎无法实现。人们主要从两方面开发运行中电缆局放检测技术,一方面是交联电缆从局部信号本身特性考虑,如频谱特性,开发了高频分量法在线检测技术。另一方面从干扰信号处理技术研究。如将采集到的包含各种干扰的放电信号进行数字处理,如采用付氏变换进行频谱分析,近年来还有采用小波理论及分形理论进行数学处理,但均未能到实用阶段。
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