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煤矿交联电缆接头故障原因及对策 - 无图版
sanewcable --- 2010-12-15 09:34:55
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随着科技的进步，阻燃型交联塑料电缆已取代油浸纸绝缘电缆，广泛应用于煤矿6～lOkV高压动力线路。在线路中交联电缆的接头和附件的完好状况对煤矿机电设备安全、经济、可靠运行和供电安全影响很大。交联电缆由于载流能力强，电流密度大，对导体连接质量要求更为严格。特别是6～lOkV电动机电缆，各种接头将经受很大的热应力和较高激烈程度与持续时间的短路电流的影响。
一、交联电缆接头常见故障原因
由于电缆附件种类、形式、规格较多，质量参差不齐，施工人员技术水平高低不等，电缆接头运行方式和条件各异，致使交联电缆接头发生故障的原因各不相同。由于交联电缆允许运行温度高，因此，接头连接处接触电阻过大使温升加快，促使接头的氧化膜加厚，又使接触电阻更大，温升更快。如此恶性循环，使接头的绝缘层破坏，形成相间短路，引起爆炸烧毁。造成接触电阻增大的原因如下。
1.工艺不佳
(l)连接金具接触面处理不佳。无论是接线端子或连接管，由于生产或保管的条件影响，管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在，特别是铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜，使铝导体的连接要比铜导体的连接麻烦，工艺技术的严格性也要高得多。造成连接(压接、焊接和机械连接)发热的主要原因除机具、材料性能因素外，关键是工艺技术和责任心。施工人员不了解连接机理，没有严格按工艺要求操作，就会造成连接处达不到电气和机械强度。运行证明当压接金具与导线的接触表面愈清洁，在接头温度升高时，所产生的氧化膜就愈薄，接触电阻就愈小。
(2)导体损伤。交联电缆绝缘层强度较大剥切困难，环切时如用电工刀划切，有时干脆用钢锯环切深痕，往往掌握不好而使导线损伤。剥切完毕虽然不很严重，但在线芯弯曲和压接蠕动时，会造成受伤处导体损伤加剧或断裂，压接完毕不易发现，因截面减小而引起发热严重。
(3)导体连接时线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求压接金具孔深加5mm，但因产品孔深不标准，易造成剥切长度不够，或因压接时串位使导线端部形成空隙，仅靠金具壁厚导通，致使接触电阻增大，发热量增加。
2.压力不够
有些资料的制作接头工艺及标准图中只提到电缆连接时每端的压坑数量，而没有详述压接面积和压接深度。施工人员按要求压够压坑数量，效果如何无法确定。不论是哪种形式的压力连接，接头接触电阻的大小与接触力的大小和实际接触面积的多少有关，与使用压接工具的出力吨位有关。造成导体连接压力不够的主要原因如下
(1)压接机具压力不足。近年来，压接机具生产厂家较多，管理混乱，没有统一的标准，特别是近年生产的机械压钳，压坑不仅窄小，而且压接到位后上下压模不能吻合。还有一些厂家使用的是国外类型压钳，由于执行的是国外标准，与国产导线标称截面不适应，压接质量难保证。
(2)连接金具空隙大。现在交联电缆接头多数单位使用的连接金具，还是油纸电缆按扇型导线生产的端子和压接管。从理论上讲圆型和扇型线芯的有效截面是一样的，但从运行实际比较，二者的压接效果相差甚大。由于交联电缆导体是紧绞的圆型线芯，与常用的金具内径有较大的空隙，压接后达不到足够的压缩力，由于接触电阻与施加压力成反比，因此导致接触电阻增大。
(3)假冒伪劣产品质量差。假冒伪劣金具不仅材质不纯，外观粗糙，压后易出现裂纹，而且规格不准，有效截面与正品相差很大，达不到压接质量要求，在正常情况下运行发热严重，负荷稍有波动必然发生故障。
3.截面不足
将交联电缆与油纸电缆的允许载流量，在环境温度为25℃时进行比较，ZQ2-3x240油纸铜芯电缆允许载流量为420A，YJV22-3x150交联铜芯电缆允许载流量为476A，因此，可替代ZQ2-3x240油纸铜芯电缆。前者可用后者替代。如果交联3x150为铝芯电缆，其载流量为364A，而油纸3x240铝芯电缆的载流量才320A，超出44A，两者允许载流量基本相同，或者说l50mm2交联电缆应用240mm2的金具连接才能正常运行。可见连接金具截面不足也是交联电缆接头发热严重的一个重要原因。
4.散热不好
对于绕包式接头和各种浇铸式接头，其绝缘较电缆交联绝缘层为厚，而且外壳内还注有混合物，就是最小型式的热缩接头，其绝缘和保护层还比电缆本体增加一倍多。这样无论何种型式的接头均存在散热问题。现行各种接头的绝缘材料耐热性能较差，J-20橡胶自粘带正常工作温度不超过75℃，J-30也才达90℃，热缩材料的使用条件为-50—lOO℃。当电缆在正常负荷运行时，接头温度可达lOO℃;当电缆满负荷时，电缆芯线温度达到90℃，接头温度会达140℃左右;当温度再升高时，接头处的氧化膜加厚，接触电阻随之加大，经一定的通电时间，接头的绝缘材料碳化为非绝缘物，导致故障发生。
二、提高交联电缆接头质量的对策
(1)选用技术先进、工艺成熟、质量可靠、能适应所在环境和条件的电缆附件。对假冒伪劣产品必须坚决抵制，对新技术、新工艺、新产品应重点试验，不断总结提高，逐年逐步推广应用。
(2)采用材质优良、规格与截面符合要求，能安全可靠运行的连接金具。对于接线端子，应尽可能选用堵油型，因为这种端子一般截面较大，而且能有效解决防潮密封。连接管应采用紫铜棒或l#铝车制加工，规格尺寸应同交联电缆线芯直径配合为好。近年长沙和沈阳电缆厂附件厂提供的交联电缆接头用压接管，使用效果较好。
(3)选用压接吨位大、模具吻合好、压坑面积足、压接效果能满足技术要求的压接机具。做好压接前的界面处理，并涂敷导电膏。
(4)培训技术有素、工艺熟练、工作认真负责、能胜任电缆施工安装和运行维护的电缆技工。提高施工人员对交联电缆的认识，增强对交联电缆附件特性的了解，改进工艺，制定施工规范，加强质量控制.保证安全运行。
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一、交联电缆接头常见故障原因
由于电缆附件种类、形式、规格较多，质量参差不齐，施工人员技术水平高低不等，电缆接头运行方式和条件各异，致使交联电缆接头发生故障的原因各不相同。由于交联电缆允许运行温度高，因此，接头连接处接触电阻过大使温升加快，促使接头的氧化膜加厚，又使接触电阻更大，温升更快。如此恶性循环，使接头的绝缘层破坏，形成相间短路，引起爆炸烧毁。造成接触电阻增大的原因如下。
1.工艺不佳
(l)连接金具接触面处理不佳。无论是接线端子或连接管，由于生产或保管的条件影响，管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在，特别是铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜，使铝导体的连接要比铜导体的连接麻烦，工艺技术的严格性也要高得多。造成连接(压接、焊接和机械连接)发热的主要原因除机具、材料性能因素外，关键是工艺技术和责任心。施工人员不了解连接机理，没有严格按工艺要求操作，就会造成连接处达不到电气和机械强度。运行证明当压接金具与导线的接触表面愈清洁，在接头温度升高时，所产生的氧化膜就愈薄，接触电阻就愈小。
(2)导体损伤。交联电缆绝缘层强度较大剥切困难，环切时如用电工刀划切，有时干脆用钢锯环切深痕，往往掌握不好而使导线损伤。剥切完毕虽然不很严重，但在线芯弯曲和压接蠕动时，会造成受伤处导体损伤加剧或断裂，压接完毕不易发现，因截面减小而引起发热严重。
(3)导体连接时线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求压接金具孔深加5mm，但因产品孔深不标准，易造成剥切长度不够，或因压接时串位使导线端部形成空隙，仅靠金具壁厚导通，致使接触电阻增大，发热量增加。
2.压力不够
有些资料的制作接头工艺及标准图中只提到电缆连接时每端的压坑数量，而没有详述压接面积和压接深度。施工人员按要求压够压坑数量，效果如何无法确定。不论是哪种形式的压力连接，接头接触电阻的大小与接触力的大小和实际接触面积的多少有关，与使用压接工具的出力吨位有关。造成导体连接压力不够的主要原因如下
(1)压接机具压力不足。近年来，压接机具生产厂家较多，管理混乱，没有统一的标准，特别是近年生产的机械压钳，压坑不仅窄小，而且压接到位后上下压模不能吻合。还有一些厂家使用的是国外类型压钳，由于执行的是国外标准，与国产导线标称截面不适应，压接质量难保证。
(2)连接金具空隙大。现在交联电缆接头多数单位使用的连接金具，还是油纸电缆按扇型导线生产的端子和压接管。从理论上讲圆型和扇型线芯的有效截面是一样的，但从运行实际比较，二者的压接效果相差甚大。由于交联电缆导体是紧绞的圆型线芯，与常用的金具内径有较大的空隙，压接后达不到足够的压缩力，由于接触电阻与施加压力成反比，因此导致接触电阻增大。
(3)假冒伪劣产品质量差。假冒伪劣金具不仅材质不纯，外观粗糙，压后易出现裂纹，而且规格不准，有效截面与正品相差很大，达不到压接质量要求，在正常情况下运行发热严重，负荷稍有波动必然发生故障。
3.截面不足
将交联电缆与油纸电缆的允许载流量，在环境温度为25℃时进行比较，ZQ2-3x240油纸铜芯电缆允许载流量为420A，YJV22-3x150交联铜芯电缆允许载流量为476A，因此，可替代ZQ2-3x240油纸铜芯电缆。前者可用后者替代。如果交联3x150为铝芯电缆，其载流量为364A，而油纸3x240铝芯电缆的载流量才320A，超出44A，两者允许载流量基本相同，或者说l50mm2交联电缆应用240mm2的金具连接才能正常运行。可见连接金具截面不足也是交联电缆接头发热严重的一个重要原因。
4.散热不好
对于绕包式接头和各种浇铸式接头，其绝缘较电缆交联绝缘层为厚，而且外壳内还注有混合物，就是最小型式的热缩接头，其绝缘和保护层还比电缆本体增加一倍多。这样无论何种型式的接头均存在散热问题。现行各种接头的绝缘材料耐热性能较差，J-20橡胶自粘带正常工作温度不超过75℃，J-30也才达90℃，热缩材料的使用条件为-50—lOO℃。当电缆在正常负荷运行时，接头温度可达lOO℃;当电缆满负荷时，电缆芯线温度达到90℃，接头温度会达140℃左右;当温度再升高时，接头处的氧化膜加厚，接触电阻随之加大，经一定的通电时间，接头的绝缘材料碳化为非绝缘物，导致故障发生。
二、提高交联电缆接头质量的对策
(1)选用技术先进、工艺成熟、质量可靠、能适应所在环境和条件的电缆附件。对假冒伪劣产品必须坚决抵制，对新技术、新工艺、新产品应重点试验，不断总结提高，逐年逐步推广应用。
(2)采用材质优良、规格与截面符合要求，能安全可靠运行的连接金具。对于接线端子，应尽可能选用堵油型，因为这种端子一般截面较大，而且能有效解决防潮密封。连接管应采用紫铜棒或l#铝车制加工，规格尺寸应同交联电缆线芯直径配合为好。近年长沙和沈阳电缆厂附件厂提供的交联电缆接头用压接管，使用效果较好。
(3)选用压接吨位大、模具吻合好、压坑面积足、压接效果能满足技术要求的压接机具。做好压接前的界面处理，并涂敷导电膏。
(4)培训技术有素、工艺熟练、工作认真负责、能胜任电缆施工安装和运行维护的电缆技工。提高施工人员对交联电缆的认识，增强对交联电缆附件特性的了解，改进工艺，制定施工规范，加强质量控制.保证安全运行。
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