淺談技改工程中變電所內(nèi)電纜的防護(hù)措施

馬元慶

[摘要]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展,對(duì)于供、輸電系統(tǒng)的安全性能提出了更高的要求,越來(lái)越多的電力線路由明線改為埋地敷設(shè)電纜,而電纜在地下一旦發(fā)生故障,將嚴(yán)重影響人們的生活以及正常的生產(chǎn)秩序。如何迅速、準(zhǔn)確、及時(shí)地測(cè)出電纜故障,以最低的成本排除故障并快速恢復(fù)正常生產(chǎn)就成為當(dāng)今供電部門的一大難題。電纜的使用作為變電所在技改工程中的一個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)目，一直受到專家和學(xué)者的重視。通過(guò)分析變電所在技改工程中控制電纜和電力電纜的分析，對(duì)其可能產(chǎn)生的故障進(jìn)行詳細(xì)的分析和總結(jié)，從而在選擇和使用上都能提高電纜的防護(hù)措施。

[關(guān)鍵詞]技改工程 電纜 防護(hù)措施

中圖分類號(hào)：TM2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0520018－02

眾所周知，在日常用電所涉及到的電纜包括很多種類，有控制電纜，電力電纜，通信電纜等等。由于控制系統(tǒng)與各控制系統(tǒng)或各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間使用了大量的控制電纜線，而且這些控制電纜線數(shù)量多，且外加屏蔽線，又都是以接口的形式連接，因此在處理設(shè)備故障時(shí)，很少會(huì)注意電纜線的問(wèn)題，所以在控制電纜線出現(xiàn)問(wèn)題而引起設(shè)備故障時(shí)，常使設(shè)備電氣維修人員在處理該故障時(shí)走很多的彎路，造成一些不必要的損失。另外，在電網(wǎng)中為了提高供電可靠率，必須增加變電所的出線回路數(shù)。要解決線路走廊與城市規(guī)劃之間的矛盾，有利于美化城市并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。在中、低壓配網(wǎng)中已大量采用電力電纜供電，在一些高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)已見(jiàn)不到架空線，全部采用

電纜供電。電力電纜萬(wàn)一發(fā)生故障就不像架空線方式發(fā)生故障后那么容易發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。

一、電纜的故障分析

（一）控制電纜的故障分析

變電站的信號(hào)監(jiān)測(cè)、儀表顯示、繼電保護(hù)、控制和操作回路、報(bào)警等均采用控制電纜連接?？刂齐娎|投入運(yùn)行后，同一電纜的不同線芯之間，緊鄰平行敷設(shè)的電纜之間都存在電氣干擾的問(wèn)題，引起電氣干擾的主要原因有：（1）由于外施電壓在線芯間電容耦合的作用下產(chǎn)生的靜電干擾；（2）由于通電電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)干擾。另外，控制電纜投入運(yùn)行后，同一電纜的不同線芯之間，緊鄰平行的高低壓電纜之間，由于靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)，都會(huì)存在著相互干擾的問(wèn)題，當(dāng)鄰近存在著高壓區(qū)，大電流干擾源時(shí)，干擾更為嚴(yán)重。

（二）電力電纜的故障分析

電力電纜發(fā)生故障的主要原因?yàn)椋和饬ζ茐?、市政建設(shè)時(shí)野蠻施工；電力電纜施工時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格按工藝要求而留下的隱患；電纜老化便絕緣性能降低；大氣過(guò)電壓、操作過(guò)電壓等。電力電纜的故障按其性質(zhì)可分為：開(kāi)路故障、低阻故障、高阻故障、閃絡(luò)故障和封閉故障。按故障的狀態(tài)可分為：接地故障、短路故障、斷線故障、混合故障。按故障的類別可分為：?jiǎn)蜗喙收稀上喙收?、三相故障等。電力電纜故障的探測(cè)一般要經(jīng)過(guò)診斷、測(cè)距、定點(diǎn)三個(gè)步驟。首先要確定電力電纜故障的性質(zhì)、狀態(tài)、類別和故障的嚴(yán)重程度，以確定選擇故障的探測(cè)方法，達(dá)到修復(fù)恢復(fù)供電之目的。

二、電纜的防護(hù)措施

電纜出現(xiàn)故障后，必須做好一切可能的措施，比如在選擇和使用上，或者用正確的方法進(jìn)行判斷解決故障的發(fā)生。

（一）控制電纜的選擇和使用

1．選擇。（1）根據(jù)控制電纜的工作對(duì)象和運(yùn)行環(huán)境合理選擇相應(yīng)的種類型號(hào)；（2）為了減少控制電纜的根數(shù)和投資費(fèi)用，應(yīng)盡量選擇多芯控制電纜；（3）測(cè)量表計(jì)電流回路，控制電纜的纜芯截面積不應(yīng)小于2.5mm2；（4）繼電保護(hù)電流回路，控制電纜的纜芯截面積不應(yīng)小于2.5mm2，但當(dāng)電流互感器一次側(cè)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)不超過(guò)允許負(fù)荷的10%；（5）測(cè)量及保護(hù)的電壓回路，控制電纜的纜芯最小截面積為1.5mm2，但應(yīng)保證電壓互感器最大負(fù)荷時(shí)，電壓回路的電壓降小于3%；（6）控制及信號(hào)回路，控制電纜的纜芯截面積不應(yīng)小于1.5mm2，為了保證斷路器可靠工作，在操作回路處于最大負(fù)荷時(shí)，接至各設(shè)備處的電壓降不允許超10%；（7）重要的繼電保護(hù)回路、操作斷路器的直流電源、計(jì)算機(jī)監(jiān)控回路、消防、報(bào)警、應(yīng)急照明等場(chǎng)所，應(yīng)選用阻燃型控制電纜；（8）強(qiáng)電回路中的控制電纜，由于強(qiáng)電的信號(hào)較強(qiáng)，因此除了位于超高壓電氣裝置附近或與高壓電纜平行敷設(shè)距離較長(zhǎng)，需抑制干擾的情況下，均可選擇不帶金屬屏蔽的控制電纜。

2．使用。（1）接到不同配電裝置的回路，不宜合用一根控制電纜；（2）同一配電裝置的電壓回路、電流回路、控制回路和斷路器合閘回路，應(yīng)采用各自獨(dú)立的控制電纜；（3）同一根控制電纜，應(yīng)避免接至控制屏上兩側(cè)的端子排；（4）強(qiáng)電信號(hào)控制回路和弱電信號(hào)控制回路，不能合用一根控制電纜；（5）交流斷路器采用分相操作方式時(shí)的各相控制回路，不宜合用一根控制電纜；（6）高電平信號(hào)回路和低電平信號(hào)回路，不能合用一根控制電纜；（7）對(duì)弱電回路的往返導(dǎo)線，應(yīng)合用一根控制電纜，以減小低電平的參數(shù)干擾影響；（8）弱電回路的控制電纜如果能與電力電纜保持足夠的距離，或敷設(shè)在鋼管中，可能會(huì)使外部的電氣干擾降低到允許的限度；（9）對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)信號(hào)回路的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，可用總屏蔽，高電平模擬信號(hào)，宜用對(duì)絞線芯總屏蔽，必要時(shí)也可用對(duì)絞線芯分屏蔽，低電平模擬信號(hào)或脈沖信號(hào)，宜用對(duì)絞線芯的分屏蔽，必要時(shí)也可采用含對(duì)絞線芯分屏蔽的復(fù)合總屏蔽；（10）為了保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正常工作，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬信號(hào)回路的控制電纜屏蔽后，宜采用集中式一點(diǎn)接地；（11）其他控制電纜屏蔽層，當(dāng)電磁感應(yīng)干擾較大時(shí)，采用一點(diǎn)接地；（12）雙重屏蔽或復(fù)合式總屏蔽的內(nèi)屏蔽層宜采用一點(diǎn)接地，而外屏蔽層則宜采用兩點(diǎn)接地。

（二）電力電纜的故障定點(diǎn)

電力電纜故障點(diǎn)的距離測(cè)定之后，便要對(duì)地面開(kāi)挖并對(duì)電力電纜的故障進(jìn)行修復(fù)。電力電纜往往是數(shù)根電纜并排敷設(shè)或設(shè)置于電纜溝內(nèi)，還應(yīng)區(qū)分出哪根是發(fā)生故障的電纜，即使對(duì)電力電纜故障點(diǎn)測(cè)距也只能判斷出故障點(diǎn)的大概范圍。因此，需用儀器對(duì)電力電纜故障點(diǎn)準(zhǔn)確定點(diǎn)，一般電力電纜故障點(diǎn)的定點(diǎn)可采用聲磁法或音頻感應(yīng)法。

1．聲磁法。使用脈沖高壓使電力電纜故障點(diǎn)擊穿放電，利用電纜故障間隙放電時(shí)產(chǎn)生機(jī)械聲音對(duì)發(fā)生高阻故障和閃絡(luò)故障的電力電纜定點(diǎn)。由于電力電纜故障的狀態(tài)和類別不一、故障損傷的程度也不一樣、且電纜埋深或是否穿管等因素都會(huì)反映到放電聲音的大小，即使在故障點(diǎn)附近能聽(tīng)到放電聲仍很難準(zhǔn)確定點(diǎn)。聲磁法是根據(jù)聲音信號(hào)與磁場(chǎng)信號(hào)傳播速度不一的原理，利用儀器探頭撿出聲音信號(hào)和磁場(chǎng)信號(hào)的時(shí)間差來(lái)確定準(zhǔn)確的故障點(diǎn)。聲音在電力電纜周圍介質(zhì)中傳播速度大約為500m/s左右，而磁場(chǎng)信號(hào)傳播速度幾乎接近于光速30萬(wàn)km/s，從故障點(diǎn)至儀器探頭之間磁場(chǎng)信號(hào)傳播的時(shí)間可以忽略不計(jì)，以磁場(chǎng)信號(hào)觸發(fā)后開(kāi)始記錄聲音信號(hào)，所以根據(jù)檢出的聲音信號(hào)至儀器探頭之間傳播時(shí)間的長(zhǎng)短可以作為判斷電力電纜故障點(diǎn)的遠(yuǎn)近，檢測(cè)聲音傳播時(shí)間最短地點(diǎn)即為故障點(diǎn)。

2．音頻感應(yīng)法。對(duì)于電力電纜的短路故障，由于無(wú)放電聲而不能采用聲磁法，只能采用音頻感應(yīng)法對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定點(diǎn)。音頻感應(yīng)法用音頻信號(hào)發(fā)生器在電力電纜短路相芯線間通上音頻電流。電力電纜會(huì)發(fā)出電磁波。在電力電纜故障點(diǎn)附近的地面上用探頭（電感式線圈）沿被測(cè)電力電纜走向接收電磁場(chǎng)變化的信號(hào)，將信號(hào)放大后送入耳機(jī)或指示儀表檢測(cè)信號(hào)的變化情況，直至信號(hào)消失。在電力電纜故障點(diǎn)音頻信號(hào)最強(qiáng)。

三、對(duì)火災(zāi)的重點(diǎn)防護(hù)

電纜著火延燃的同時(shí)，往往伴隨產(chǎn)生大量的有毒煙氣，因此撲救困難，導(dǎo)致事故擴(kuò)大，損失嚴(yán)重。因此，針對(duì)電纜防火阻燃的教訓(xùn)和存在的問(wèn)題，結(jié)合變電所電纜防火的特點(diǎn)，按照有關(guān)規(guī)范要求，應(yīng)該從電纜的設(shè)計(jì)、施工和消防管理三方面入手，制訂防火措施：

1．合理選擇電纜。由于聚氯乙烯電纜在著火燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量的黑煙并生成氯化氫等強(qiáng)腐蝕氣體，而變電所所用的電纜要求在燃燒時(shí)應(yīng)當(dāng)完全不產(chǎn)生鹵化氫氣體，因此選用電纜的護(hù)套材料及其它輔助組成材料時(shí)必須全部采用無(wú)鹵材料。電纜終端頭及中間接頭應(yīng)絕緣良好、密封、防潮，并有防止機(jī)械損傷的保護(hù)措施。電纜終端頭的絕緣套管應(yīng)完整清潔；絕緣膠應(yīng)無(wú)塌陷、軟化現(xiàn)象，電纜終端頭應(yīng)無(wú)漏油；鉛包及封鉛應(yīng)無(wú)龜裂現(xiàn)象。對(duì)電纜頭附近電纜刷防火涂料，高溫處應(yīng)選用耐熱電纜。

2．遠(yuǎn)離熱源和火源。電纜在電纜溝和隧道內(nèi)敷設(shè)時(shí)，線路路徑要短，且盡量避免與其它管線、管道交叉，防止形成大面積火災(zāi)，其最小允許距離見(jiàn)表1。

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際距離小于表中數(shù)值，應(yīng)在解禁或交叉前后一段一米處采取保護(hù)措施。在電纜布線室、配電室等可燃物多的易燃易爆場(chǎng)所，不應(yīng)架設(shè)明敷電纜。

3．對(duì)電纜進(jìn)行防火阻燃封堵處理。對(duì)局部間隙處用無(wú)機(jī)防火堵料及塑性防火堵料進(jìn)行封堵。在匯合口、拐彎處及穿墻處用防火枕形成防火墻。

4．防止其他設(shè)備，火引瀚電纜可引燃電纜著火的有充油電器設(shè)備和輸煤、制粉系統(tǒng)、汽油機(jī)系統(tǒng)。對(duì)他們必須采取相應(yīng)措施：充由電器設(shè)備附近的電纜溝蓋板要密封，紡織設(shè)備故障失火時(shí)油流到電纜溝里引燃電纜。輸煤、制粉系統(tǒng)附近電纜上的積粉要定期清掃，防止煤粉自然引燃電纜。制粉系統(tǒng)的防暴門對(duì)著的電纜要有防火槽盒包裝，防止防爆門動(dòng)作噴火引燃電纜。

5．用封、堵、涂、包等措施防止電纜延嫩防火涂料具有涂層薄、不影響正常散熱，同時(shí)能起到良好的隔熱阻燃效果等特點(diǎn)，但也存在很多缺陷。包括對(duì)防火涂料品種選用不當(dāng)，市場(chǎng)旬在假冒偽劣產(chǎn)品；實(shí)際應(yīng)用中使用效果不佳，噴吐材料便面存在起皮脫落、涂層厚度不均、偷工減料現(xiàn)象等。

四、結(jié)束語(yǔ)

電纜的安全對(duì)于變電所技改工程的順利進(jìn)行的重要性不言而喻，在實(shí)際操作中，還會(huì)遇到其他電纜關(guān)于防護(hù)措施的問(wèn)題，比如通信電纜，這里由于篇幅原因，不多做討論。另外，隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的電纜應(yīng)用到實(shí)際工程中，一方面存在各種安全隱患，另一方面也是逐步改進(jìn)原有的電纜所存在的問(wèn)題，比如目前國(guó)外對(duì)防火電纜多年的使用經(jīng)驗(yàn)，以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)與北美標(biāo)準(zhǔn)在電纜火災(zāi)實(shí)驗(yàn)中的進(jìn)一步結(jié)合，同時(shí)考察近幾年國(guó)內(nèi)外多起火災(zāi)案例，非防火型通信電纜在火災(zāi)中成為火焰?zhèn)鬏斆浇榈氖聦?shí)，建議在易燃的區(qū)域（如建筑物內(nèi)隱蔽空間：天花板上，高架地板下等），及人群密集的區(qū)域布放CMP等級(jí)阻燃電纜或光纜，并可以不敷設(shè)金屬線管保護(hù)。這種電纜就采用了氟塑料樹(shù)脂F(xiàn)EP作為絕緣及護(hù)套材料，稱為難燃材料，因此具有很寬的溫度范圍（-70℃～260℃）。在遇到火災(zāi)時(shí)，具有非常出色的耐火特性，對(duì)生命安全及環(huán)境提供了較高級(jí)別的保護(hù)。在大樓豎井內(nèi)布放主干電纜或光纜，或水平電纜有跨樓層布放時(shí)，應(yīng)至少采用CMR豎井級(jí)（滿足UL1666標(biāo)準(zhǔn)）阻燃電纜；相鄰的設(shè)備間應(yīng)采用阻燃型配線設(shè)備。對(duì)于非易燃區(qū)域或人群稀疏的區(qū)域，穿金屬線槽的電纜或光纜可采用普通CM等級(jí)（滿足UL1581標(biāo)準(zhǔn)）的電纜或采用低煙、低毒電纜。

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