淺談如何預(yù)防井下電纜損壞事故

馬鵬磊

摘要:目前煤礦使用的6KV電纜基本分為兩種:一種是油浸紙絕緣電力電纜,該電纜絕緣是由電纜紙、浸漬劑組成;另一種是聚氯乙烯絕緣電力電纜,該電纜絕緣是由聚氯乙烯組成,化學(xué)穩(wěn)定性好,具有耐酸、耐堿、不延燃等特點(diǎn),重量輕,彎曲性能好,敷設(shè)維護(hù)簡單方便,是取代油浸紙絕緣電力電纜的更新?lián)Q代產(chǎn)品。本文分析了電纜損壞的原因,從設(shè)計(jì)、防護(hù)、施工、制作、運(yùn)行等多方面闡述了如何預(yù)防電纜故障,保證供電系統(tǒng)安全可靠。

關(guān)鍵詞:電纜故障防護(hù)

1. 電纜故障及損壞原因

1.1 過負(fù)荷對(duì)電纜的損壞。長期滿負(fù)荷或經(jīng)常過負(fù)荷會(huì)使電纜出現(xiàn)絕緣老化和鉛包鼓漲裂紋、漏油等缺陷,以致發(fā)展為故障。電纜過負(fù)荷運(yùn)行和接頭接觸不良是電纜線路中比較常見的故障。前者屬管理上的問題;后者多是因施工質(zhì)量、材料不合格或連接工藝達(dá)不到技術(shù)要求造成的。根據(jù)《煤礦井下電纜安裝、運(yùn)行、維修管理工作細(xì)則》的規(guī)定,每一根高壓電纜的截面應(yīng)按電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度、允許負(fù)荷電流、電力網(wǎng)絡(luò)的允許電壓損失等進(jìn)行選擇。有時(shí)為追產(chǎn)量多開泵,造成電纜過負(fù)荷。尤其是電纜中間接頭和終端頭,其芯線與連接管、接線端子采用壓縮連接,其接觸電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電纜同等長度的直流電阻,同時(shí)電纜中間接頭和終端頭的散熱條件比電纜本體困難得多,在高溫、壓力和電壓作用下極易導(dǎo)致絕緣損壞。

如果電纜排列過于擁擠,將使電纜的散熱條件變差,運(yùn)行環(huán)境變壞,在電纜負(fù)荷較大的情況下,極易導(dǎo)致電纜的發(fā)熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于環(huán)境的散熱量,使其不能達(dá)到熱平衡,出現(xiàn)電纜線芯溫度超過額定值的惡性循環(huán),極易導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。為此,電纜不允許重疊,盡量避免不必要的交叉;電纜的平行敷設(shè)應(yīng)保證規(guī)程中規(guī)定的最小距離,并將所有電纜固定安裝在電纜支架上。

1.2 機(jī)械損傷。機(jī)械損傷主要包括人為外力損壞和因運(yùn)行環(huán)境劇變使電纜承受過大應(yīng)力而造成的損傷。在敷設(shè)電纜中,往往因硬拉或不注意彎曲半徑限度而造成絕緣損壞,這些可以在敷設(shè)過程中加以注意解決。呂家坨礦井下為多水平巷道,現(xiàn)在最深巷道為一950m水平,各巷道承受的壓力很大,造成巷道截面變小變形。礦井運(yùn)煤方式為電機(jī)車牽引礦車運(yùn)輸,由于來壓嚴(yán)重軌道變形,經(jīng)常發(fā)生礦車落轍現(xiàn)象。而礦車落轍就很可能擠傷、撞傷電纜,造成電纜損壞。平時(shí)為了維護(hù)巷道,需將電纜頻繁起落,造成電纜鉛包受力裂紋,形成絕緣損壞。

1.3受潮和腐蝕。電纜腐蝕主要分為電解腐蝕和化學(xué)腐蝕。電纜一旦遭受腐蝕或水分侵入后絕緣強(qiáng)度將大幅度降低,嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致?lián)舸?/p>

電力電纜的導(dǎo)體和絕緣物與大氣完全隔離,處于密封狀態(tài)工作。但是,由于井下環(huán)境潮濕,井下的水多呈酸性,這就等于在電纜外皮存電解液存在。由于井下巷道分布著雜散電流,雜散電流通過電解液就會(huì)發(fā)生電解現(xiàn)象,電纜的鎧裝外皮和鉛包相當(dāng)于正極,根據(jù)某礦的測試,井下電纜的鎧裝外皮和鉛包的年腐蝕量為9.16kg,可見腐蝕是相當(dāng)嚴(yán)重的。電纜的鎧裝外皮及鉛包受到腐蝕后,降低了機(jī)械強(qiáng)度,極易發(fā)生損壞。為避免電解腐蝕,電纜應(yīng)盡量遠(yuǎn)離雜散電流集中的區(qū)域,加強(qiáng)電纜與雜散電流的絕緣。電纜化學(xué)腐蝕及受潮引起電纜故障,主要有電纜金屬護(hù)套因?yàn)楦g或機(jī)械損傷穿孔、接頭安裝密封不良、入水受潮。

2. 防護(hù)措施

2.1電纜工程設(shè)計(jì)。電纜工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)是:電纜額定電壓、載流量、電纜路徑走向、電纜敷設(shè)方式。電纜應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)技術(shù)條件及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選定,選型時(shí)盡量采用金屬鎧裝、外護(hù)套阻燃的電力電纜;選擇電纜生產(chǎn)廠家時(shí),應(yīng)對(duì)其生產(chǎn)工藝、管理水平有一定的了解,以保證提供優(yōu)質(zhì)電纜產(chǎn)品;電纜路徑應(yīng)盡可能避開易受機(jī)械損傷的地方,遠(yuǎn)離振動(dòng)劇烈的地方,避免電纜的內(nèi)護(hù)套因受振而疲勞,避免經(jīng)過易燃易爆地點(diǎn)。

2.2 提高電纜施工質(zhì)量。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,電纜接頭故障占電纜故障的絕大部分,因此良好的電纜接頭的施工質(zhì)量是保證電纜安全運(yùn)行的重要一環(huán)。在施工過程中必須嚴(yán)格防止潮氣侵入電纜線芯內(nèi)部,鋸斷的電纜頭必須及時(shí)密封,以防水分侵入。接頭施工前應(yīng)采取措施消除電纜內(nèi)因放電纜而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。使用噴燈加熱熱縮管材時(shí),火焰中沒有充分燃燒的煙塵微粒就會(huì)附在管材表面造成絕緣層問接觸不良,絕緣水平下降,泄漏電流增大,因此要求每收縮一個(gè)管材均要擦凈表面。使用噴燈加熱時(shí)應(yīng)注意控制火焰溫度(120～140℃),火焰應(yīng)在管材周圍徑向移動(dòng),確保徑向收縮均勻后再緩慢延伸,遵照工藝中推薦的起始收縮部位和方向,便于排除空氣。熱縮管材包敷密封金屬部位如接線管時(shí),金屬部位應(yīng)預(yù)熱至60～70℃,才能獲得良好的密封效果電纜接頭故障大部分都是因密封失效、水分侵入、絕緣受潮所致,要求接頭密封結(jié)構(gòu)必須長期可靠。熱縮附件的密封結(jié)構(gòu)采用熱縮溶膠進(jìn)行粘接密封時(shí),要處理好粘接界面的清潔,任何油污、污物都會(huì)影響到密封效果,為保證密封效果良好,可將電纜外護(hù)套與熱縮管搭接部分進(jìn)行打毛處理。

2.3 搞好電纜接頭制作。根據(jù)電纜的結(jié)構(gòu)、材料和使用條件不同導(dǎo)體連接也有多種形式,如下表所示:

根據(jù)上表可知,壓縮連接應(yīng)用最為廣泛接頭制作應(yīng)嚴(yán)格按照說明書操作即可保證施工質(zhì)量。

2.4加強(qiáng)管理與維護(hù)。電纜線路能否正常運(yùn)行以及當(dāng)電纜線路發(fā)生事故時(shí),恢復(fù)運(yùn)行的時(shí)間和故障涉及的范圍都與技術(shù)管理息息相關(guān)。電纜線路在正常運(yùn)行時(shí),容易忽視技術(shù)管理的重要性,其原因是這些工作看似可有可無,較難以經(jīng)濟(jì)效益的數(shù)字量來衡量,在未發(fā)生事故前,認(rèn)為這些管理工作所需投入的人力、財(cái)力等得不償失,并無效益,但必需指出的是,電纜線路的使用年限一般不少于40年,甚至更長,如果無完好的技術(shù)管理,以后的運(yùn)行人員無法了解電纜線路的全貌和技術(shù)數(shù)據(jù),就難以保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為此,必須建立以下幾種檔案:①電纜線路裝置記錄:主要記錄電纜型號(hào)、線路長度、電壓、負(fù)荷、使用年限等;②電纜線路圖:主要記錄電纜的確切走向,包括長度、余度、電纜接頭的精確位置等。③維護(hù)記錄:主要記錄線路巡視、預(yù)防性試驗(yàn)、故障處理等。

結(jié)束語

預(yù)防電纜故障是一個(gè)系統(tǒng)工程,應(yīng)從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、電纜技術(shù)性能、施工、防護(hù)、維護(hù)、測試、管理等各方面開展工作,才能確保電纜的安全可靠運(yùn)行。