10kV高壓電纜中間頭防火盒的研究

【摘要】中間接頭防火盒的質(zhì)量及性能對(duì)10kv高壓電纜使用的安全性影響甚大，因此本片文章以試驗(yàn)的方式針對(duì)10kv高壓電纜中間頭防火盒的性能進(jìn)行研究。通過防爆檢測(cè)、燃燒性能檢測(cè)及酸堿檢測(cè)分析中間頭防火盒的防爆性、隔熱性及耐腐蝕性，文章主要介紹了各種試驗(yàn)的具體操作方法及結(jié)論，為今后中間頭防火盒在10kv高壓電纜中的應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】10kv高壓電纜；中間接頭防火盒；性能；研究

前言

中間接頭防火盒在10kv高壓電纜中的應(yīng)用主要是起保護(hù)作用，一方面保護(hù)電纜接頭處不被外界損傷，另一方面保證接頭位置的安全性和穩(wěn)定性，避免故障事態(tài)擴(kuò)大化造成的不必要損失，因此，中間頭防火盒應(yīng)該在防爆、耐熱及耐腐方面具有優(yōu)良性能才能達(dá)到其保護(hù)作用的目的。對(duì)此，中間頭防火盒在正式應(yīng)用于10kv高壓電纜中時(shí)需要先進(jìn)行性能檢測(cè)，以確保其質(zhì)量，為電纜的安全運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

1.中間頭防火盒防爆性能研究

防爆試驗(yàn)是中間頭防火盒在應(yīng)用于高壓電纜之前需要進(jìn)行的試驗(yàn)之一，其目的是證明中間頭防火盒本身具有防爆能力，不會(huì)因?yàn)楣收蠁栴}引發(fā)爆炸性事故，從而確保中間頭防火盒性能的穩(wěn)定，為10kv高壓電纜的安全使用提供保障。

防爆試驗(yàn)在具體操作時(shí)主要有兩方面內(nèi)容，一是相對(duì)地短路故障防爆檢測(cè)，二是相間短路故障防爆檢測(cè)，具體的試驗(yàn)內(nèi)容與要求如下所示（表1）：

表1 防爆試驗(yàn)內(nèi)容與要求

序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)內(nèi)容要求

01防爆試驗(yàn)單相或相間短路，短路電流有效值20kA以上，持續(xù)時(shí)間大于1S防爆盒無損傷，并沒有著火引燃附近物品

1.1相對(duì)地短路故障防爆檢測(cè)

1.1.1相對(duì)地短路故障模擬

對(duì)中間頭防火盒防爆試驗(yàn)的研究首先需要模擬出中間頭防火盒易出現(xiàn)爆炸風(fēng)險(xiǎn)的情況，其中一種情況是相對(duì)地短路故障，其具體的故障制作方法如下：

首先，將電纜的外護(hù)套和鋼鎧剝離，采用同安裝中間接頭一樣的工藝手法，同時(shí)，還要?jiǎng)兦须娎|的絕緣層和導(dǎo)體；其次，壓接導(dǎo)體。取銅編織線的一端，將其壓入電纜導(dǎo)體內(nèi)，剩余一段則和銅帶或銅鎧連接到一起；第三，安裝中間接頭，安裝流程按照常規(guī)安裝工藝進(jìn)行。

1.1.2試驗(yàn)過程及結(jié)論

防爆試驗(yàn)主要考核事項(xiàng)有兩點(diǎn)，一是查看中間頭保護(hù)盒是否存在壞損，二是查看中間頭保護(hù)盒是否著火及滅火時(shí)間。具體試驗(yàn)方案如下：先根據(jù)廠家具體要求進(jìn)行中間頭安裝，安裝時(shí)中間頭內(nèi)部采用單相短路的方式，如果單相短路無法燃弧，則將其改為相間短路，具體做法是將相間用同一的銅線進(jìn)行連接，然后在防爆盒附近放置紙片；最后，給電纜通電，將其電壓控制在10kv，短路電流統(tǒng)一規(guī)定為20KA，持續(xù)時(shí)間大于1S，觀察中間頭防火盒及放置的紙片的相關(guān)情況。

在經(jīng)過該項(xiàng)試驗(yàn)之后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的紙片沒有燃燒，即中間頭保護(hù)盒具有防爆能力。此外，中間盒也沒有出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，且其內(nèi)外均沒有開裂火其它損壞跡象。

1.2相間短路故障防爆檢測(cè)

1.2.1相間短路故障模擬

相對(duì)地短路故障缺陷如圖所示（圖1）：

如圖1所示，相間短路故障缺陷的制作方法如下：首先，同相對(duì)地短路短路故障制作方法一樣，剝離電纜的相關(guān)部件；其次，壓接導(dǎo)體時(shí)，銅編織線一段壓入A相電纜導(dǎo)體中，另一端壓入B相電纜導(dǎo)體中，然后用絕緣帶將A、B兩相的導(dǎo)體隔離；第三，使用銅編織線將A、B兩相的銅屏蔽層連接；最后，按照中間頭安裝工藝完成C相接頭的安裝。

1.2.2實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)論

相間短路故障防爆檢測(cè)同相對(duì)地短路故障防爆檢測(cè)的具體操作要求和實(shí)驗(yàn)方案相同，考核事項(xiàng)也一樣，即檢測(cè)中間頭保護(hù)盒在相間短路盒相對(duì)地短路狀況下的防爆情況，故不再詳述。該項(xiàng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，被檢測(cè)的中間頭保護(hù)盒仍舊沒有出現(xiàn)燃燒和壞損，可以判定合格通過該項(xiàng)試驗(yàn)。

2.中間頭防火盒燃燒性能研究

2.1氧指數(shù)試驗(yàn)

對(duì)中間頭保護(hù)盒進(jìn)行氧指數(shù)試驗(yàn)的依據(jù)為GB/T 2406.2-2009《塑料 用氧指數(shù)法測(cè)定燃燒行為 第2部分：室溫試驗(yàn)》。試驗(yàn)采用的樣品為中間頭保護(hù)盒外殼，如圖2所示。樣品材料為均質(zhì)制品，樣品類別為Ⅲ型式樣。

試驗(yàn)操作圖下：首先將均質(zhì)樣品材料制作成試驗(yàn)樣品，氧指數(shù)試驗(yàn)主要以燃燒的方式進(jìn)行，因此制成的樣品要在離燃端50mm處的位置畫標(biāo)線；其次，采用A-頂面點(diǎn)燃法來對(duì)樣品進(jìn)行試驗(yàn)，最后，記錄燃燒的時(shí)間及其燃燒長(zhǎng)度。

經(jīng)過該項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)得出，中間頭保護(hù)盒樣品的氧指數(shù)為29.4%。

2.2燃燒熱值的測(cè)定

該項(xiàng)測(cè)定試驗(yàn)的開展主要依據(jù)依據(jù)《建筑材料及制品的燃燒性能燃燒熱值的測(cè)定》和《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》。試驗(yàn)采用樣品同氧指數(shù)試驗(yàn)樣品一致，具體試驗(yàn)操作如下：將樣品用擦鏡紙進(jìn)行包裹，鑲嵌點(diǎn)火絲以后放入氧彈自動(dòng)量熱議當(dāng)中進(jìn)行摻燒測(cè)定，樣品需做2組平行試驗(yàn)，結(jié)果取平均值。該項(xiàng)試驗(yàn)的最終結(jié)果為試驗(yàn)樣品的燃燒熱值為0.184MJ/kg，其燃燒性能等級(jí)為A1。

2.3燃燒測(cè)定

在對(duì)中間頭外殼材料的氧指數(shù)及燃燒定制測(cè)定完成之后，可對(duì)各廠家中的中間頭進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)，其主要目的是查看其內(nèi)部燃燒情況，要求達(dá)到效果為防爆盒外部溫度不得高于95℃。試驗(yàn)的具體操作如下：

①在各廠家中間頭內(nèi)部（連接管處）連接一個(gè)統(tǒng)一的電阻絲；

②在各廠家中間頭單相通大電流，使電阻絲發(fā)熱；

③持續(xù)兩個(gè)小時(shí)，測(cè)試各廠家中間頭外殼溫度；

④觀察是否有內(nèi)部燃燒現(xiàn)象。

經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，驗(yàn)證防爆盒內(nèi)部具有一定的耐高溫性能，從整體來看防爆盒具有較好的耐熱效果，符合質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)。

3.中間頭防火盒耐腐蝕性能研究

3.1堿性試驗(yàn)

對(duì)中間頭防火盒耐腐蝕性能的檢測(cè)是保證其質(zhì)量及使用安全的重要內(nèi)容之一，科學(xué)掌握其耐腐蝕性能也能為日后高壓電纜的性能檢查提供參考。對(duì)中間頭耐腐蝕性能的研究主要是通過進(jìn)行酸性試驗(yàn)來進(jìn)行的，試驗(yàn)主要參考GB23864-2009《防火封堵材料》中耐酸性試驗(yàn)的相關(guān)要求。

3.1.1試驗(yàn)過程

第一，準(zhǔn)備試驗(yàn)所用樣，樣品為完整的中間接頭保護(hù)盒，內(nèi)部為相應(yīng)規(guī)格電纜，電纜兩端斷口已進(jìn)行密封處理。

第二，準(zhǔn)備酸性溶液，濃度在3%，試驗(yàn)溫度保持在20℃±5℃。

第三，將帶有中間接頭保護(hù)盒的電纜浸入酸性溶液中，確保保護(hù)盒最高點(diǎn)的浸入溶液中。

最后，試驗(yàn)時(shí)間為3天，3天之后觀察中間頭保護(hù)盒的腐蝕情況。

3.1.2試驗(yàn)結(jié)果

3天試驗(yàn)期結(jié)束以后，將試驗(yàn)樣本取出，發(fā)現(xiàn)其盒體外表略有腐蝕痕跡，中間接頭保護(hù)盒內(nèi)表面完好，未見腐蝕痕跡。

3.2堿性試驗(yàn)

檢測(cè)保護(hù)盒的耐腐蝕性除了要對(duì)其進(jìn)行酸性試驗(yàn)之外，還要檢測(cè)其耐堿性。堿性試驗(yàn)中，參考依據(jù)、試驗(yàn)過程及要求都與酸性試驗(yàn)相同，只是將3%的酸溶液更換為3%堿溶液，檢測(cè)3天。最終試驗(yàn)結(jié)果證明，堿溶液沒有給接頭盒外表面造成腐蝕，同樣，其內(nèi)部也完好如初。據(jù)此，通過酸堿試驗(yàn)證明，中間頭防火盒具能很好的抗腐蝕，且這一作用效果為長(zhǎng)期性。

小結(jié)

中間頭保護(hù)盒的高性能是高壓電纜安全運(yùn)行的保證，文中主要從三個(gè)方面對(duì)中間頭保護(hù)盒的性能進(jìn)行檢測(cè)，但是實(shí)際操作中，為進(jìn)一步強(qiáng)化保護(hù)盒質(zhì)量，還需要進(jìn)行其它方面的性能檢測(cè)，如防水性能檢測(cè)等?？傊瑢?duì)中間頭防火盒的檢測(cè)要本著安全至上的原則，實(shí)際操作要做到細(xì)致、全面，進(jìn)而保證保護(hù)盒真正價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]韓筱慧.電力電纜中間接頭溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[J].華北電力大學(xué)，2012

[2]常文治.電力電纜好總監(jiān)街頭典型缺陷局部放電發(fā)展過程的研究[J].華北電力大學(xué)，2013

[3]光纖Bragg光柵在電纜中間接頭測(cè)溫中的應(yīng)用[J].昆明理工大學(xué)，2012