建筑電氣管線耐久性監(jiān)測及評估研究

文/方妙錦、陸小鋒、朱妙青 浙江 紹興

一、影響建筑電氣管線耐久性的因素分析

1、管線材料物理、化學(xué)性質(zhì)等變化對耐久性的影響。建筑電氣管線在建筑物中四通八達(dá)，縱橫交錯，電線電纜的絕緣性能對建筑電氣以及整個建筑物體的全壽命周期都產(chǎn)生很大影響。電氣管線的絕緣損壞時，可能導(dǎo)致火災(zāi)、電氣設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果，甚至造成重大人員傷亡事故，必須予以重視。

2、氣候、環(huán)境變化對管線耐久性的影響。我國地大物博，幅員遼闊，南北氣候差異非常大，各種氣候條件使的建筑電氣管線的耐久性也受到不同程度的影響，如受熱、凍融破壞、電場作用、化學(xué)腐蝕等引起絕緣層老化現(xiàn)象。絕緣層老化主要表現(xiàn)為絕緣電阻下降、介質(zhì)損耗增大等，一些氣候、環(huán)境因素對絕緣材料的影響，一種是可逆的，如受潮后，經(jīng)過干燥處理可以使管線材料恢復(fù)原有特性，另一種是不可逆的，如絕緣材料的熱老化、機(jī)械老化、電壓老化等。長期的實踐表明，熱老化與溫度的關(guān)系，溫度越高，對材料的絕緣要求也越高，相同材料的耐久性指數(shù)則會下降。機(jī)械老化主要是絕緣材料在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生的缺陷，并且缺陷隨時間的推移逐漸擴(kuò)大，引起局部放電，也成為電-機(jī)械擊穿現(xiàn)象。

3、管線敷設(shè)方式對管線耐久性的影響。建筑電氣管線敷設(shè)也是影響耐久性的一個因素，管的敷設(shè)能起到對電線電纜的保護(hù)作用，避免線路受到外力因素的破壞。穿管敷設(shè)有明敷和暗敷，暗敷包括埋墻、埋地和埋樓板，現(xiàn)在的建筑電氣管線大部分是穿管暗敷，只有在電氣豎井或地下室配電房的電纜溝內(nèi)，電纜才可能是不穿管敷設(shè)在空氣中。

二、建筑電氣管線耐久性監(jiān)測方法

1、直流分量監(jiān)測法。要闡述直流分量監(jiān)測法，首先要引入一個概念，就是水樹枝現(xiàn)象。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，是由于水分侵入電纜后，受到電場的作用，并由于電場強(qiáng)度不均勻和電應(yīng)力集中，因此形成水樹枝現(xiàn)象，進(jìn)一步了解水樹枝現(xiàn)象，可以對交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣狀態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場診斷。直流分量監(jiān)測法就是通過監(jiān)測水樹枝的整流作用及其在電纜導(dǎo)體和屏蔽層之間產(chǎn)生的直流電流的大小和極性關(guān)系，從而判斷電氣管線的絕緣性能。

2、直流疊加監(jiān)測法。直流疊加監(jiān)測法的基本原理是，將直流電源加在接地電壓互感器的某處，形成直流電壓與電纜絕緣交流電壓的疊加，從而測量出直流泄露的電流值，通過公式換算，用絕緣電阻來表示。這一方法是在帶電的高壓電纜上加入一個50伏的直流電壓，讀取流過電纜絕緣層的泄露電流，然后計算電纜的絕緣電阻，根據(jù)絕緣電阻來判斷電纜的老化情況。直流疊加法可以實現(xiàn)對建筑電氣管線的連續(xù)監(jiān)測，并且根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對電纜壽命曲線預(yù)測進(jìn)行即時更新，由絕緣電阻的變化趨勢預(yù)測電纜的運(yùn)行情況，做出耐久性評價。

3、精度改善監(jiān)測法。由于上述兩種檢測法在精度方面都存在缺陷，如電纜老化會使電纜屏蔽層產(chǎn)生化學(xué)電動勢電壓，對直流分量監(jiān)測法影響較大；當(dāng)接地電壓互感器加低壓直流電壓時，對于直流疊加監(jiān)測法來說，由于正負(fù)抵消的原理，單向雜散干擾電流對在線監(jiān)測數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。為了消除這些影響，采用精度改善監(jiān)測法，提高儀器的測量精度，并且從測量數(shù)據(jù)入手，使數(shù)據(jù)處理結(jié)果更為精確，以保證在線數(shù)據(jù)測量特征對在線監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性的判別。

4、其他在線監(jiān)測法。還有其他幾種在線監(jiān)測方法，如局部放電法，tg＆法等。局部放電法的特點是能檢測出建筑電氣管線有缺陷的地方發(fā)生局部放電現(xiàn)象，在理論上可以在線監(jiān)測，但由于干擾因素較多，實際中在線監(jiān)測困難較大。tg＆法的特點是在運(yùn)行電壓下能檢測電氣管路劣化程度，應(yīng)用較多，但需要特殊的在線監(jiān)測儀器。每種方法都有各自的優(yōu)缺點，做到相互配合和彌補(bǔ)，以此來為電纜絕緣老化等問題的評估提供依據(jù)。

三、建筑電氣管線耐久性評估研究

1、管線耐久性評估的程度型指標(biāo)。對于建筑電氣管線耐久性的評價，涉及到很多因素，而這些因素具有隨機(jī)性的特點，彼此相互作用和關(guān)聯(lián)，各因素變化對管線耐久性的影響，不能用精確的數(shù)量來表述，只能是模糊的概念描述。因此，程度型指標(biāo)的評估，一般用專家分析法和隸屬度分析法，對管線的外觀情況和惡化程度進(jìn)行評估。外觀情況指管線裂縫的寬度，有無發(fā)黃、斑駁、剝落的情況，有無腐蝕情況等；程度型指標(biāo)對管線惡化程度指管線的老化程度，是由管線絕緣程度和電纜溫度等共同作用決定的。

2、管線耐久性評估的速度型指標(biāo)。構(gòu)成電氣管線的材料，每一個質(zhì)量因子均有其正常運(yùn)行時的標(biāo)準(zhǔn)，如主絕緣電阻、護(hù)套絕緣電阻、電纜溫度、環(huán)境溫度等，這些標(biāo)準(zhǔn)與管線老化的速度相比較，就形成了評價管線耐久性的速度等級指標(biāo)。因此，速度型指標(biāo)的評估，一般用多因素評定法和二級綜合評估向量法，對管線的環(huán)境條件況和惡化程度進(jìn)行評估。環(huán)境條件指管線使用環(huán)境的氣候條件，如溫度、濕度、有無干濕交替、有害氣體濃度、腐蝕性物質(zhì)含量及銹蝕防護(hù)措施等；速度型指標(biāo)對管線的惡化程度指單位時間內(nèi)保護(hù)層老化的速度，絕緣電阻等因素的影響。

四、總結(jié)

對于建筑電氣管線耐久性的監(jiān)測及評估，國家還未出臺相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，在評價電氣管線耐久性的過程中，涉及到的很多因素既隨機(jī)又模糊，各指標(biāo)間有時甚至出現(xiàn)不可預(yù)測性和矛盾性，這與我國建筑電氣管線耐久性監(jiān)測評估技術(shù)滯后于電線電纜的制造應(yīng)用技術(shù)有很大關(guān)系。因此，對耐久性監(jiān)測及評估體系進(jìn)行研究，不斷提高耐久性監(jiān)測技術(shù)也是從業(yè)人員的目標(biāo)。

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