高壓電纜進(jìn)水快速修復(fù)技術(shù)

趙和凡

（冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司，河北 邯鄲 056500）

一、引言

隨著煤礦采掘機(jī)械化率不斷提高，礦井開采廣泛應(yīng)用電能，電纜是其輸電的主要手段。因此，如何使用維護(hù)電纜對(duì)煤礦安全生產(chǎn)有著重要的作用。由于煤礦開采深度不斷加深，礦山企業(yè)面臨的水患威脅也越來越大。當(dāng)?shù)V井淹井后，如何快速恢復(fù)供電是很現(xiàn)實(shí)的問題。

二、交聯(lián)聚乙烯電力電纜

1.電纜特性

交聯(lián)聚乙烯電力電纜是指電纜的絕緣層采用將線性分子結(jié)構(gòu)的聚乙烯（PE）材料通過特定的加工方式，形成網(wǎng)狀分線結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚乙烯電力電纜。其允許長(zhǎng)期工作溫度為90℃，短路允許溫度到250℃，在保持其原有優(yōu)良電氣性能的前提下，大大地提高了使用性能。

交聯(lián)聚乙烯電力電纜是新型電纜，具有優(yōu)良的介電性能，耐熱良好,比聚氯乙烯電纜、聚乙烯電纜都高，不僅在電氣、熱機(jī)械、耐化學(xué)腐蝕方面性能優(yōu)良，而且具有重量輕、終端結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝敷設(shè)方便、使用中不受高度落差限制、無(wú)漏油引發(fā)火災(zāi)危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此在工礦企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

2.電纜受潮的因素

電纜在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、敷設(shè)過程中難免受潮，特別是在井下濕度比較大，在施工中稍有不慎，如電纜外皮受損、端部防潮封頭處理不良、存放時(shí)間太長(zhǎng)等，都會(huì)使之受潮。

3.電纜受潮的危害

交聯(lián)聚乙烯電力電纜進(jìn)水受潮分為線芯進(jìn)水受潮和緩沖層進(jìn)水受潮。電纜線芯進(jìn)水受潮，水分子會(huì)被電纜高聚物材料吸收、吸附或擴(kuò)散，將導(dǎo)致其體積電阻、表面電阻和擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降。在高電壓作用下，產(chǎn)生領(lǐng)結(jié)形式發(fā)散性氣隙，出現(xiàn)“水樹枝”現(xiàn)象?！八畼渲Α爆F(xiàn)象將造成交聯(lián)聚乙烯電纜局部應(yīng)力增加，在高溫作用下出現(xiàn)明顯氧化、電纜導(dǎo)電性增加，最終導(dǎo)致電纜熱擊穿。在低溫下，“水樹枝”現(xiàn)象經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間氧化作用，會(huì)逐漸轉(zhuǎn)換為“電樹”現(xiàn)象，對(duì)電纜造成嚴(yán)重破壞。緩沖層主要由半導(dǎo)電黏合劑、高速膨脹吸水樹脂和半導(dǎo)電聚合膨松材料組成，能起到阻水和機(jī)械緩沖作用。當(dāng)電纜進(jìn)水受潮時(shí)，遇水后膨脹成為晶體狀，長(zhǎng)期運(yùn)行也會(huì)誘發(fā)“水樹枝”現(xiàn)象產(chǎn)生，進(jìn)而引發(fā)電纜護(hù)套受損。

4.電纜受潮的修復(fù)技術(shù)

（1）氣體壓入法：干燥空氣壓入除濕法、氮?dú)鈮喝氤凉穹ā?/p>

（2）真空析出法：真空泵析出法、高壓氣流析出法。

（3）加熱蒸發(fā)法：加熱空氣輸入法、低壓大電流加熱法。

（4）修復(fù)液注入法：硅氧烷修復(fù)液。

三、井筒高壓電纜修復(fù)技術(shù)實(shí)踐

梧桐莊礦井筒動(dòng)力電纜為交聯(lián)聚乙烯鎧裝電纜，型號(hào)MYJV42-185mm26/10kV、外徑76mm、長(zhǎng)1200米/根，數(shù)量18條。發(fā)生故障為電纜接頭和線芯進(jìn)水接地，井底切開電纜后，護(hù)套和線芯斷面連續(xù)淋水。根據(jù)進(jìn)水電纜的規(guī)格型號(hào)，制定出如下綜合修復(fù)技術(shù)方案（圖1）。

圖1

1.自然控水

將井底和地面端的電纜頭切開，利用井筒中垂直電纜的水的重力，將大量的存水自然控出。

2.壓水通氣、熱風(fēng)干燥

在地面端口安裝壓風(fēng)適配器，并與過濾器、干燥器、加溫器及壓縮機(jī)連接。先用空壓機(jī)向在地面端口適配器輸送經(jīng)過精濾的0.3MPa空氣，電纜實(shí)際長(zhǎng)度1000m，加壓3h后，井下端頭有水滴溢出端頭線芯。

3.氮?dú)獬凉?、干燥（圖1）

充氮過程：通過減壓閥來控制氮?dú)廨敵龅膲毫?，壓力要選擇適當(dāng)，一般在0.035MPa。在另一端觀察出水情況，如果未發(fā)現(xiàn)有水出來，可將充入氣體的壓力適當(dāng)提高，直至發(fā)現(xiàn)水分為止。然后停止供氣，持真空1h，重復(fù)循環(huán)直至看不到水分。

4.通電加熱、負(fù)壓吸空

電力電纜受潮后用1臺(tái)大電流發(fā)生器對(duì)其進(jìn)行加熱干燥處理，以提高電纜的絕緣電阻。工作時(shí)電壓應(yīng)降低至60～70V。電抗器起限流和調(diào)節(jié)焊接電流的作用，改變電抗器的電抗就可以調(diào)節(jié)電流?？衫媒涣麟姾笝C(jī)的這種特性，用普通交流電焊機(jī)的低壓輸出來替代大電流發(fā)生器。

首先對(duì)施工中受損的高壓電力電纜的外觀進(jìn)行檢查，查看外皮有無(wú)損傷，如果電力電纜破損，應(yīng)立即將電力電纜的外皮作好絕緣處理。

5.壓注干燥液

壓力注入電纜修復(fù)液是一項(xiàng)電介質(zhì)絕緣提高技術(shù)，通過向水樹老化XLPE電纜內(nèi)部注入特制的修復(fù)液，使其由線芯縫隙滲入絕緣層中，利用其與水樹通道內(nèi)水的反應(yīng)，消耗水分子，生成介電性能良好的有機(jī)聚合物，將水樹通道填充，達(dá)到修復(fù)的絕緣目的。有數(shù)據(jù)表明，該技術(shù)最好可延長(zhǎng)電纜使用壽命達(dá) 40年。

由于梧桐莊礦快速恢復(fù)生產(chǎn)的要求，壓力注入電纜修復(fù)液技術(shù)在項(xiàng)目的第一期工程暫不實(shí)施，待供電系統(tǒng)恢復(fù)正常后，在項(xiàng)目第二期安排具體實(shí)施。

6.檢測(cè)技術(shù)指標(biāo)

（1）直流泄漏。在電力電纜的一相上施加電纜額定工作電壓5倍的試驗(yàn)電壓，其它相均同時(shí)與外皮一起短路連接并接地，測(cè)量出電力電纜在直接耐壓過程中于0.25倍、0.5倍、0.75倍、1.0倍試驗(yàn)電壓下各相停留1min、5min、10min時(shí)讀取的泄漏電流值，記錄讀取的數(shù)據(jù)并列出表格、比較各相間、各時(shí)間的泄漏電流值，注意在每完成一相泄漏電流值的測(cè)量后，一定要進(jìn)行放電接地，而且接地時(shí)間不應(yīng)少于2min。如遇到測(cè)量時(shí)相間不平衡系數(shù)大于2、同時(shí)泄漏電流值比前一次有明顯增大、泄漏電流上下波動(dòng)很大、泄漏電流隨試驗(yàn)電壓增加而急劇上升、或隨時(shí)間延長(zhǎng)而有上升現(xiàn)象時(shí)，說明電力電纜存在著缺陷，不能投入使用，必須處理。

（2）吸收比。在測(cè)量電力電纜芯線吸收比時(shí)一般用2500V兆歐表，將電力電纜的一相接兆歐表的輸出火線上，其他相均同電纜外皮連接并且接地，測(cè)量出電力電纜在15s和60s時(shí)的絕緣電阻值。用15s時(shí)的絕緣電阻值與60s時(shí)的絕緣電阻值相比較，這個(gè)比值就稱為吸收比，其值的大小直接反映此電力電纜的受潮程度。

比值越大，電纜受潮程度越大；比值越小，電纜受潮程度也就越小。當(dāng)這個(gè)比值大于1.3時(shí)，就說明這條電纜已受潮比較嚴(yán)重，不能投入運(yùn)行，必須經(jīng)過干燥處理后才能使用。

7.封堵端頭

電纜干燥結(jié)束測(cè)試合格后，及時(shí)將電纜端頭用堵水接頭或堵水終端進(jìn)行防水封堵，也可用電纜防水封帽封堵。

四、結(jié)語(yǔ)

井下和礦山電纜用量大，成本高，電纜受潮的修復(fù)技術(shù)可降低煤礦系統(tǒng)成本和減少不安全因素。