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煤矿行业冷缩电缆中间接头质量问(2017-08-23)

  一、故障环境
  煤矿井下空间狭小,空气潮湿,有煤尘和瓦斯爆炸的危险,因此,对电缆中间接头的要求很高。用热缩电缆中间接头,由于需要明火热缩,极不适合煤矿井下。用环氧树脂浇灌制作的电缆中间接头,体积大,对于井下狭小的空间,不适合敷设,有的还需要安装接地系统,而冷缩中间接头具有很多优势,安装不需要专用工具,简便快捷,制作时间短。不用使用明火,安全可靠,。对电缆本体有持久的径向压力,用与电缆同呼吸的防水胶带缠绕,密封防水性能好,保证长期可靠运行。使用硅橡胶冷缩绝缘套管,具有优良的绝缘性和高恢复弹性,使内面结合紧密,不会因电缆运行呼吸作用而产生电击穿,应力部分与主绝缘复合为一体,有效地解决了电缆半导体导电层屏蔽断面处的应力集中问题,确保绝缘可靠,安全运行。电缆中间接头体积细长,相对于环氧树脂浇灌的中间接头在井下巷道安装更简便易行,为此,我矿在九五年就广泛的推广使用冷缩中间接头。冷缩接头虽好,但也有时出现事故,因此,我将对我们最近的一次冷缩接头故障进行剖析,简单的谈一下自己的看法。
  二、故障情况
  某日夜间,山东某矿井下中央变电所2#高压配电开关发生短路跳闸故障,该高压开关带线路为240平方毫米铜芯交联聚乙烯电力电缆,中间有四个冷缩电缆中间接头,是变电所进线电缆,在变电所做好措施后用兆欧表判断为电缆故障。通过测寻定位,故障点锁定在井筒处第二个冷缩电缆中间接头,此接头于多年前电缆铺设安装时制作,并经耐压试验后投入运行,一直运行良好,事故的发生引起了相关部门领导的重视,要求分析事故,尽快查出原因。
  三、原因分析
  在深电电力设备发展有限公司技术人员的配合下很快找出了事故的原因所在,冷缩电缆接头,现场施工简单方便,其硅橡胶复合绝缘套管具有弹性,只要抽出内芯尼龙支撑条,可紧紧贴服在XLPE电缆上,不需要使用加热工具,克服了热缩材料的缺点(热缩附件没有弹性,在电缆运行时热胀冷缩的过程中,会与电缆本体之间出现间隙)。我矿在安装时广泛推广冷缩电缆中间接头新工艺,由于当时对该项新工艺的操作掌握也有不足之处,因而对该起故障很有必要进行认真分析,查找原因,从中吸取教训,采取措施,提高施工质量,确保电缆线路的安全运行,聚丙烯防腐胶带。
  我们知道,电缆中间接头的电场是一个畸变电场,造成电场畸变的主要原因是:做接头时,电缆的铜屏蔽层、半导体屏蔽层、绝缘层、线芯都必须进行剥切,在电缆接头线芯和屏蔽层的切断处,会产生电应力集中现象,电场强度最大,是整个接头的薄弱环节。同时,现场条件较差,不可避免会侵入灰尘、气体、水分等杂质。因而导致绝缘发生击穿的主要原因是什么还需进一步分析。
为便于分析,在现场将故障电缆中间接头锯掉,就地进行了解剖,发现:
  1)电缆中间接头外观完好,没发现烧蚀空洞。
  2)抛开外铠甲和防水胶带后发现里面有明显的碳化烟黑。
  3)将每一相冷缩硅橡胶绝缘套管剖开后,其中有两个电缆绝缘层表面有明显放电碳化通道,该通道从线芯一直到电缆硅橡胶复合绝缘套管外。由此可见,该电缆击穿是接头处绝缘表面放电造成的,说明冷缩套管与电缆绝缘表面结合处存在气隙、杂质形成的绝缘薄弱环节造成短路故障。
  众所周知,杂质、气隙、受潮是造成固体绝缘介质沿面放电的主要原因,所以可能导致冷缩接头绝缘击穿的原因有以下几方面,即制作工艺,敷设环境及外力破坏。
  1、制作工艺方面可能存在以下原因
  (1)剥切电缆半导体屏蔽层时,刀痕过深,使主绝缘层表面有伤痕,容易存在气隙。
  (2)电缆半导体屏蔽层剥切后,没有清除干净,其半导体残留在主绝缘层上,或清擦时没有遵循工艺要求,来回擦洗,留下隐患,产生闪络放电。
  (3)电缆线芯压接后,连接管压坑变形有尖端、棱角,造成电场畸变,局部场强集中,产生尖端放电。
  (4)冷缩硅橡胶套管是预制成型附件,必须与电缆截面相配套。做接头前如没有认真检查是否配套,事必造成收缩不紧密而不能保证界面压强,导致杂质侵入气隙或受潮。
  (5)制作该冷缩头时,硅橡胶绝缘套管收缩后,两端口未作任何密封处理,这是导致潮气侵入的重要原因。
  (6)制作冷缩接头时,因三相冷缩绝缘套管同在中心位置,由于不平整,包绕防水带中会有皱折,造成包缠不紧密,这也是导致接头进水受潮的重要原因之一。
  (7)半导体屏蔽切削尺寸不合适和铜屏蔽的恢复不到位是造成短路故障的主要原因。
  2、敷设环境及外力破坏
  (1)井下环境潮湿,大巷经常用水冲刷防尘。
  (2)查阅资料和工作日志得知,此处电缆为配合矿质量标准化建设,进行过多次整改和起落。
  (3)经过回忆,此电缆接头在放落地面过程中成被水泡过。
  综合以上分析,可以得出以下结论,由于电缆的起落搬迁和移动,可能造成电缆中间盒的损坏。大巷的冲刷以及水泡可使冷缩电缆中间接头或则电缆其它外护套破损处进水浸入到冷缩电缆中间接头中,再加上冷缩中间接头的制作工艺存在瑕疵,就造成了此次事故的发生。

(伊法拉)












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