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高压电缆的安全技术与应用

时间:2010-03-10 09:52 来源:未知

中国石化仪征化纤股份公司动力生产中心,负责公司范围内供电电网的管理。该供电电网中,10 kV电网主要由电缆线路组成,总长度约253 km。为了加强电缆的安全管理,动力生产中心采用了各种管理、技术措施,但仍发生了由于油浸纸绝缘电缆本体接地或相间短路引起的爆炸事故。通过调研,笔者认为在电缆管理方面应注意以下问题。

1  按现场实际选用电缆型式
    10年前,公司的10 kV高压电缆都选用铝芯油浸纸绝缘铅包钢带铠装麻被电力电缆,型号为ZLQ21型。油纸绝缘电缆具有优良的电气性能,使用历史悠久,电缆、附件和电缆头的制作工艺等都很成熟,它适宜敷设在土壤中,能承受一定的机械外力,但不能承受大的拉力,且敷设时不允许有超过15 m的落差和15D的弯曲半径。

    近年来,国内电缆用户对便于运行维护的交联聚乙烯电缆产生了浓厚的兴趣,专家也在DL401-91《高压电缆选用导则》中建议,对6~110 kV电网通过技术经济比较后,可因地制宜采用交联电缆。

    从仪化近20年的电缆运行和目前国内电缆的使用情况来看,笔者认为:在非高落差、小拐径的地段使用油浸纸绝缘电缆比交联电缆更合理。因为油浸纸绝缘电缆的平均使用寿命可达30~50年(上海有的油浸纸绝缘电缆已运行了100多年),而交联电缆可能在10年左右就出现故障率上升。实践证明,油浸纸绝缘电缆的运行寿命及电气性能在一定程度上要优于交联电缆。

2  电缆附件的选用应该更注意性价比

    从目前国内使用情况来看,热缩及浇铸式电缆头对油浸纸电缆来说更合适,但这2种电缆头的制作工艺复杂,对制作人员的技术水平、制作经验都有较高要求,并且对制作环境也有一定的要求。

    冷缩头由于采用硅橡胶材料,制作过程中不需动火,工序简便,适合于电缆隧道、电缆层等相对密闭的空间,近年来也成为电缆附件的首选。但对于一些对泄漏和辐射要求高的单位,通常不考虑冷缩式电缆头。对比3种产品的价格,冷缩头是热缩或浇注式电缆头的7~10倍。

    基于上述原因,笔者认为在投资项目中,电缆附件应以热缩或浇注式电缆头为主。抢修中可考虑部分冷缩头,以节省时间,尽快恢复送电。但有一个问题不能回避,那就是要加强对电缆头制作工艺的再培训和制作人员水平的提高,因为电缆头制作工艺质量没有保证,也会成为供电网络安全的另一个隐患。

3  改变电缆试验方式

    4年前,中石化在全公司提出了状态检修的设备管理要求,这种检修方式对于电缆这种非转动类设备有一定的难度。由于缺乏在线监测手段,只能通过电缆的定期试验来判断其健康状况。按照DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规程》,油浸纸绝缘电缆的试验项目有:绝缘电阻和直流耐压试验。对于交联电缆只完成绝缘电阻的测试。由于初期建设中选用的电缆附件受制作工艺的限制,我们一般只能做电缆主绝缘的绝缘电阻试验,对电缆外护套绝缘电阻和内衬层绝缘电阻都未能测试,这也给交联电缆预防性试验带来了漏洞。

    (1) 动力生产中心2003年的3次非计划停车中,都是由于型号为ZLQ21的油浸纸绝缘电缆落差段发生接地短路后爆炸引起的,这些出故障的电缆都按原电力工业部发布的《电力设备预防性试验规程》和仪征化纤股份有限公司汇编的《电力电缆维护检修规程》,进行过1年1次的绝缘电阻和直流耐压试验。上述电缆,在2001—2003年的预防性试验中,数据都符合要求,2003-09-16电缆本体爆炸后重做了电缆头,试验也符合标准,但在其后不久又发生了电缆本体爆炸。从预防性试验数据来看,电缆泄漏电流、绝缘电阻均符合标准,但在检修周期内,仍发生电缆本体短路爆炸事故,可见电缆试验标准还有待进一步改进完善,提高其有效性。

    (2) 电缆预防性试验肯定会对电缆造成损伤,但放弃预防性试验也不是好的管理方法。如果能利用热敏或其它原理对电缆进行在线监测,并根据监测结果和电缆的负荷量、敷设环境、电缆上次试验状况等情况进行综合评估后,实行状态试验,对状况不好的提高试验电压值,对整体情况良好的,在保证电缆不受外力损伤的前提下,将检修周期延长3~5年,也许是更好的方法。

    (3) 交联电缆的绝缘是由添加交联剂的热塑性塑料挤包、交联制成的。在直流电场的空间电荷作用下,其绝缘性能会加速劣化,使用寿命会缩短。近几年电缆行业已对此逐渐达成共识,因此对于新投运或重做电缆头后的交联电缆应优先采用交流试验方法。采用这种方法试验时,输出的正弦电压波形接近电缆的运行工况,试验电压值低于直流耐压试验值,且在测试中不会使有害的空间电荷注入绝缘材料。同时,可以无损伤地探测到电缆、电缆接头及施工工艺的缺陷,对绝缘介质中的电树枝、水树枝放电状况有所改善,保证电缆的正常使用寿命。但交流耐压试验无法及时发现制造过程中产生的微小气隙及安装中存在的微小绝缘挤压受损缺陷。这些缺陷都会在日后的运行中逐渐发展而威胁设备的安全运行,因此在交接试验中引入局部放电的测量是可以考虑的。

    (4) 公司在安全隐患治理项目中,对部分运行时间长、状况较差的油浸纸绝缘电缆进行了改造。具体的改造方案就是,截掉电缆两终端附近存在落差的薄弱环节,采用环氧树脂浇注式或热缩式中间头对接,落差部分选用ZLQD22-8.7/10型不滴流油纸绝缘电缆。

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