交联电缆附件发热的原因及防范措施

2025-03-13

交联电缆附件广泛应用于10kV配网中,包括终端头、中间接头和电缆分接箱等。它们具有全绝缘、全密封、免维护和灵活安装的特点,特别适用于恶劣环境。此外,交联电缆附件还用于户外终端、气体绝缘终端(GIS终端)、油浸终端等。

交联电缆附件的基本结构和常见类型如下:

基本结构

1、导体:导体是电缆附件的核心部分,用于传导电流。导体通常采用绞合结构,以提高机械强度和散热性能。1kV以下电缆常用扇形、半圆形和圆形绞合,6kV以上电缆采用紧密圆形绞合。

2、绝缘层:绝缘层用于隔离导体和外界环境,确保电缆的电气性能。交联聚乙烯(XLPE)绝缘层具有优异的电气性能和耐热性能。

3、屏蔽层:屏蔽层用于减少电磁干扰,提高电缆的抗干扰能力。屏蔽层通常由金属材料制成,如铜或铝。

4、护层:护层用于保护电缆免受机械损伤和环境因素的影响。护层材料可以是金属护套(如铅护套、铝护套)或复合护层(如铝箔和聚合物材料)。

常见类型

1、热缩附件:通过加热收缩材料,实现密封和绝缘。热缩附件具有轻便、安装容易和性能良好的特点,广泛应用于电力传输。

2、预制附件:采用高分子材料制成,通过一次硫化成型,保留接触界面,施工时插入电缆现场。预制附件具有良好的电气性能和机械强度,适用于高压电缆。

3、冷缩附件:利用弹性材料在低温下收缩,实现密封和绝缘。冷缩附件具有施工简便、运行可靠的特点,适用于中低压电缆。

4、绕包式附件:使用橡胶带材现场绕包制作而成,但易松脱、耐候性差、寿命短。

5、浇灌式附件:使用热固性树脂作为主要材料浇灌而成,固化时易产生气泡,适用于特定场合。

应用

交联电缆附件广泛应用于10kV配网中,包括终端头、中间接头和电缆分接箱等。它们具有全绝缘、全密封、免维护和灵活安装的特点,特别适用于恶劣环境。此外,交联电缆附件还用于户外终端、气体绝缘终端(GIS终端)、油浸终端等。

交联电缆附件发热的主要原因(电气/机械/环境因素)

交联电缆附件发热的主要原因可以分为电气、机械和环境因素。

电气因素:

1、导体电阻不达标:电缆导体电阻不符合要求,导致运行中发热。

2、电流过载:电缆接头承受超过其额定电流容量的电流,产生过多热量。

3、接触不良:接头制造技术不佳,压接不紧密,导致接触电阻增大,发热严重。

4、绝缘性能差:电缆相间绝缘性能不佳,绝缘电阻小,运行中发热。

5、局部放电:电缆附件内部存在局部放电现象,导致发热。

机械因素:

1、热应力:交联电缆在生产过程中产生的热应力未完全释放,导致电缆本体存在内应力,可能引起电树枝放电。

2、机械损伤:电缆附件在安装或运行过程中受到机械损伤,如护套破损、内部结构受损等,影响散热性能。

环境因素:

1、散热不良:电缆安装过于密集,通风散热效果差,或靠近热源,影响正常散热。

2、环境温度高:环境温度过高,导致电缆附件温度升高,加速绝缘材料老化。

3、外部热源:电缆附近有热源,如煤气灶等,未采取有效的隔热措施。

交联聚乙烯(XLPE)材料特性对电缆附件发热影响的研究可以从以下几个方面进行分析:

1、耐热性能:

XLPE材料具有优异的耐热性能,长期工作温度可达90℃,短时最高温度可达130℃,甚至在某些情况下可达到250℃。这种耐热性能使得XLPE在高温环境下仍能保持稳定的电气和机械性能,从而减少因温度升高导致的电缆附件发热问题。

2、热老化:

XLPE材料在高温下会发生热老化,导致分子链断裂和材料性能下降。热老化是影响XLPE电缆及其附件绝缘性能劣化的主要原因。研究表明,热老化会导致XLPE材料的电气性能和机械性能逐渐劣化,从而增加电缆附件的发热风险。

3、热膨胀系数:

XLPE的热膨胀系数较低,这意味着在温度变化时,XLPE的尺寸变化较小,减少了因温度变化引起的机械应力。这种特性有助于减少因温度变化导致的电缆附件发热问题。

4、绝缘性能:

XLPE具有优异的绝缘性能,介质损耗角正切值小,且受温度影响不大。良好的绝缘性能可以有效减少电缆附件的发热问题,因为良好的绝缘性能可以减少电流泄漏和局部放电现象。

5、机械性能:

XLPE具有较高的机械强度和抗冲击性。这种机械性能有助于提高电缆附件的耐用性和稳定性,减少因机械应力导致的发热问题。

6、热稳定性:

XLPE材料在高温下的热稳定性较好,不易发生化学降解。这种热稳定性有助于延长电缆附件的使用寿命,减少因材料降解导致的发热问题。

7、热处理:

研究表明,热处理可以改善XLPE材料的电气和机械性能。通过适当的热处理工艺,可以优化XLPE材料的性能,减少电缆附件的发热问题。

电缆附件安装工艺与发热关联性主要体现在以下几个方面:

1、施工环境:施工环境的温度、湿度和洁净度对电缆附件的安装质量有重要影响。例如,高压直流电缆附件的安装过程中,环境温度和湿度的变化会导致界面电荷积累,从而引起电树枝和水树枝放电,导致附件故障。

2、导体连接质量:导体连接质量不佳是导致电缆附件发热的主要原因之一。接触电阻过大、导体打磨不平整等都会导致温升加快,最终可能引发相间短路和爆炸。

3、加热校直工艺:在交联聚乙烯电缆附件的施工中,加热校直是关键工艺之一。通过加热校直,可以消除生产过程中产生的机械应力,确保电缆和附件界面的良好配合,减少因绝缘受热后导致的回缩。

4、导体压接工艺:导体压接时的温度控制非常重要。高压直流电缆附件的导体压接过程中,如果温度控制不当,会导致导体温度过高或过低,影响导体的机械强度和电气性能。

5、接地可靠性:接地是电缆附件安装的重要环节。接地可靠性不足会导致发热问题,特别是在高压直流电缆附件中,接地不良会引起严重的发热故障。

6、材料选择:使用优质材料和符合规格要求的连接金具可以有效减少发热问题。例如,选用技术先进、工艺成熟的附件,可以提高附件的质量和可靠性。

7、施工工艺:施工工艺的规范化和标准化是确保电缆附件安装质量的关键。例如,热缩电缆附件的安装需要严格按照工艺要求进行加热收缩,避免因温度控制不当导致的材料损伤。

行业标准中关于交联电缆附件的温升控制要求

关于交联电缆附件的温升控制要求如下:

1、长期工作温度和短路温度:交联聚乙烯电缆附件的长期工作温度为90℃,短路时温度可达250℃。

2、温升控制:在温升试验中,电缆附件的温升值应符合相关标准的要求。例如,GB/T 20234.1-2023规定,充电连接装置的端子温升不应超过50K。

3、温升试验方法:温升试验通常在规定的环境温度下进行,测试时应记录温度传感器测量的温升值,并确保电缆组件的表面温度不超过规定的限值。

4、故障原因及防范措施:交联电缆附件发热的主要原因是导体连接质量差,导致接触电阻增大,温升加快。为防止此类问题,应选用优质附件、改进施工工艺、提高施工人员技能,并加强质量控制。

5、其他相关标准:GB/T 25840-2010《规定电气设备部件(特别是接线端子)允许温升的导则》提供了电气设备部件允许温升的指导原则,适用于交联电缆附件的温升控制。.

现有防范措施主要包括材料改进、安装规范和监测技术三个方面:

材料改进:

1、采用高质量的电气设备和材料,确保其质量可靠、性能稳定。

2、对涂料库、防爆柜等关键设施进行封闭式包装,使用防渗混凝土地面和防腐涂层。

3、对生产设备进行智能化监管,引入先进的监控系统和全自动检测系统。

安装规范:

1、严格按照设计图纸和施工规范进行施工,确保施工质量。

2、在电梯安装过程中,合理规划材料堆放区域,避免占用重要通道,减少火灾风险。

3、在电气安装工程中,布线时要确保电线敷设整齐、牢固,避免电线交叉、缠绕。

4、在化工厂反应釜安装设计中,合理设置安全阀、压力表、温度计等安全设备。

监测技术:

1、引入先进的监测技术和设备,如高清摄像头、智能传感器、无人机等,实时监测工程项目的各个环节和区域。

2、在高层建筑安全管理中,通过安装传感器实时监测建筑结构的位移、应力等参数,及时发现结构损伤和异常情况。

3、在烟囱烟气监测平台安装与维护中,加强对监测设备的质量控制和验收,选择性能更加稳定、可靠的设备,并增加设备的定期校准和校验频次。

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