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【高压电缆夹具】高压电缆附件制作中的多重密封的详解分析

近年来,随着国内各大城市网络改造的逐步深化和电缆生产、施工技术的大发展,电力电缆线路故障率已经比以前大大降低,但与发达国家相比,仍有几倍的差距。

高压电缆附件

电缆线路故障原因按责任方大致可以分为:制造质量问题、线路系统设计问题、施工质量问题、以及外力破坏。在除外力破坏这一非技术原因外,现场施工质量在众多原因中应该是最难控制的。电缆线路故障原因按发生部位可以分为:电缆本体问题、电缆附件问题(终端头、中间接头、以及接地系统)。其中电缆附件故障占有极高比例。

做为电缆施工从业人员,我所耳闻目睹的众多电缆附件故障中,因安装质量问题,导致附件进潮或泄漏,进而造成故障的又占有极高比例。这种因为电缆附件安装中密封不良造成的问题在电缆施工中是具有一定普遍性的,为此,我想同广大电缆施工业内人士共同探讨一下高压电缆附件制作及抢修中的多重密封。

  1、高压电缆附件多重密封的必要性

目前,在110KV及以上电压等级电缆线路中,由于交联电缆在国内外占有绝对主导地位,因此电缆附件技术主要围绕交联电缆展开。由于各种电缆所用的绝缘材料不同、护层不同、电缆附件的运行条件与周围环境不同,对密封的要求自然也就各有差异。

密封对终端头来说主要是防止绝缘油渗漏。因为电网中,具有油压补偿装置的变压器终端、GIS终端或者干式终端所占比例很小,真正大量使用的还是无油压监测、补偿装置的终端,终端一旦漏油后很难确认剩余油量多少。而终端内油量减少又会导致电场分布的改变,造成内绝缘爬距变化,最终导致附件击穿。对绝缘油渗漏的终端,除了进行必要的监测等待停电补油或重新安装外,目前的堵漏技术很难解决绝缘油渗漏问题。

密封对中间接头来说则主要是防水问题。保证中间接头的密封防水性能至关重要。因为一旦接头密封效果不佳,水分进入接头内部,在电泳力的作用下,水分会进入电缆绝缘层内部,并且随着运行时间的延长,在电缆绝缘层中产生水树枝,最终导致运行电缆击穿,所以电缆接头密封不良将严重影响电缆线路的使用寿命。

密封对接地系统来说主要是接地箱的防水问题。因为一旦箱体密封不好进水,导致多点接地,就会引起金属护层感应电流过大,降低载流量,影响运行。

鉴于密封性对电缆附件的重要性,高压电缆附件施工中很有必要进一步加强多重密封的力度。

  2、电缆附件结构中的密封点

尽管在电力系统密封点的考核中,将电缆终端头定为1个密封点,电缆中间接头为2个密封点,但在实际施工处理中,电缆附件需要处理的密封点是相当多的。

以各种介质可能向外或向内漏渗的结合面为密封点,电缆附件的静密封点有以下几类:

一对法兰及密封垫结合面、应力锥与电缆绝缘本体的结合面、附件金属套与电缆金属护层结合面、终端导电棒处密封面、中间接头外护套与电缆本体外护套的密封、中间头绝缘填充物壳体与电缆外护套密封、接地箱箱体及地线进线孔密封。

这些密封点有的单独存在,有的则是几种组合在一起,以多重密封的形式完成电缆附件的密封。

  3、电缆附件安装中常用的几种密封技术

应力单元密封(预制及冷缩附件产品):

通过应力锥与电缆绝缘层外径的过盈量配合,依靠锥体自身橡胶弹力所具有的一定密封作用,有时还可采用密封胶及弹性夹具增强密封。另外也需借助硅脂润滑安装界面,填充界面中的气隙。

封铅:

在金属护套电缆的中间接头和户外终端头的密封方法中,封铅是最普遍的一种密封方式。虽然封铅的工艺较复杂,但由于其密封性能可靠,又有良好的机械强度和耐老化性能,因此仍被广泛应用。因为交联电缆不能象充油电缆那样根据是否漏油来考察封铅的质量,所以要保证封铅质量,铅封应分两次进行,第一次封堵,第二次成形和加强,铅封必须密实无气孔。

O型圈(法兰):

由于制造费用低及使用方便,因而被广泛应用在各种动、静密封场合。O型圈是一种自动双向作用密封元件,安装时其径向和轴向方面的预压缩赋于O型圈自身的初始密封能力。

O型圈在使用过程中因受压力作用变形而产生的反弹力给予被密封面一初始压缩应力,从而起到预密封作用。当受预密封作用的O型圈受流体压力作用时,随流体压力增大,传递压力越大,密封作用越大,从而达到自密封作用。

在实际运行中,一个电缆头往往要运行几十年,胶垫在长期的运行中有可能失去弹性,变硬、变脆,甚至发生龟裂,结果失去防水密封作用,因此在施工中应综合考虑其材质、压缩量等性能。

带材(包缠):

防水/密封带材:乙丙橡胶自粘带适用于大部分电缆护套材质,如:聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、油基橡胶和乙丙橡胶等。电缆附件与聚氯乙烯护套接口处,其外部密封可直接包聚氯乙烯带,但其性能较差,只适用于一般密封,不能依靠其作长期密封;对聚乙烯和交联聚乙烯护套电缆,由于其为非极性材料无法直接粘合,因此通常增绕自硫化乙丙橡胶带后再包缠聚氯乙烯带,乙丙橡胶带在硫化过程中与聚乙烯或胶联聚乙烯紧密地粘合在一起形成一个良好的密封层。

热缩:

就是将热缩管材套于预定的粘合密封部位,并在粘合部位涂上热溶胶或密封防水胶,当加热到一定温度后,热收缩管即收缩,热溶胶溶化,待自然冷却后即形成一道良好的密封层。热溶胶在此起填充、粘合和密封的作用。

环氧腻子(A/B组分):于终端/接头尾管处,使用A/B组分环氧腻子混合物,待其固化后,以达到机械保护与防水密封的效果。

环氧/玻璃丝带:于终端/接头尾管封铅或环氧腻子固化物外,包缠环氧树脂液体浸渍玻璃丝带,待其固化后,以达到机械保护与防水密封的效果。

绝缘填充物:主要为电缆中间接头所使用沥青基或硅橡胶基绝缘填充物,待其固化后,结合外壳,以达到机械保护与防水密封的效果。

硅脂:通常硅脂仅为金属件与橡胶件或橡胶件间的润滑成分,但考虑到其憎水特性,某些非关键部位,也可做辅助防水材料。

地线处理:在接地电缆铜芯上用浸锡的方法增加不少于60mm的阻水段。 采用两次搪铅的方法,先按照以往工艺进行搪铅以保证铜管与铅包之间的密封,

用密封胶泥填充接地电缆与热缩管之间的空隙,在阻水段和接地电缆铜芯散开处用密封胶泥形成阻水结构。

 4、密封不良的案例:

因施工质量原因造成的严重密封缺陷一般在投运前或投运后一两年内就会出现故障,而一些小的问题可能就成为长期运行的隐患。采用专业的施工队伍和加强接头安装人员的技术水平和质量意识是减少此类电缆事故的重要途径。

案例1:因密封处理不良导致GIS终端漏油事故的案例。GIS终端运行时间两年。事故原因:电缆终端出线杆上有一条纵向滑痕,因为GIS内气压比接头内油压高很多,所以SF6气体顺着滑痕进入电缆终端,终端下密封在高气压下失灵,绝缘油全部泻出,GIS电缆仓气压降低后报警

案例2:新设中间接头密封不良进水的案例。新设220KV电缆中间接头。投运交接试验前发现接头铜套内进水。事故原因:中间接头铜套密封法兰盘与O型圈配合不当。

案例3:新设中间接头密封不良进水的案例。新设220KV电缆中间接头。投运交接试验不过。事故原因:解剖发现绝缘胶凝固不良、地线护套料与其结合不良,导致接头进水。

案例4:因密封处理不良导致户外终端漏油事故的案例。220KV电缆终端运行时间两年。运行人员例行检查发现终端漏油。事故原因:封铅仅做一次并且开裂,导致绝缘油泄漏。

案例5:因密封处理不良导致地线箱进水的案例。110KV电缆线路。投运时间三年。运行人员例行检查发现金属护层感应电流过大。事故原因:地线箱密封胶条异位,导致进水,造成线路多点接地。

  5、预测趋势

1、目前电缆附件施工鲜有密封新技术出现,只能结合地区地质及气候条件及产品特点,科学进行密封方式的组合,以多重密封确保电缆附件的密封效果。

2、线路运行寿命后期的电缆附件密封修补

本文中涉及的密封技术及密封方式主要针对新设和投入运行初期(1-5年内)的电缆附件密封。由于运行中期(5-25年内)电缆本体和附件基本进入稳定时期,线路运行故障率较低。而线路运行后期(25年后),电缆本体绝缘树枝老化、电-热老化以及附件材料老化加剧,电力电缆运行故障率大率幅上升。故障主要原因是电缆本体绝缘树枝状老化击穿和附件呼吸效应进潮而发生沿面放电。为此业内人士极有必要对此类电缆附件的密封补救方法做进一步的研究。

3、不停电处理电缆附件密封缺陷

除新设电缆附件密封缺陷处理外,其他情况下,密封缺陷的抢修处理中都涉及线路的停电问题。考虑到线路的停运考核指标以及停电将造成的经济损失和不良社会效应,业内人士更有必要对不停电处理电缆附件密封缺陷的密封补救方法做进一步的研究。

责任编辑: 鲁达

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