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YJV22電力電纜絕緣電阻降低故障的原因

瀏覽：發(fā)布日期：2021-04-13 10:08:18

　　直埋電力電纜絕緣電阻降低導(dǎo)致電纜線路故障的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生

，也是電纜用戶與電纜制造廠發(fā)生質(zhì)量事故糾紛*多的項(xiàng)目。需要從電纜材料

、電纜制造和電纜施工的角度

，對電纜絕緣電阻下降的原因進(jìn)行全面的解釋

，包括電纜材料、電纜制造

、使用環(huán)境

、自然條以及敷設(shè)施工等方面。主要有以下幾點(diǎn)：

　　深度分析直埋電力電纜絕緣電阻降低故障的原因

　　一

、電纜絕緣受潮

、電纜原材料受潮

　　電纜絕緣和護(hù)層所用的原材料，主要是塑料類和橡膠類材料

，并由此改性衍生出許多種具有特殊功能的材料

。材料制造廠在制造材料時(shí)，經(jīng)過配合劑混合

、混煉

、造粒、冷卻和烘干等過程

，以及在材料運(yùn)輸

、儲存期間，往往會發(fā)生程度不等的受潮

，使材料含有程度不等的潮氣

。因此，電纜制造廠在把材料擠包在電纜導(dǎo)體上之前

，都要把材料進(jìn)行烘干處理

，擠出機(jī)組上都配有材料烘干裝置，使擠出的絕緣層和護(hù)層內(nèi)不會發(fā)生氣泡和砂眼

、表面不會起泡等缺陷

。這是電纜制造廠的硬性工藝規(guī)定

，否則電纜成品通不過出廠耐電壓試驗(yàn)。

、電纜制造過程受潮

　　在絕緣擠包過程中

，絕緣層被刮傷，造成絕緣層破洞或脫膠

，絕緣線芯在冷卻水槽中進(jìn)水

，導(dǎo)致絕緣電阻下降?div id="jfovm50" class="index-wrap">；蛘咴跀D包護(hù)層時(shí)

，發(fā)生護(hù)層被損傷而進(jìn)水，使絕緣層受潮

，絕緣電阻下降

。當(dāng)制造多芯電纜時(shí)，即使絕緣層擠包完好無損

，但在絕緣線芯絞合成纜時(shí)

，以及在擠包護(hù)層時(shí)也可能發(fā)生損壞而進(jìn)水受潮，于是成品電纜通不過出廠耐電壓試驗(yàn)

。

、電纜施工過程受潮

　　在直埋電纜施工過程中，如果電纜溝開挖

、電纜埋設(shè)作業(yè)

、電纜中間接頭和終端接頭制作不規(guī)范等，都很有可能損傷電纜護(hù)層和絕緣層

。如果土壤潮濕或者電纜溝積水

，一定會發(fā)生電纜進(jìn)水。絕緣受潮后

，使電纜絕緣表面電阻降低而表面泄漏電流增加

，絕緣電阻下降，還會引起導(dǎo)體與絕緣層之間的電場畸變

。絕緣內(nèi)電場分布不均勻

，會引發(fā)絕緣內(nèi)部游離放電，甚至引起電纜擊穿

。售后服務(wù)實(shí)踐證明

，有95%以上的直埋電纜絕緣電阻下降事故是由施工不當(dāng)引起的。

　　YJV22電力電纜絕緣電阻降低故障的原因

　　二

、電纜使用環(huán)境

、環(huán)境溫度

　　根據(jù)介質(zhì)物理學(xué)理論和工程實(shí)踐，絕緣材料的電阻隨溫度升高而呈指數(shù)式下降

，而電導(dǎo)則隨溫度降低而按指數(shù)式增大

。溫度升高導(dǎo)致絕緣電阻下降

。這是由于絕緣溫度升高時(shí)，材料內(nèi)的分子熱運(yùn)動增強(qiáng)

，使導(dǎo)電離子的產(chǎn)生和遷移數(shù)量都隨之增大

。電纜通電運(yùn)行后，在電壓的作用下

，由導(dǎo)電離子運(yùn)動所形成的傳導(dǎo)電流增大

，絕緣層溫度升高，勢必造成絕緣電阻下降

。

　　實(shí)驗(yàn)證明

，電纜絕緣材料在70℃時(shí)的絕緣電阻值只有20℃時(shí)的10%。也就是說

，電纜在導(dǎo)體工作溫度70℃時(shí)的絕緣電阻

，只有在導(dǎo)體工作溫度20℃時(shí)絕緣電阻測量值的10%。如果供電線路發(fā)生過負(fù)荷

，電纜導(dǎo)體溫度超過70℃，絕緣電阻下降會更嚴(yán)重

。

　　電纜的敷設(shè)環(huán)境溫度對絕緣電阻也有很大影響

。在不同氣候帶地區(qū)(熱帶、亞熱帶

、溫帶和寒帶)測量的直埋電力電纜的絕緣電阻是不同的

。在中國，雖然電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中都規(guī)定了導(dǎo)體允許的長期工作溫度

，以確保電纜的絕緣水平

，但在南方亞熱帶和熱帶地區(qū)，直埋敷設(shè)電力電纜的絕緣電阻下降數(shù)值

，比在北方溫帶和寒帶地區(qū)下降數(shù)值大得多

。這就是地區(qū)氣候條件不同對電工產(chǎn)品性能要求的重要差異。

、環(huán)境濕度

　　眾所周知

，電纜在制造和敷設(shè)運(yùn)行過程中進(jìn)水受潮，是危及電纜電氣性能和使用壽命的主要因素

。不論電纜制造廠還是用戶

，都對此非常重視。

　　實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明

，造成電纜進(jìn)水受潮的主要原因如下

。

　　1)材料純度

　　如果電纜絕緣料中混入雜質(zhì)，特別是金屬雜質(zhì)

，甚至所使用的不同顏色的顏料

，都會直接影響絕緣的電氣性能

，使絕緣電阻下降。其原因

，一是絕緣層內(nèi)非金屬雜質(zhì)在電纜受潮時(shí)

，會吸收水分，形成眾多的導(dǎo)電點(diǎn);二是絕緣層內(nèi)的金屬雜質(zhì)直接就是導(dǎo)電點(diǎn)

。在導(dǎo)體運(yùn)行溫度和外部環(huán)境溫度聯(lián)合作用下

，這些導(dǎo)電點(diǎn)在絕緣層內(nèi)形成導(dǎo)電通道，導(dǎo)致絕緣電阻減小和泄露電流增大

，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣被擊穿

。

　　2)材料受潮

　　如果電纜絕緣材料已受潮，在擠包在導(dǎo)體上之前又沒有烘干

，將會出現(xiàn)絕緣層內(nèi)有大量氣孔

、擠出表面不光滑以及機(jī)械強(qiáng)度降低、甚至開裂等質(zhì)量缺陷

。因此

，電纜廠家在擠出電纜絕緣層時(shí)，都要進(jìn)行材料烘干

。擠出低煙無鹵料時(shí)

，更要注意烘干。這些已是電纜廠家的基本工藝常識

。

、線路過負(fù)荷

　　實(shí)驗(yàn)證明，在供電線路不發(fā)生過負(fù)荷

，電絕緣介質(zhì)處于工作電場強(qiáng)度比較低的情況下

，介質(zhì)材料內(nèi)的導(dǎo)電離子遷移率與電場強(qiáng)度大小成正比，即介質(zhì)內(nèi)的導(dǎo)電離子遷移率隨電場強(qiáng)度的增強(qiáng)而增大

。當(dāng)電場強(qiáng)度比較高時(shí)

，介質(zhì)內(nèi)的導(dǎo)電離子遷移率隨電場強(qiáng)度的增強(qiáng)而增大的趨勢，逐漸由線性關(guān)系變?yōu)橹笖?shù)關(guān)系

。介質(zhì)內(nèi)的導(dǎo)電離子遷移率增大到一定程度時(shí)

，絕緣電阻突然大幅度降低，進(jìn)而發(fā)?"離子雪崩"

，使絕緣層發(fā)生瞬間擊穿

。當(dāng)電纜長期超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，通常會發(fā)生這種故障

。電纜制造廠在產(chǎn)品出廠前

，都要按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行成品耐電壓試驗(yàn)。電纜用戶應(yīng)根據(jù)線路額定電壓

，正確選擇電纜型號

，盡量避免電纜線路長期超負(fù)荷運(yùn)行

。

　　YJV22電力電纜絕緣電阻降低故障的原因

　　三、自然條件

、白蟻損傷

　　白蟻是地下電力電纜的大敵

，特別是東南亞和我國南方濕熱地區(qū)，經(jīng)常發(fā)生白蟻侵蝕電纜塑料護(hù)層的事故

。白蟻遇到電纜時(shí)

，除了啃咬之外，還會分泌出蟻酸

，嚴(yán)重腐蝕電纜絕緣和護(hù)層

，導(dǎo)致電纜絕緣性能下降甚至短路。因此

，在電纜使用部門制定的敷設(shè)規(guī)程中

，都有關(guān)于電纜線路防蟻措施的明文規(guī)定。

　　電纜的防蟻性能試驗(yàn)方法有三種

，即標(biāo)準(zhǔn)GB2951.38和機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10696.9-2011規(guī)定的擊倒法

、群體發(fā)和蟻巢法防蟻試驗(yàn)。以往多年來

，采用*多的是群體法

。但經(jīng)過多年來電纜蟻害防治經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，擊倒法和群體法試驗(yàn)

，并不能真實(shí)地反映電纜在不同環(huán)境中的防蟻性能。于是

，廣東電網(wǎng)公司從2009年起的電力電纜招標(biāo)中

，規(guī)定防蟻電纜必須通過蟻巢法試驗(yàn)，電纜試樣的被蛀蝕狀況必須要達(dá)到I級水平

。

、鼠類損傷

　　鼠類對地下電纜的損害主要是啃咬造成的機(jī)械損傷，當(dāng)電纜護(hù)層材料的硬度低于老鼠門齒的硬度時(shí)

，電纜就很有可能被老鼠啃咬

。*上還沒有統(tǒng)一的電纜防鼠試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，但各國都有自己制定的試驗(yàn)方法

。我國JB/T10696.10-2011規(guī)定了大鼠啃咬試驗(yàn)方法

。另外，由山東華能線纜有限公司牽頭制定的標(biāo)準(zhǔn)《防鼠和防蟻電線電纜通則》

，已于2016年3月19日召開了編制工作啟動會

，不久我國即可擁有正式的防鼠防蟻電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

、霉菌損傷

　　早在上個(gè)世紀(jì)50年代末

，有些就已經(jīng)規(guī)定濕熱帶地區(qū)使用的電器產(chǎn)品應(yīng)具有防霉性能

。我國針對出口到這些地區(qū)的電線電纜，制定了相關(guān)的濕熱帶用電線電纜防霉性標(biāo)準(zhǔn)

。在我國南方部分地區(qū)

，由于各年份中氣候的濕熱程度、延續(xù)時(shí)間不同

、地域以及電線電纜使用環(huán)境的差異

，直埋電纜霉害程度也不等。

　　根據(jù)有關(guān)微生物霉菌繁殖研究報(bào)告

，霉菌生長的主要條件是溫度和濕度

。適合霉菌生長的一般溫度是15℃～35℃，而*適宜的溫度是25℃～30℃

，當(dāng)溫度低于0℃或高于40℃時(shí)

，霉菌實(shí)際上停止生長。適合霉菌生長的相對濕度為80%～90%

，而當(dāng)相對濕度超過95%時(shí)

，是霉菌生長*為旺盛的條件。因此環(huán)境溫度為30℃±2℃和相對濕度大于95%時(shí)

，*適合于霉菌大量繁殖

。海南島的濕熱氣候正好適合于霉菌大量繁殖生長。

　　如果電纜表面大量生長霉菌

，對電纜的性能有較大影響

，會引起：電纜表面變色、起麻點(diǎn)

、腐爛;絕緣電阻

、體積電阻率、介電強(qiáng)度下降

，引起漏電

，甚至絕緣擊穿;絕緣和護(hù)套材料分子發(fā)生化學(xué)降解，材料機(jī)械性能明顯降低

，喪失其保護(hù)作用;潮氣水分進(jìn)入電纜內(nèi)部

，引起嚴(yán)重的電氣性能故障等。

、雷電影響

　　在雷暴發(fā)生時(shí)

，如果線路上使用的避雷器等品質(zhì)不良或接地保護(hù)不妥，落雷會擊中避雷器

，使線路負(fù)荷突然增大產(chǎn)生過電壓

，導(dǎo)致電纜中產(chǎn)生過電壓沖擊浪涌，造成電纜絕緣擊穿。在我國南方包括海南島雷雨頻繁的地區(qū)

，電纜線路遭受雷擊事故屢見不鮮

。

　　YJV22電力電纜絕緣電阻降低故障的原因

　　四、化學(xué)腐蝕

、敷設(shè)環(huán)境化學(xué)腐蝕

　　如果電纜溝內(nèi)的積水或直埋土壤中含有腐蝕性成分

，例如硫酸或硝酸等，電纜表面長期與這些腐蝕性物質(zhì)接觸

，會發(fā)生嚴(yán)重的化學(xué)腐蝕

。如果電纜護(hù)層被損壞，水分進(jìn)入電纜后會左右縱向擴(kuò)散

。在某些地區(qū)的地下水質(zhì)和土壤嚴(yán)重受化學(xué)污染的情況下

，如果電纜路徑選擇不當(dāng)，電纜溝構(gòu)筑不良

，回填物腐蝕性太大

，都會使電纜絕緣和護(hù)套有機(jī)材料的分子發(fā)生化學(xué)降解而導(dǎo)致電纜被腐蝕現(xiàn)象，使電纜絕緣電阻下降

，甚至喪失絕緣電阻

。

　　2、酸雨化學(xué)腐蝕

　　對電纜危害嚴(yán)重的化學(xué)腐蝕因素

，除了敷設(shè)環(huán)境的水質(zhì)和土壤狀況以外

，還有現(xiàn)代酸雨的嚴(yán)重影響。

　　所謂酸雨

，是由于大量燃燒化石燃料(煤炭

、石油、天然氣)或生物物質(zhì)燃料

，將酸性化合物(如二氧化硫,

、二氧化碳和二氧化氮，主要是二氧化硫)排放至空氣中

，造成降雨中含硫酸、硝酸等酸性物質(zhì)的現(xiàn)象

。酸雨的主要成分是二氧化硫

。一般認(rèn)為，如果雨水的PH值小于5.6

，可被認(rèn)為是酸雨

。形成酸雨的主要原因是工廠二氧化硫排放過量造成的。現(xiàn)在

，*上正在實(shí)施的"節(jié)能減碳"和"節(jié)能減排"

，其目的主要是減少硫化物和碳化物的排放量，以保護(hù)清潔的大氣環(huán)境。

　　我國已有20多個(gè)省市發(fā)生酸雨災(zāi)害

，主要分布在長江以南地區(qū)

。酸雨不但對農(nóng)作物、森林

、草原

、魚類等造成非常嚴(yán)重的滅絕性危害，而且對金屬物品的腐蝕也相當(dāng)嚴(yán)重

，對電線電纜

、鐵路軌道、船舶車輛

、輸電線路

、橋梁、房屋

、機(jī)電設(shè)備等均會造成嚴(yán)重?fù)p害

。

　　四川大學(xué)學(xué)報(bào)曾發(fā)表一份研究報(bào)告《酸雨作用下酸性土壤酸化過程中銅的腐蝕行為》。實(shí)驗(yàn)證明

，酸雨會增大銅的腐蝕速率

。銅的受腐蝕表面主要是氧化亞銅(Cu2O)和氧化銅(CuO)。

　　酸雨對直埋電纜的危害途徑是：空氣中的二氧化硫與雨水反應(yīng)生成亞硫酸

，亞硫酸被氧化成硫酸：

　　SO2+H2O=H2SO3

　　2H2SO3+O2=2H2SO4

　　含有硫酸的雨水

，在高氣溫環(huán)境中，從電纜護(hù)層破損點(diǎn)或電纜接頭處進(jìn)入電纜

，對絕緣層

、護(hù)層和銅導(dǎo)體都會發(fā)生腐蝕作用。硫酸腐蝕電纜護(hù)層和絕緣層

，使其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生降解而損壞

，使絕緣電阻嚴(yán)重下降，甚至失去絕緣和保護(hù)作用

。硫酸與銅反應(yīng)生成藍(lán)色的硫酸銅(CUSO4)結(jié)晶體

，遇水成為藍(lán)色硫酸銅溶液。

。

　　CU+2H2SO4=CUSO4+SO2↑+2H2O

　　前幾年

，土壤腐蝕性大、酸雨重災(zāi)區(qū)的重慶市某供電部門

，就在電纜端部發(fā)現(xiàn)了藍(lán)色液體和絕緣層損壞的現(xiàn)象

。如果電纜外皮損壞嚴(yán)重，特別是在高溫

、高濕

、強(qiáng)日光的季節(jié)，如果發(fā)生酸雨，或者土壤中的硫酸含量較大

，電纜進(jìn)水很多

，這種藍(lán)色硫酸銅溶液會迅速沿著電纜長度上擴(kuò)散，直到從電纜破損處和電纜端部溢出

。硫酸銅溶液可以導(dǎo)電

，滲入絕緣層內(nèi)后，更曾強(qiáng)了絕緣層的導(dǎo)電性

，進(jìn)而使絕緣層的電阻急劇下降

，失去絕緣作用，發(fā)生電纜短路事故

。

　　五

、機(jī)械損傷

　　多年來的電纜產(chǎn)品售后服務(wù)經(jīng)驗(yàn)證明，在用戶投訴的電纜機(jī)械事故案例中

，有95%以上是由電纜安裝敷設(shè)不當(dāng)或線路維護(hù)不善引起的

。某供電部門曾經(jīng)總結(jié)出以下幾個(gè)方面。

　　1)安裝損傷：安裝時(shí)違反操作規(guī)程;施工人員技術(shù)不熟練;制作電纜中間接頭和終端接頭時(shí)不遵守施工工藝;電纜溝不符合要求;任意野蠻牽拉;電纜彎曲半徑太小等等

。這些都會導(dǎo)致發(fā)生電纜機(jī)械損傷

。

　　2)外力損傷：在電纜敷設(shè)路徑上或附近，有其他工程施工作業(yè)

，而造成電纜損傷

，此現(xiàn)象屢見不鮮。

　　YJV22電力電纜絕緣電阻降低故障的原因

　　3)車輛損傷：若電纜埋設(shè)深度不夠

，敷設(shè)后電纜溝覆蓋保護(hù)不良

，在車輛頻繁行駛振動情況下，電纜頻繁遭受很大壓力和振動

，導(dǎo)致電纜結(jié)構(gòu)變形和損傷

。

　　4)自然損傷：由氣候過于濕熱、氣溫過高

、濕度過大

、臺風(fēng)、地震等自然現(xiàn)象引起的電纜損傷

，即所謂的不可抗拒力損傷

。

　　發(fā)生機(jī)械損傷對電纜的使用壽命影響很大，尤其是在熱帶亞熱帶地區(qū)

。在這些地區(qū)"高溫、高濕

、強(qiáng)光"的季節(jié)里

，直埋電纜在非常苛刻的環(huán)境中工作，每時(shí)每刻都處于濕熱環(huán)境中

，就像在經(jīng)受"濕熱老化試驗(yàn)"

。如果直埋電纜護(hù)層破損，水分潮氣進(jìn)入電纜

，會引起絕緣電阻急劇下降

。即使損傷不很嚴(yán)重，敷設(shè)后通電檢驗(yàn)正常

，但時(shí)間久了

，也會有水分潮氣進(jìn)入電纜，使絕緣電阻下降

。這一過程

，根據(jù)敷設(shè)環(huán)境、自然條件和破壞程度不同

，一般為2～12個(gè)月

，就很可能發(fā)生運(yùn)行故障。

　　以上

，從電纜絕緣受潮

、電纜使用環(huán)境、自然條件

、化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷五個(gè)方面

，分析介紹了直埋電力電纜絕緣電阻下降、導(dǎo)致發(fā)生線路運(yùn)行故障的原因

，并提出了一些相應(yīng)的糾正措施

。只有電纜材料制造廠、電纜制造廠和電纜施工既用戶單位密切配合

，各司其責(zé)

，才能不斷提高電纜質(zhì)量，保證供電線路安全

。

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