電線接頭故障分析論文
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摘要:針對(duì)高壓電纜接頭故障進(jìn)行綜析，并就各類(lèi)原因提出改進(jìn)措施和防范對(duì)策。
關(guān)鍵詞:電纜接頭；分析；意見(jiàn)
一、前言
在鐵路供電網(wǎng)路中交聯(lián)電纜接頭狀況，對(duì)供電安全是非常重要的。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明，在大多數(shù)情況下是可以隨電纜長(zhǎng)期等效使用的。交聯(lián)電纜由于載流能力強(qiáng)，電流密度大，對(duì)導(dǎo)體連接質(zhì)量要求就更為嚴(yán)格。對(duì)接頭所要求機(jī)械的電氣的條件越來(lái)越高，特別是輸配電電纜，各種接頭將經(jīng)受很大的熱應(yīng)力和較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的短路電流的影響。
所以，交聯(lián)電纜附件也不是附屬的，更不是次要的部件，它與電纜是同等重要，是必不可少的部件，也是與安全運(yùn)行密切相關(guān)的關(guān)鍵產(chǎn)品。
二、交聯(lián)電纜接頭故障原因綜析
交聯(lián)電纜接頭故障原因，由于電纜附件種類(lèi)、形式、規(guī)格、質(zhì)量以及施工人員技術(shù)水平高低等因素的影響，表現(xiàn)出不同的現(xiàn)象。另外，電纜接頭運(yùn)行方式和條件各異，致使交聯(lián)電纜接頭發(fā)生故障的原因各不相同。交聯(lián)電纜允許在較高溫度下運(yùn)行，對(duì)電纜接頭的要求較高，使接頭發(fā)熱問(wèn)題就顯得更為突出。接觸電阻過(guò)大，溫升加快，發(fā)熱大于散熱促使接頭的氧化膜加厚，氧化膜加厚又使接觸電阻更大，溫升更快。如此惡性循環(huán)，使接頭的絕緣層破壞，形成相間短路，引起爆炸燒毀。由此可見(jiàn)，接觸電阻增大、接頭發(fā)熱是造成電纜故障的主要原因。造成接觸電阻增大的原因有以下幾點(diǎn)：
1、工藝不良。主要是指電纜接頭施工人員在導(dǎo)體連接前后的施工工藝。
2、連接金具接觸面處理不好。無(wú)論是接線端子或連接管，由于生產(chǎn)或保管的條件影響，管體內(nèi)壁常有雜質(zhì)、毛刺和氧化層存在，這些不為人們重視的缺陷，對(duì)導(dǎo)體連接質(zhì)量有著重要影響。特別是鋁表面極易生成一層堅(jiān)硬而又絕緣的氧化鋁薄膜，使鋁導(dǎo)體的連接要比銅導(dǎo)體的連接增加不少難度，工藝技術(shù)的要求也要高得多。不嚴(yán)格按工藝要求操作，就會(huì)造成連接處達(dá)不到規(guī)定的電氣和機(jī)械強(qiáng)度。實(shí)際運(yùn)行證明，當(dāng)壓接金具與導(dǎo)線的接觸表面愈清潔，在接頭溫度升高時(shí)，所產(chǎn)生的氧化膜就愈薄，接觸電阻Rt就愈小。
3、導(dǎo)體損傷。交聯(lián)絕緣層強(qiáng)度較大剝切困難，環(huán)切時(shí)施工人員用電工刀環(huán)剝，有時(shí)用鋼鋸環(huán)切深痕，因掌握不好而使導(dǎo)線損傷。在線芯彎曲和壓接蠕動(dòng)時(shí)，會(huì)造成受傷處導(dǎo)體損傷加劇或斷裂，壓接完畢不易發(fā)現(xiàn)，因截面減小而引起發(fā)熱嚴(yán)重。
4、導(dǎo)體連接時(shí)線芯不到位。導(dǎo)體連接時(shí)絕緣剝切長(zhǎng)度要求壓接金具孔深加5mm，但因零件孔深不標(biāo)準(zhǔn)，易造成剝切長(zhǎng)度不夠，或因壓接時(shí)串位使導(dǎo)線端部形成空隙，僅靠金具壁厚導(dǎo)通，致使接觸電阻Rt增大，發(fā)熱量增加。
5、壓力不夠。現(xiàn)今有關(guān)資料在制作接頭工藝及標(biāo)準(zhǔn)圖中只提到電纜連接時(shí)每端的壓坑數(shù)量，而沒(méi)有詳述壓接面積和壓接深度。施工人員按要求壓夠壓坑數(shù)量，效果如何無(wú)法確定。不論是哪種形式的壓力連接，接頭電阻主要是接觸電阻，而接觸電阻的大小與接觸力的大小和實(shí)際接觸面積的多少有關(guān)，還與使用壓接工具的出力噸位有關(guān)。
6、壓接機(jī)具壓力不足。壓接機(jī)具生產(chǎn)廠家較多，管理混亂，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有些機(jī)械壓鉗，壓坑不僅窄小，而且壓接到位后上下壓模不能吻合；還有一些廠家購(gòu)買(mǎi)或生產(chǎn)國(guó)外類(lèi)型壓鉗，由于執(zhí)行的是國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，與國(guó)產(chǎn)導(dǎo)線標(biāo)稱截面不適應(yīng)，壓接質(zhì)量難以保證。
7、連接金具空隙大。現(xiàn)在，多數(shù)單位交聯(lián)電纜接頭使用的連接金具，還是油紙電纜按扇型導(dǎo)線生產(chǎn)的端子和壓接管。從理論上講圓型和扇型線芯的有效截面是一樣的，但從運(yùn)行實(shí)際比較，二者的壓接效果相差甚遠(yuǎn)。由于交聯(lián)電纜導(dǎo)體是緊絞的圓型線芯，與常用的金具內(nèi)徑有較大的空隙，壓接后達(dá)不到足夠的壓縮力。接觸電阻Tt與施加壓力成反比，因此將導(dǎo)致Rt增大。
8、產(chǎn)品質(zhì)量差。假冒偽劣金具不僅材質(zhì)不純，外觀粗糙，壓后易出現(xiàn)裂紋，而且規(guī)格不標(biāo)準(zhǔn)，有效截面與正品相差很大，根本達(dá)不到壓接質(zhì)量要求；在正常情況下運(yùn)行發(fā)熱嚴(yán)重，負(fù)荷稍有波動(dòng)必然發(fā)生故障。
9、截面不足。以ZQ－3×240油紙銅芯電纜和YJV22－3×150交聯(lián)銅芯電纜為例，在環(huán)境溫度為25℃時(shí)，將交聯(lián)電纜與油紙電纜的允許載流量進(jìn)行比較得出的結(jié)論是：ZQ2一3×240油紙銅芯電纜可用YJV22－3×150交聯(lián)銅芯電纜替代。因?yàn)閅JV22－3×150交聯(lián)電纜的允許載流量為476A；而ZQ2－3×240油紙電纜的允許載流量為420A還超出47A。如果用允許載流量計(jì)算，150平方毫米交聯(lián)電纜與240平方毫米油紙電纜基本相同，或者說(shuō)150平方毫米交聯(lián)電纜應(yīng)用240平方毫米的金具連接才能正常運(yùn)行。由此可見(jiàn)連接金具截面不足將是交聯(lián)電纜接頭發(fā)熱嚴(yán)重的一個(gè)重要原因。
10、散熱不好。繞包式接頭和各種澆鑄式接頭，不僅繞包絕緣較電纜交聯(lián)絕緣層為厚，而且外殼內(nèi)還注有混合物，就是最小型式的熱縮接頭，其絕緣和保護(hù)層還比電纜本體增加一倍多，這樣無(wú)論何種型式的接頭均存在散熱難度。現(xiàn)行各種接頭的絕緣材料耐熱性能較差，J-20橡膠自粘帶正常工作溫度不超過(guò)75℃；J-30也才達(dá)90℃；熱縮材料的使用條件為-50～100℃。當(dāng)電纜在正常負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，接頭內(nèi)部的溫度可達(dá)100℃；當(dāng)電纜滿負(fù)荷時(shí)，電纜芯線溫度達(dá)到90℃，接頭溫度會(huì)達(dá)140℃左右，當(dāng)溫度再升高時(shí)，接頭處的氧化膜加厚，接觸電阻Tt隨之加大，在一定通電時(shí)間的作用下，接頭的絕緣材料碳化為非絕緣物，導(dǎo)致故障發(fā)生。
三、技術(shù)改進(jìn)措施
綜上所述增加連接金具接點(diǎn)的壓力、降低運(yùn)行溫度、清潔連接金屬材料的`表面、改進(jìn)連接金具的結(jié)構(gòu)尺寸、選用優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的附件、嚴(yán)格施工工藝是降低接觸電阻Rt的幾個(gè)關(guān)鍵周素。提高交聯(lián)電纜接頭質(zhì)量的對(duì)策由于交聯(lián)電纜接頭所處的環(huán)境和運(yùn)行方式不同，所連接的電氣設(shè)備及位置不同，電纜附件在材質(zhì)、結(jié)構(gòu)及安裝工藝方面有很大的選擇余地，但各類(lèi)附件所具備的基本性能是一致的。所以，應(yīng)從以下幾方面來(lái)提高接頭質(zhì)量：
1、選用技術(shù)先進(jìn)、工藝成熟、質(zhì)量可靠、能適應(yīng)所使用的環(huán)境和條件的電纜附件。對(duì)假冒偽劣產(chǎn)品必須堅(jiān)決抵制，對(duì)新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品應(yīng)重點(diǎn)試驗(yàn)，不斷總結(jié)提高，逐年逐步推廣應(yīng)用。
2、采用材質(zhì)優(yōu)良、規(guī)格、截面符合要求，能安全可靠運(yùn)行的連接金具。對(duì)于接線端子，應(yīng)盡可能選用堵油型，因?yàn)檫@種端子一般截面較大，能減小發(fā)熱，而且還能有效的解決防潮密封。連接管應(yīng)采用紫銅棒或1＃鋁車(chē)制加工，規(guī)格尺寸應(yīng)同交聯(lián)電纜線芯直徑配合為好。
3、選用壓接噸位大、模具吻合好、壓坑面積足、壓接效果能滿足技術(shù)要求的壓接機(jī)具。做好壓接前的截面處理，并涂敷導(dǎo)電膏。
4、培訓(xùn)技術(shù)有素、工藝熟練、工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，能勝任電纜施工安裝和運(yùn)行維護(hù)的電纜技工。提高施工人員對(duì)交聯(lián)電纜的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)對(duì)交聯(lián)電纜附件特性的了解。研究技術(shù)，改進(jìn)工藝，制定施工規(guī)范，加強(qiáng)質(zhì)量控制，保證安全運(yùn)行。
四、結(jié)束語(yǔ)
由于交聯(lián)電纜推廣應(yīng)用時(shí)間較短，電纜附件品種雜亂，施工人員技術(shù)水平高低不一等原因，加之接頭的接觸力和實(shí)際接觸面積是隨著接頭在運(yùn)行中所處的各種不同的運(yùn)行條件而在變化。
所以交聯(lián)電纜各種接頭發(fā)生故障的原因也就各不相同，除發(fā)熱問(wèn)題外，對(duì)于密封問(wèn)題、應(yīng)力問(wèn)題、聯(lián)接問(wèn)題、接地問(wèn)題等引起的接頭故障也應(yīng)予以重視。如果能從以上幾個(gè)方面來(lái)改進(jìn)，就會(huì)使接頭發(fā)熱問(wèn)題得到有效的控制。
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