浅谈如何预防井下电缆损坏事故

马鹏磊

摘要:目前煤矿使用的6KV电缆基本分为两种:一种是油浸纸绝缘电力电缆,该电缆绝缘是由电缆纸、浸渍剂组成;另一种是聚氯乙烯绝缘电力电缆,该电缆绝缘是由聚氯乙烯组成,化学稳定性好,具有耐酸、耐碱、不延燃等特点,重量轻,弯曲性能好,敷设维护简单方便,是取代油浸纸绝缘电力电缆的更新换代产品。本文分析了电缆损坏的原因,从设计、防护、施工、制作、运行等多方面阐述了如何预防电缆故障,保证供电系统安全可靠。

关键词:电缆故障防护

1. 电缆故障及损坏原因

1.1 过负荷对电缆的损坏。长期满负荷或经常过负荷会使电缆出现绝缘老化和铅包鼓涨裂纹、漏油等缺陷,以致发展为故障。电缆过负荷运行和接头接触不良是电缆线路中比较常见的故障。前者属管理上的问题;后者多是因施工质量、材料不合格或连接工艺达不到技术要求造成的。根据《煤矿井下电缆安装、运行、维修管理工作细则》的规定,每一根高压电缆的截面应按电缆的经济电流密度、允许负荷电流、电力网络的允许电压损失等进行选择。有时为追产量多开泵,造成电缆过负荷。尤其是电缆中间接头和终端头,其芯线与连接管、接线端子采用压缩连接,其接触电阻远远大于电缆同等长度的直流电阻,同时电缆中间接头和终端头的散热条件比电缆本体困难得多,在高温、压力和电压作用下极易导致绝缘损坏。

如果电缆排列过于拥挤,将使电缆的散热条件变差,运行环境变坏,在电缆负荷较大的情况下,极易导致电缆的发热量远远大于环境的散热量,使其不能达到热平衡,出现电缆线芯温度超过额定值的恶性循环,极易导致火灾发生。为此,电缆不允许重叠,尽量避免不必要的交叉;电缆的平行敷设应保证规程中规定的最小距离,并将所有电缆固定安装在电缆支架上。

1.2 机械损伤。机械损伤主要包括人为外力损坏和因运行环境剧变使电缆承受过大应力而造成的损伤。在敷设电缆中,往往因硬拉或不注意弯曲半径限度而造成绝缘损坏,这些可以在敷设过程中加以注意解决。吕家坨矿井下为多水平巷道,现在最深巷道为一950m水平,各巷道承受的压力很大,造成巷道截面变小变形。矿井运煤方式为电机车牵引矿车运输,由于来压严重轨道变形,经常发生矿车落辙现象。而矿车落辙就很可能挤伤、撞伤电缆,造成电缆损坏。平时为了维护巷道,需将电缆频繁起落,造成电缆铅包受力裂纹,形成绝缘损坏。

1.3受潮和腐蚀。电缆腐蚀主要分为电解腐蚀和化学腐蚀。电缆一旦遭受腐蚀或水分侵入后绝缘强度将大幅度降低,严重的会导致击穿。

电力电缆的导体和绝缘物与大气完全隔离,处于密封状态工作。但是,由于井下环境潮湿,井下的水多呈酸性,这就等于在电缆外皮存电解液存在。由于井下巷道分布着杂散电流,杂散电流通过电解液就会发生电解现象,电缆的铠装外皮和铅包相当于正极,根据某矿的测试,井下电缆的铠装外皮和铅包的年腐蚀量为9.16kg,可见腐蚀是相当严重的。电缆的铠装外皮及铅包受到腐蚀后,降低了机械强度,极易发生损坏。为避免电解腐蚀,电缆应尽量远离杂散电流集中的区域,加强电缆与杂散电流的绝缘。电缆化学腐蚀及受潮引起电缆故障,主要有电缆金属护套因为腐蚀或机械损伤穿孔、接头安装密封不良、入水受潮。

2. 防护措施

2.1电缆工程设计。电缆工程设计要点是:电缆额定电压、载流量、电缆路径走向、电缆敷设方式。电缆应严格按照设计技术条件及有关标准选定,选型时尽量采用金属铠装、外护套阻燃的电力电缆;选择电缆生产厂家时,应对其生产工艺、管理水平有一定的了解,以保证提供优质电缆产品;电缆路径应尽可能避开易受机械损伤的地方,远离振动剧烈的地方,避免电缆的内护套因受振而疲劳,避免经过易燃易爆地点。

2.2 提高电缆施工质量。运行经验表明,电缆接头故障占电缆故障的绝大部分,因此良好的电缆接头的施工质量是保证电缆安全运行的重要一环。在施工过程中必须严格防止潮气侵入电缆线芯内部,锯断的电缆头必须及时密封,以防水分侵入。接头施工前应采取措施消除电缆内因放电缆而产生的机械应力。使用喷灯加热热缩管材时,火焰中没有充分燃烧的烟尘微粒就会附在管材表面造成绝缘层问接触不良,绝缘水平下降,泄漏电流增大,因此要求每收缩一个管材均要擦净表面。使用喷灯加热时应注意控制火焰温度(120～140℃),火焰应在管材周围径向移动,确保径向收缩均匀后再缓慢延伸,遵照工艺中推荐的起始收缩部位和方向,便于排除空气。热缩管材包敷密封金属部位如接线管时,金属部位应预热至60～70℃,才能获得良好的密封效果电缆接头故障大部分都是因密封失效、水分侵入、绝缘受潮所致,要求接头密封结构必须长期可靠。热缩附件的密封结构采用热缩溶胶进行粘接密封时,要处理好粘接界面的清洁,任何油污、污物都会影响到密封效果,为保证密封效果良好,可将电缆外护套与热缩管搭接部分进行打毛处理。

2.3 搞好电缆接头制作。根据电缆的结构、材料和使用条件不同导体连接也有多种形式,如下表所示:

根据上表可知,压缩连接应用最为广泛接头制作应严格按照说明书操作即可保证施工质量。

2.4加强管理与维护。电缆线路能否正常运行以及当电缆线路发生事故时,恢复运行的时间和故障涉及的范围都与技术管理息息相关。电缆线路在正常运行时,容易忽视技术管理的重要性,其原因是这些工作看似可有可无,较难以经济效益的数字量来衡量,在未发生事故前,认为这些管理工作所需投入的人力、财力等得不偿失,并无效益,但必需指出的是,电缆线路的使用年限一般不少于40年,甚至更长,如果无完好的技术管理,以后的运行人员无法了解电缆线路的全貌和技术数据,就难以保证供电系统的安全运行。为此,必须建立以下几种档案:①电缆线路装置记录:主要记录电缆型号、线路长度、电压、负荷、使用年限等;②电缆线路图:主要记录电缆的确切走向,包括长度、余度、电缆接头的精确位置等。③维护记录:主要记录线路巡视、预防性试验、故障处理等。

结束语

预防电缆故障是一个系统工程,应从规划、设计、电缆技术性能、施工、防护、维护、测试、管理等各方面开展工作,才能确保电缆的安全可靠运行。