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【关键词】110kV变电站;进线电缆;施工方法
随着改革开发的逐渐深入以及城市建设的加速,涌人城市的人口日益增多,使城市化进程愈来愈快,这就要求相关部门应摒弃先前存在但如今已不能适应现代城市发展需求的输电网络,并采取有效措施对其进行改革,且大多数供电方采用的改革方式均为改用110kV变电站的输电线路,然而110kV属单芯电缆,因此我们应注意对限制其护层感应的电压引起重视,同时为避免过电压造成电缆护层击穿现象发生,我们在对其接地方式进行设计、安装时,应注意任一环节都不应出现错漏,如果电缆金属护层多点接地一旦出现故障,由于故障较难测寻原因,将会使线路修复难以完成,从而造成大量电量损失现象。而变电站的进线电缆施工的质量直接关系到变电站能否正常工作,关系到人们的直接利益,和人们的生活息息相关,因此我们要对110kV变电站进线电缆工程的施工方法进行高度的关注。
1 关于电缆故障的分析
对于电缆故障而言,由于电缆有高压电缆与低压电缆之分。因此,我们发现高压电缆和低压电缆的故障有许多不同之处。高压电缆的故障一般都是以运行故障为主,而且大多数是高阻故障,高阻故障又分为泄漏和闪络两大类型。而低压电缆故障常见的有接地故障、短路故障以及断路故障三种,这三种常见的三芯电缆故障类型具体表现在以下几个方面:①一相或多相接地;②二相线间短路;③相线间完全短路;④ 一相断线或多相断线。我所谈到的电流热效应法进行电缆故障的速查主要也是查找低压电缆的故障。因此,对低压电缆在运行中所具有的特点进行分析是非常必须的,其在实际使用过程中低压电缆与高压电缆对比具有以下特点:
(1)敷设的随意性较大,路径敷设不清楚,显得电缆线路的混乱;
(2)相对于高压电缆而言,其敷设中埋深较浅,容易受到外力的作用而发生故障;
(3)低压电缆一般较短,几十米到几百米不等,而高压电缆一般在几百米到几公里,对电缆故障的检查产生了一定的阻力;
(4)低压电缆的绝缘强度要求较低,处理故障接头时工艺也较简单;相反,高压电力对于绝缘强度的要求较高,处理故障接头时的工艺要求较为复杂;
(5)无论是低压电缆还是高压电缆,电缆故障点都有十分明显的烧焦现象;
(6)低压电缆由于所带负载的变化较大,而且相间常常出现不平衡的情况,容易发热,从而导致电缆发生故障的情况就很常见了;高压电力由于负载的变化较小,相间相对较为平衡且不容易发热,发生故障的情况较少,但若发生电力故障,维修的工序也就更为复杂。
2 电缆应用的注意事项
在现代电缆工程中,主要采用的矿物绝缘电缆,本文主要对矿物绝缘电缆的注意事项进行分析。
(1)敷设事项。由于矿物绝缘电缆具有较大的硬度,在进线敷设时,尽量防止交叉,在施工之前,应结合设计图纸的要求,绘制好敷设的走向图,并对电缆规格、走向、交叉间距、长度、中间连接位置、根数等进线认真核对。在敷设时,必须在专用放线架上进线敷设。在进线包装拆除时,避免小刀将包装层划穿,防止铜护套遭到损伤,在终端、中间的练级头,必须留有一定的电缆长度,以便于施工。
(2)对电缆回路进线编号、粘贴标志。在中间接头处、始点、终点处、穿墙处,均要设置标志牌,对各回路进线相序、编号,防止因接头和回路过多,而导致无法辨别,使得相序、回路出现连接错误。
(3)降低涡流的损耗。许多工程中的矿物绝缘电缆,大多采用单芯电缆构成回路,在电缆固定金具里极易产生相应的感应涡流。若涡流量过大,将导致大量增加涡流损耗,加快电缆固定金具的老化速度。因此,在施工过程中,尽量防止产生涡流,或者采用措施使涡流损耗最小化。
(4)电缆防潮。在进线电缆校直时,应防止损伤铜护套 在进行敷设之前,应对绝缘电阻值、铜护套的损伤情况及是否进线认真检测。若发现问题,应及时选择石蜡进线密封。
(5)电缆弯曲。在敷设进出配电柜、穿越墙洞、T形弯、电气竖井、L形弯等空间较为窄小、弯曲度较大时,必须注意均衡用力:在进行弯曲处处理时,根据安装规范的力度与方法冷弯,禁止采用人工强行弯曲,以避免损伤铜护套;其六,制作矿物绝缘电缆的质量控制。因矿物绝缘电缆与普通电缆相比,其特殊性较为明显,在完成敷设之后,选择摇表对绝缘电阻进行测量,曾发生过绝缘电阻过低的现象,经过分析和研究,主要是由于电缆在制作过程中出现的质量缺陷,而引起的电阻过低现象。因此,电阻测量必须达到要求、规范,或除湿处理。在剥除铜护套的过程中,防止损伤线芯。在剥除镁粉时,必须选择干净的棉纱,以清理干净剩余的粉末;电缆头制作必须选择专用工具、封口膏、硅胶等。
3 电缆接地保护
(1)接地保护类型。主要分为三种:①保护接地。对接地进行保护主要是为确保人身和设备的安全,使电气设备在运行过程中,将其不带电的金属构件或金属外壳,利用接地装置同船体或大地进行连接;②保护接零,主要是在三相四线制的系统之中,利用中性线或导线连接电气设备的金属构件与外壳;③工作接地.这主要是确保电气设备无论出于正常或异常的情况下,都能正常、可靠的工作,利用接地装置同船体或大地进行连接。
(2)施工现场接地保护中的问题。在平常的检测中,接地保护主要有以下问题:①在同一电网中,同时选择接地保护和接零保护;②少于三处的重复接地零线,一般为始端、中端和末端,在每处的接地装置,接地电阻必须大于lOΩ;③工作零线截面小于保护零线截面;④不结合规定接零、接地范围,对电气设备和设施进行合理、可靠的接地;⑤选择不得当的接地装置;⑥进行接地装置的铺设时,达不到要求;⑦未根据规范连接接地体;⑧接地装置未达到所要求的接地电阻值。
(3)施工现场正确的接地保护。根据有关规定,同一供电系统不能同时选择接地系统,若直接与公用变压器进行接线,施工现场必须采用专门电源中性点、零线保护的三相四线制配电系统进行接地。若外电线路和施工现场线路存在于同一供电网内,电气设备结合当地的实际需求做保护接地。因此,施工现场必须根据电源来源的情况,来进行保护接地。主要表现在四个方面:① 施工现场用电,必须选择中性点进行直接接地。②施工现场的重复接地装置,即接地体应选择两根伊桑圆钢、钢管后角钢,禁止使用螺纹钢或者铝导体。两个接地体之间应保持5m左右的水平距离,控制好接地体的长度,一般为2.5m为宜,控制好接地极的埋深,通常大于0.7m的顶端距地距离为宜。③选择焊接的方式连接接地体,焊接应该牢固且无虚焊。④在进行重复接地时,应该注意几个方面:a.重复接地总配电箱之后,禁止在设备、线路任意点连接工作零线,禁止通过任何的开关。若开关内、配电箱内设置有端子板时,金属箱体同端子板必须进行绝缘。b.施工所用的开关箱、配电箱、移动箱,应在坚固支架上进行装设,不允许地面拖拉。c.施工过程中的开关箱,应该采用一机一闸,禁止设置有分路开关,应该讲漏电保护器装设在开关柜、总配电箱内。
4 结束语
在电力工程中,电缆的进线好坏关系着整个工程的用电质量、用电安全,因此在110kV变电所施工时,要保证电缆的合理进线,选择合格的电缆,严格按照注意事项进线,保证电缆成功进线。
参考文献:
[1]彭茗,胡义军,王友平,等.GIS电气设备在非城区小型化变电站的布置应用[J].陕西电力,2010(2).
【关键词】 消防调试 10KV临时供电 变配电迁移
一、消防调试
在工程竣工后,用电量较少的感烟、感温火灾探测器、手动报警按钮、消防广播等调试已经完成,没有大功率电源,无法完成消防联动调试,公司租用了2台发电车进行调试,2台发电车单独供电,电源开关由发电车控制。
电源接通后,消防控制室手动发出切电指令,逐条切断非消防电源,检查分闸及信号反馈情况,调试未能切电的回路,直至切电程序执行完成。
消防泵、喷淋稳压泵必须按系统要求启动、停止,并接受消防中控室的远程控制,并反馈运行信号。消火栓、喷淋系统调试时,如消防泵不启动,多数原因是水泵控制箱内设备不动作、接线不正确引起的;消防泵不能自动启动或自动停止,多数原因是管道压力表安装错误或精度不够引起的;消防泵启动后,管道压力不增加,如果没有泄水点,可能是单向阀损坏等。
电梯、货梯消防调试时,电梯接到迫降指令后,电梯降至首层,电梯门开启后,电梯电源切断,将信号反馈消防中控室,电梯消防联动调试完成。电梯停在首层后采用手动切除电源这种做法不可取,因为火灾发生后,工作人员需处理和注意的问题很多,根本处理不过来。
防火卷帘门、排烟风机的调试时,排烟风机的启、停,除自动控制外,还应能在消防中控室手动直接控制,疏散通道上的防火卷帘,应按下列程序自动控制下降;
(1)感烟探测器动作后,卷帘下降至距地(楼)面1.8m;
(2)感温探测器动作后,卷帘下降到底;
用作防火分隔的防火卷帘,火灾探测器动作后,卷帘应下降到底;
工程竣工后,需要进行建筑电气设施消防安全检测、消防自动设施安装质量检测,电检、消检报告出来后,申请消防验收,经过公安局消防局验收后,建筑物才允许投入使用。
二、10KV临时电源供电
因为1#临时箱变仅有2个低压出线开关,2#箱变21条低压电缆已经连接,为将1#箱变电力输送至2#箱变进行供电,做2条低压电缆连接1#、2#箱变,根据1#箱变单个低压出线开关大小,选择YJV22-4*240mm2电缆,铠装电缆埋地敷设,电缆做完终端头,绝缘摇测合格后,改造2#箱变,将变压器低压侧至进线柜断路器之间的母线排拆下,消除逆变后10KV高压带来的安全隐患, 断开1#、2#箱变断路器,断开隔离开关后进行接线,电缆接线完成后,由高压至低压逐级送电,临时电源投入使用。
三、高压配电室、箱式变电站迁移准备及高压供电手续申请
在接到迁移通知前,高压配电室及高压柜安装完毕,高压配电室没有电源引入,2#箱变除变压器外已经投入使用。
高压配电室及2#箱变需向东迁移150米,并按设计图纸再建高压配电室及2#箱变基础,改变电缆敷设方向,地面开挖做电缆沟,敷设高低压电缆,长度不够的低压电缆在中间做π接箱,由于迁移远,工程量大,电源迁移所需的停电时间较长。
当物美大卖场北侧的开闭器供电后,需带原高压供电方案和客户需求资料带去供电公司计划处申请修改变更方案,待新高压供电方案经供电公司批准后,再带已经审批的图纸去供电公司工程部审验,审核通过后,供电公司工程部将指定负责人,负责发电事宜。
四、变配电系统迁移
4.1 按照《10KV配电室施工设计》图纸建造高压配电室,做好电缆孔洞预留和接地极的预埋等细部处理。
4.2 加工定做户外型接线柜JXX1、JXX2,为代替将迁移走的2#箱变,连接21根低压电缆,长度不够的电缆用π接箱连接, 1#、3#、4#、7#、11#、13#和17#长度不够的电缆规格为:
1#为YJV22-4×1202+1×702,3#为YJV22-4×2402+1×1202,4# 为 YJV22-3×952+2×502,7#为 YJV22-2×(3×952+2×502),11#为 YJV22-3×952+2×502,13#为YJV22-4×952+1×502,17#为YJV22-5×1852
4.3 拆除2#箱变前对进出线电缆进行详细记录,尤其是消防控制电缆,芯线进行编号详细记录,保证恢复后接线准确无误。
4.4 迁移准备,施工前做好夜间照明,施工人员、吊装、运输车辆及设备器具到位,统一协调指挥,在夜间完成2#箱变的吊装迁移,夜间安装完成JXX1、JXX2和电缆接线,白天恢复供电。
4.5 通知用电部门停电时间,做好应急措施,由末端向2#箱变、1箱变#停电,直至断开10KV进线开关,验电确认安全后,挂标志牌,工作牌,锁上1#箱变高低压室门,并派专人看守,除总指挥外,任何人不得进入。
拆除2#箱变所有电缆,切割2#箱变与原基础槽钢的所有焊接点,确保钢梁与基础槽钢焊接处断开,切断与接地网焊接的扁钢,断开后再仔细检查,确认完全断开。
吊装完毕后,安装JXX1、JXX2接线柜,代替迁移走的2#箱变,接线柜基础长钢梁架在2#箱变原有的基础上,按编号连接低压电缆,接线柜的零排和地排与原接地极连接。
4.6 检查临时接线准确无误,配备对讲机,开始合闸送电,上下级要有专人负责,并观察,随时汇报。每个回路合闸送电后,注意观察电压、电流、检测导线温度及电缆接头温度有无有无异常,一切正常后,可以恢复正常用电。
五、高压设备安装、试验及发电
在开闭器供电后,进行高高压柜安装调试,敷设高压电缆,将高、计量用的电流、电压互感器需拆下后送到电力投资集团公司检测,同时购买电表支架,互感器检测回来后装入计量柜,带检测报告到供电公司计量中心申请报装高压三相四费率多功能电光母表和三相有功峰谷四费率电光子表,高压配电柜、变压器、高压电缆(含变压器进线电缆)进行耐压试验,将各项检测实验报告交供电公司,经过供电公司工程部负责人对高低压设备验收后,缴纳开闭器开关保护调试费、调度管理费、开办费和直流调试费、电缆接头费、带维护费,安排发电,手续资料齐全后,在供电公司召开发电会,确定发电日期。
发电当天,两路10KV高压供电后,用无线核相器进行核相,再用厂家的核相器通过配电柜上核相孔核相,确认A、B、C相的准确性,避免相序不对而造成安全事故。
发电完毕后,提交所需资料,与供电公司依据报装编号签订供电合同。
六、低压电缆敷设及拆除工作
低压电缆与2#箱变再次连接,根据实际的电缆规格、线径和长度,购买缺少的电缆,电缆接头集中处做电缆π接箱,新做电缆沟,做好夜间停电通知,准备好施工所需人员、设备和材料。
停电,从末端分闸,直至1#箱变内低压断路器。验电,确认安全。逐步拆除JXX1、JXX2所接的电缆,按原始记录、编号和相序与2#箱变馈线柜相连,需接头的电缆做至电缆π接箱,将消防控制线连接上,当夜完成的电缆当夜送电,并检查运行情况,经过一周的施工,低压电缆安装完毕。
正式变配电迁移完成后,拆除1#箱式变电站,拆除前向供电公司申请,缴纳带电接(甩)火费后,将断开10KV架空线路及隔离开关,就可拆除相关设施。
参考文献
[1] 《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)
[2] 《10KV及以下变电所设计规范》(GB5053-94)
对各个部分的施工图纸要进行图纸会审,并且要求相关单位人员参加。在项目开工前总监理工程师要组织各专业监理工程师参加图纸会审,积极参与专业接口处的审查、讨论,这是非常有必要的,因为在工程施工期间,专业监理工程师只负责自己专业的施工监理,而最容易出问题的地方就在专业接口处。专业接口问题要做到事前控制,不能留在交接时再去解决。在土建交安装的验收时发现的接口问题往往会涉及责任问题,这是很麻烦的事,甚至会影响工期、留下隐患、降低工程质量等。
二、施工进度计划审查制度
2.1总进度计划的编制
依据业主提供的项目总进度目标,编制一级网络进度计划图,由各承包单位分解各部分的施工进度计划,注意各部分互相衔接。在多家承包单位进行施工时,各专业监理工程师在审查进度计划时要互相沟通,及时提出进度计划中有冲突的地方,合理调整施工进度计划以达到最佳工期目标。
2.2各专业进度计划编制
升压站工程一般先开工,在编制进度计划时要注意土建专业给电气安装专业留出足够的安装时间,首先应完成影响电气安装的土建部分,不能影响电气安装的正常进行。入网侧变电站扩建间隔的进度也很重要,主要受当地电力公司的管理,施工进度安排要按照生产运行的要求,严格执行变电站管理制度。线路工程施工中不可预见的事项比较多,涉及的单位、部门较多,应合理计划各工序完成时间,确保和总进度一致。
三、施工阶段检查验收制度
3.1升压站工程验收
在每个单位工程完成后,及时办理“土建交安装”的验收手续,交付安装单位合格的单位工程。电气一、二次设备安装基本可以同时进行,主要是不要影响高压试验及保护调试工作的顺利进行,合理安排电气专业的施工工序,同时应积极协调通信系统按期完成设备安装及调试工作,否则将影响保护联调工作的正常进行。
3.2送出线路工程验收
在各分部工程完成后,及时办理铁塔基础转铁塔组立、铁塔组立转导线架设的手续,保证工程按计划进度进行。遇到跨越时,要提前协调跨越线路的停电事宜,并编制跨越施工方案,尽早地通过各部门的审批。
3.3集电线路工程验收
集电线路工程一般由35kV高压电缆直埋和35kV架空线路两种形式。①35kV高压电缆按照《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》要求进行敷设,遇到特殊地形可变为杆塔架空线路成为混合型集电线路工程。专业监理工程师按照规范要求分电缆沟开挖报验、电缆进场报审、电缆敷设方案报审、隐蔽工程验收、电缆中间接头制作等步骤进行检查和验收。②35kV架空线路有两种形式,一种是铁塔型,一种是双杆型。铁塔型架空线路按照《110~500kV架空电力线路施工及验收规范》要求,双杆型按照《电气装置安装工程35kV及以下架空电力线路施工及验收规范》要求。专业监理工程师按照规范要求分材料进场报审、路径复测、基础施工、杆塔组立、架设导线、附件安装等步骤进行检查和验收。
3.力发电机组安装单位工程验收风力发电机组一般由风力发电机组基础、风力发电机组安装、风力发电机监控系统、塔架、电(光)缆、箱式变电站、防雷接地网7个分部工程组成。
3.4.1在机组安装前严格执行土建交安装的检查验收,及时提出影响安装的所有问题,在安装进行前必须全部解决方可进行安装。在安装前,风机接地网接地电阻要符合设计要求,尤其在雷雨季节更要严格检查验收,建议负责机组安装的承包单位对防雷接地网逐一进行测试,确保在合格的接地电阻条件下,进行风机安装。
3.4.2风机至箱式变电站的低压电缆通常是穿保护管敷设,很多情况下风机基础预埋保护管和穿低压电缆是两家承包单位进行承包,这时监理要严格要求风机基础施工单位按设计要求进行施工,出现施工误差时要控制在规范允许范围内。
3.4.3低压电缆敷设主要考虑风机侧是否能顺利穿入动力柜内,电缆预留孔洞和预埋管道都是风机基础施工单位完成的,要严格按施工图纸进行验收,否则直接影响低压电缆的穿入,这是针对锚固环风机基础而言的,基础环风机基础就不会存在此现象。对于箱式变电站高压侧电缆就相对简单了,一般有两种方法接入集电线路:①集电线路是高压电缆直埋型,直接接入箱式变电站高压侧;②集电线路是架空线路型,高压电缆需接到终端塔跌落保险位置与架空线路连接。
3.4.4光缆施工及光纤熔接质量的好坏,直接影响到风机控制系统运行的稳定。在风机进行现场调试时应检查控制系统通信通道,使得控制系统能完成风力发电机组的正常运行控制,风机及箱式变电站的运行数据有效地传到后台,让运行人员时刻能观察到设备运行情况。
四、风电场施工阶段的调试
调试工作分为升压站具备返送电的调试和风力发电机组调试。升压站电气调试时,监理人员应审查调试单位资质和调试技术措施等,并在调试过程中,按照《继电保护反事故措施细则》、《继电保护及电网安全自动装置检验条例》等规范要求做好事前、事中和事后控制。调试工作开展后,按照一次设备试验、单套装置试验、整组联调及传动试验的程序逐级进行质量监控。风力发电机组调试工作一般由厂家负责完成,监理人员应审查调试单位编制的调试方案、调试人员资格及调试所用标准仪器仪表。现场检查安装转调试验收已经结束,各方均认为可以进入调试阶段。监督调试单位对所有风力发电机组进行240h试运行,在最后一台风力发电机组通过240h试运,具备组织验收条件。
五、结束语
关键词:高压电缆;中间接头;施工工艺;防范对策
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.204
高速公路隧道供配电系统由国家电网的供电部门通过高压35KV输送至变电站的配电装置将电压降至10KV,再由10KV高压电缆输送至隧道的箱式变电站或者变电所,经变压器将电压降至高速公路机电设备所需要的电压(220V/380V),由低压直接为隧道内设备提供安全和可靠性高,且符合国际及相关行业标准的电能。
1 高压电缆着火造成的危害
电缆是由导电芯线、裹以绝缘层,外加金属或非金属防护层而成。绝缘层主要有油浸绝缘层、橡胶绝缘层、塑料绝缘层和无机绝缘层4种,由纸、布、面纱、塑料、橡胶等可燃材料组成。一般情况下,电缆是以爆炸形式起火燃烧,电缆着火后,火势顺着电缆线呈线性燃烧,如果有多层电缆或电缆交叉叠放,就会形成立体燃烧,火势更快。一旦电缆爆燃,即使断电,火势也很难控制。
受空间、地形限制,高速公路隧道内高压电缆一般都敷设在隧道两侧的电缆沟内,为防止杂物垃圾进入,电缆沟上用盖板覆盖,水泥密封。一旦高压电缆着火后,发现较难,且燃烧速度快,其危害是损高压电缆,甚至烧毁同沟敷设的其他高压电缆、低压电缆、光缆等,造成突发停电,隧道内照明设备、通风设备无法运转。高压电缆接续工艺复杂,抢修时间长,对隧道安全行车造成严重隐患,造成的直接和间接损失巨大,严重时引发隧道交通事故,造成人员伤亡。防止高压电缆着火,降低高压电缆着火的损坏,是目前迫切需要解决的一项课题。
2 高压电缆着火原因分析
2.1 电缆接续工艺差
电缆接续过程中,最关键同时也是工艺最复杂的环节就是电缆接头制作。施工时期,因现场条件比较差,现场温度、湿度、灰尘都不好控制。部分电缆技工技能水平不高,工艺操作不够严谨,操作时未有效清理施工过程中的杂质和污垢,接头制作质量不良、压接不紧、各绝缘套管中管与管之间有空气,从而导致电缆和相关附件界面接触不良,接触电阻过大。电缆长期运行或受高电压、大电流的冲击后,绝缘发生不同程度的老化,绝缘层在运行中被击穿而产生电弧,最终导致电缆爆炸着火。
2.2 电缆绝缘破坏
因施工人员不能严格按操作规程和工艺要求施工,在电缆敷设时,由于刮、 碰、压、扭而使电缆外护层损伤,半导电颗粒和沙土粒也有可能嵌入绝缘中,进水受潮,在运行时绝缘层有可能被击穿产生电弧,引起燃烧。
2.3 电缆敷设不符合标准
在电缆敷设时,施工人员没能严格按国家规程、操作规范和工艺施工,出现敷设不整齐、任意交叉、敷设间距不够,通风不畅,不充分留出巡视通道等问题,为电缆日后运行留下隐患。
2.4 接地不符合标准
接地线焊接不牢,接触不良,阻值偏大,导致电缆接地故障电流比正常短路电流小,发生接地或短路故障时,继电保护未动作,引起电缆过流致使电缆过热自燃。
2.5 电缆本身质量差
电缆本身质量不过关,绝缘强度达不到要求,内部绝缘制造缺陷等,引起电缆着火。
2.6 维护巡检不力
(1)由于电力电缆巡检制度不完善和执行不力,高压电缆运行多年未进行预防性检测,使得一些火灾隐患不能及时发现排除。
(2)电缆载流量选择不当,部分电缆长期满负荷或经常超负荷运行,使温升过高。
(3)由于操作人员误操作或违章操作引起短路或过负荷使电缆发热量成倍增加,引发绝缘、损坏击穿而起火,运行管理不当引发火灾。
3 高压电缆火灾事故防范措施和对策
高压电缆负责隧道全部机电设备的供电,无论是否发生过高压电缆着火事故,都应该高度重视,不应存在侥幸心理。如果任由电缆隐患存在,等到电缆中间接头爆炸或击穿才进行抢修,想办法解决,为时晚矣。为防止高压电缆火灾事故的发生,必须树立预防为主、防消结合的方针,提前防范,采取措施,从根本上制止电缆火灾事故发生,将高压电缆着火事故及损失降到最低。
(1)设计时,根据负载合理选择电缆,对高压三相均衡分布载荷,电缆容量尽可能留有余地。
(2)加强对电缆头制作质量的管理,严控电缆头制作材料和工艺质量,所制作电缆头的使用寿命不低于电缆的使用寿命,接头的额定电压等级及其绝缘水平不得低于所连接电缆的额定电压等级及其绝缘水平。
(3)在电缆终端头、中间接头应有防火阻隔措施,以保证万一电缆着火不会引燃相邻的电缆。
(4)电缆布放要严格按照国家规范要求,分层布放,严禁交叉,敷设时严禁破坏电缆绝缘。
(5)定期对电缆所连接的开关机保护装置进行校验,确保其起到过流过压保护作用。
(6)加强高压电缆预防性试验,查看试验数据是否合格,并定期对试验数据进行比较和分析,同本电缆历史试验数据进行比较,同时与相同型号电缆的试验数据进行比较,以探求试验数据的规律,分析电缆运行寿命,判断电缆是否符合继续运行的条件要求。
(7)加强电缆线路的巡视,及时清理电缆沟内、盖板上堆积的杂物,保持电缆沟通风。
4 结束语
高压电缆着火影响范围大,不容小觑。运营管理单位应加强高压电缆运营监管工作,对存在的缺陷进行更新改造。维护单位应做好高压电缆巡检、养护和预防性检测工作,发现隐患及时排除,确保高压电缆稳定运行。
参考文献:
关键词:低压电缆;故障测距;路径查找;故障判据;电缆识别
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.254
0 引言
我国铁路事业的高速发展,铁路自动化监控设备的应用越来越广泛,对电力电缆的依赖性越来越高;同时由于高速铁路引入既有站施工的增多,涉及对既有电缆的改造项目也显著增多;既有电缆在施工工艺、材质上存在的问题,出现故障在所难免,本文根据铁路电缆日常维护经验,同时查看相关资料,探讨如何快速准确的查找和处理电缆故障的方法。
1 电缆故障的类型和成因
电缆故障大致表现为导线连续性故障和绝缘性故障。低压电缆出现故障的成因很复杂,电缆的生产质量、施工工艺不规范、运行维护等任何环节出现疏漏,都会埋下故障隐患,随着电缆使用年限的增加,受潮和材料老化会造成电缆绝缘性能进一步劣化,此外电缆负载过大、日常检修不到位、外部环境的影响也是电缆发生故障的重要原因。
电缆的故障可以分为串联故障和并联故障。串联故障是电缆中的一个或多个导体在中途发生断开,通常这种情况发生在供电侧电源开关没有跳闸,一路或几路用电设备发生失电的时候。并联故障表现为导线对地或导线之间的绝缘电阻显著下降,在雨雪等湿度比较大的情况下发生漏电或击穿,不能承受正常工作电压而引起跳闸。随着近些年来电缆故障研究的不断发展,相关理论和技术不断成熟,逐渐形成了一套科学规范的电缆故障解决方案。
2 低压电缆故障信息获取
电缆故障信息的获取对选择故障查找方案至关重要,目前主要是由有经验的专业技术人员指导并根据现场采集到的信息后判定,受现场操作人员的人为因素影响比较大。本文首先从信息获取层面进行分类,探讨如何获取完整的电缆故障判据,指导接下来的故障点查找和修复。
(1)电缆型号:电力电缆的基本结构分为导电体、绝缘层、保护层三个部分。电缆的线芯、绝缘层决定电源的耐压等级,保护层则保护电缆在铺设和运行过程中免受机械损伤和外部环境的侵袭。
(2)电缆工作条件:平时检修中要不断完善电缆技术资料,包括电缆路径、供电侧的空开位置和保护定值、用电侧的设备工作电流和峰值电流等信息。当发生故障后可以根据这些信息缩小故障范围,及时排除用电设备和变电设备故障。
(3)电缆安装方式:电缆按安装方式分为地埋和架空两种,有些电缆涉及到下穿铁路、公路河流及其它高震动、高落差等复杂环境的铺设,综合考虑这些因素可以明显加快故障处理进度。此外电缆铺设的深度和路径也会影响到电缆路径信息的获取。
(4)故障特征:电缆故障处理建立在准确的电缆故障特征判断基础上,而前面所讲的外部环境等只是判断电缆故障的辅助信息。
(5)信息有效性、完整性鉴别:电缆故障分析很重要的工作是对信息的有效性进行鉴别,分清楚那些对故障诊断起到积极的作用,哪些信息跟已知的有效信息相矛盾或只是起到辅助作用。当我们获得的有效信息足够我们查找并修复故障则称为我们已经掌握了完整故障信息。
(6)故障特征获取:故障特征信息主要是电缆各相的绝缘电阻,绝缘电阻是判断电缆绝缘性能的最重要的指标。测量绝缘电阻要在电缆两端开路的条件下进行,测量前应确认电缆上没有连接负载,防止测量用的高电压烧坏用电器。
绝缘电阻测量通过外接电压测试电缆的相对地和两相间的绝缘电阻,常用的测量仪器是兆欧表。在选用兆欧表时应注意额定电压在500V以下的电缆选用500V或1000V的兆欧表,额定电压越大的兆欧表的分辨率越差,我们选用欧姆表的最小度数要大于被测电缆的电阻。
需要注意的是测量时欧姆表指数为零并不代表被测电阻为零,此时我们可以通过万用表辅助测量,但必须对两种电阻值加以区分。此外也可以用高压发生器对电缆有故障的相进行耐压试验,这个方法可以比较直观地判断故障性质。
3 低压电缆故障查找方法
判断出电缆的故障性质后,接下来的步骤主要分为故障距离初测、电缆路径调查与识别、故障精确定点、故障修复。故障测距是通过在电缆线芯上外接信号源并接受相应的反射信号,利用信号源和特征信号源之间的时间差估算故障到信号源之间的距离。故障测距是通过接收器接收目标电缆上的矢量电场判断电缆的走向埋深等相关信息。故障定点是在故障测距的基础上进一步精确定位故障点以便后期施工修复故障。
技术人员应根据故障性质合理选用故障测距和定点的仪器和方法。下面结合我段常用的巴测T-30故障识别仪器和T5000电缆路径仪介绍铁路低压电缆故障查找的一般方法。
3.1 故障测距
电缆的测距方法主要有阻抗法和行波法两种。阻抗法由于受故障点过渡电阻影响,测量精度不高。现代行波法是利用向故障电缆发射高频脉冲信号,在电缆的故障点、中间接头、终端头等位置由于波阻抗发生改变使信号产生反射,反射波被TDR分析仪接收,通过计算发射脉冲和反射脉冲的时g差可以计算出故障点的距离。影响行波法测量精度的因素主要有电波在电缆中传播速度的选择和分析仪的时域采样精度。
波阻抗变化越大,脉冲反射回的能量越大。也就是说反射回发射端的脉冲能量越大,而传播到远端的能量就越小。最极端的故障是开路(断线)或死接地故障(金属性短路),这两种故障会引起全反射。反射脉冲的极性能够反映出故障性质是开路还是短路。正极性的反射脉冲(反射脉冲向上)表明是开路(断线)故障或电缆终端;负极性的反射脉冲(脉冲向下)表明是短路故障。
对于绝缘电阻在1000Ω以下的故障电缆可以采用发射几十伏的高频脉冲即可收到理想的波形,其波形如图1所示。
对于绝缘电阻在1000欧姆以上或是闪络型的故障,低频脉冲在故障点不能产生很好的反射,从而无法判断故障距离。这时可以采用ARM弧反射法,它是将上文的低压脉冲反射跟高压电磁冲击法相融合的一种方法,该方法的波形简单、容易识别、易于掌握、测试精度高,因而被广泛采用。
ARM弧反射法首先对电缆施加高压脉冲使故障点发生有效击穿,击穿电弧维持时间可以长达几十毫秒,电弧使故障点瞬时导通,高阻故障变为低阻故障。在击穿同时通过信号耦合电路向电缆施加低压脉冲信号,通过采集低压脉冲信号的输入输出波形即可准确判断故障点位置。
ARM弧反射法的典型波形如图2所示,深色曲线是单独用低压脉冲时产生的,作为参考波形,浅色曲线是ARM击穿后的波形,两条线开始分开的地方表示高阻故障的位置。需要注意的是我们我们选用高压击穿脉冲幅值时不得超过电缆的最大耐受电压,同时反射法的测量精度主要受电波在电缆中传播的速度设定值影响,因此在测试前要先校准电缆的波速度。
3.2 电缆路径查找和电缆识别
测出电缆故障距离之后需要沿着电缆的路径找到对应的故障距离标定点,铁路两侧的低压电缆通常采用电缆沟或者直接埋设,无法直接看到,因此探明电缆路径的工作必不可少。我们主要进行德国巴测公司的T5000电缆路径识别仪器。它的主要原理是通过信号发生器在电缆上形成一个有方向固定频率的电场,通过信号接收器上方向不同的线圈感应出的对应频率的信号的幅值来判断电缆的走向。
图3,4,5是信号发生器直连法的接线方式,这种信号准确度最高。在接线时要注意两点,一是信号发生器的信号源不得接到连接多条电缆的母线排上,信号源的接地级必须远离附近电缆的铠装层接地处以免把信号输出到多个导体上;二是被引入信号的导体远端必须接地且中途无断点,形成良好的信号回路。
直连法不仅适用于停电的线路,借助于专用的信号耦合器也可以将信号加到带电的导体上,信号接收器利用先进的数字滤波器可以滤掉工频信号及其它非目标频率信号的干扰,如图它还可以提供信号电缆的走向、埋深等其它参数。
铁路上往往是多条低压电缆同沟铺设,在对故障电缆进行割据改造操作前必须准确识别目标电缆。使用LCI和CI电缆识别仪可以分别对带电和停电的电缆进行识别。电缆识别仪信号引入的方式跟路径识别仪相似,其接收机器类似钳形电流表,利用数字正交电流的原理可以准确识别信号电流及其方向。将接收器夹在一条电缆上,如果接收器既检测到周期性的目标信号又检测到电流方向跟电缆方向一致,则说明被测电缆是目标电缆。我们做电缆识别时要能准确掌握电缆的方向,中途有无分叉,电缆末端是否由端子排根别的电缆连接等信息,并对所有可疑电缆进行逐个识别,才能得出准确的结论。
3.3 故障的精确定点
目前流行的电缆故障精确定位的方法主要有音频感应法、声磁定位法、电势差法。前两种方法要求故障点在高压脉冲下产生明显的击穿声音;低压电缆由于绝缘电阻比高压电缆低得多,高阻故障相对容易发生击穿,但是低阻和断路故障却很难发出明显的声音。电势差法适用于电缆发生对地泄流的情况,在土地上形成均匀的电场,铁路低压电缆往往采用电缆槽道铺设,很难在大地形成均匀的电场,因此也不适用。我们在实际工作中形成了声磁同步法、感应电压法和改进的二分法相结合的故障处理方法。
如果判断电缆发生高阻故障,根据电缆的耐压等级选择合适的击穿电压,一般1000V的电缆施加直流脉冲不得大于4kv。当高压脉冲使故障点发生击穿时,巨大的电流在故障点产生巨大的电磁信号和声音信号。已知声音在介质中的传播速度比电磁信号慢很多,利用仪器接受到两者信息的时间差可以判断故障点到仪器的距离,声磁信号到达时间相隔最短和声音最大的位置即是故障点位置。
如果判断电缆是断路故障,我们可以在故障相上施加正常220V工作电压,用非接触式测电笔对电缆故标前后进行测试,找出电缆带点情况发生突变的位置,该处就是断路点。这种方法必须要在识别目标电缆后进行,并且对有些屏蔽层良好的电缆和铺设情况复杂的情况不是特别有效。
低压电缆由于其成本和割接技术要求低的特点也可以给我们提供了一种类似于传统二分法的故障排除方法。首先我们在电缆的一端测出故障距离,接下来在故障定标附近切断电缆,用兆欧表分别测量两侧的绝缘电阻,在有故障的一端再次进行故障测距作业,再次切开测量两端故障,以此类推,不断地缩小故障范围直到切除故障部分。实际工作中我们需要灵活考虑电缆布线和埋设情况,采用最合理快捷的割接方案。
⒖嘉南祝
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