聚乙烯絕緣電纜防水接頭的應(yīng)用與分析
摘要：如果地下變電站的電纜護(hù)層滲水問(wèn)題得不到解決，會(huì)引發(fā)電纜運(yùn)行事故，影響電網(wǎng)的可靠供電。針對(duì)地下變電站護(hù)層多次發(fā)生交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜滲水事故，分析了電纜護(hù)層滲水的主要原因，敘述了FsJ—l0/3.3型電纜防水接頭的設(shè)計(jì)原理、安裝工藝、注意事項(xiàng)和應(yīng)用實(shí)績(jī)。提出了要進(jìn)-步推廣和提高電纜防水接頭的應(yīng)用成果，并將電纜防水技術(shù)應(yīng)用于電壓等級(jí)較高的交聯(lián)電纜。
關(guān)鍵詞：地下變電站；電纜護(hù)層滲水；高壓防水膠泥；電纜防水接頭
隨著城市土地資源的緊缺和創(chuàng)建上海和諧城市的美觀需要，大量新建的變電站選擇了棲身地下的運(yùn)行方式，而許多老式陳舊的變電站也逐漸改建到地下，這是社會(huì)發(fā)展的大協(xié)同。但是，在解決大都市土地和環(huán)境問(wèn)題的同時(shí)，地下變電站的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜(以下簡(jiǎn)稱交聯(lián)電纜)運(yùn)行過(guò)程中，也凸現(xiàn)出-些從未碰到或者很少遇到的問(wèn)題。例如：站內(nèi)滲水和水滲入電纜問(wèn)題，如果滲水問(wèn)題得不到圓滿解決，還會(huì)引發(fā)十分嚴(yán)重的生產(chǎn)安全問(wèn)題，直接影響到電網(wǎng)的可靠供電。
1交聯(lián)電纜滲水原因分析
1.1 滲水引發(fā)故障
上海位于長(zhǎng)江人海口，氣候濕潤(rùn)多雨，每年會(huì)有長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月左右的梅雨季節(jié)，連續(xù)數(shù)日的陰天暴雨，給地下變電站的電纜安全運(yùn)行帶來(lái)了威脅。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2009年1月至2010年1月，因地下變電站交聯(lián)電纜護(hù)層滲水而引發(fā)的電纜故障，市南地區(qū)共發(fā)生14起，其中13起發(fā)生在雨天。在14起故障中，由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)有效處理了4起，而其他10起由于站內(nèi)電纜倉(cāng)為封閉式，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致電纜戶內(nèi)終端燒毀，其中4起還引發(fā)了變電設(shè)備的故障，更換了部分開(kāi)關(guān)柜，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。2010年最嚴(yán)重的-起水滲入電纜故障，造成電纜短路，引發(fā)大火燒毀了大量電氣設(shè)備。
1.2滲水主要原因
地下變電站使用的10 kV和35 kV交聯(lián)電纜，發(fā)生滲水的主要原因有兩種。
1)電纜進(jìn)站洞孔封堵不嚴(yán)主要原因：一是封堵工藝不良，材料劣質(zhì)，-段時(shí)間后封堵材料
會(huì)脫落和開(kāi)裂；二是施工人員責(zé)任心不強(qiáng)，操作馬虎，對(duì)孔洞封堵不嚴(yán)。目前，在市南地區(qū)新增地下變電站工程中，對(duì)電纜進(jìn)站洞孔的封堵，自2009年起使用3M公司生產(chǎn)的3M8822防水絕緣樹(shù)脂作為堵水材料。由于該堵水材料性能好、操作簡(jiǎn)便，有效減低了電纜孑L洞滲水情況。
2)電纜護(hù)層滲水根據(jù)《電力電纜運(yùn)行規(guī)程》Q/GDW512—20l0規(guī)定，敷設(shè)電力電纜的埋深必須大于0.7 m。雨天時(shí)，在重力的作用下，地層內(nèi)水分會(huì)從電纜護(hù)層的破損處滲入電纜本體。而地下運(yùn)行的交聯(lián)電纜，由于電纜終端頭位置遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于地面標(biāo)高(有些地下變電站超過(guò)20 m).由于重力的岡素.滲入電纜護(hù)層內(nèi)的水分便會(huì)集中往低處滲透。當(dāng)水分滲透至終端時(shí)引發(fā)短路燒毀設(shè)備。
2 電纜防水接頭設(shè)計(jì)原理
交聯(lián)電纜-般由線芯、絕緣層、屏蔽層(包括銅屏蔽、外半導(dǎo)電層、內(nèi)半導(dǎo)電層)、保護(hù)層(包括外護(hù)套、鋼帶鎧裝、內(nèi)護(hù)套、填充料)四部分構(gòu)成。
1)防水接頭結(jié)構(gòu)FSJ—l0/3.3型電纜防水接頭，在不破壞電纜的整體結(jié)構(gòu)，不切斷纜芯、
主絕緣和半導(dǎo)電層的前提下，利用高壓防水膠泥.預(yù)制成型的片材和襯條，在外半導(dǎo)電層外的每-層及相問(wèn)實(shí)施阻水作業(yè)。外部采，H高強(qiáng)度的防水膠帶和鎧裝帶繞包，從而阻止水分的滲入.保護(hù)電纜接頭免遭滲水侵害。
FSJ 10j3.3型防水接頭主要由防水片材、防水內(nèi)襯條、外襯條、防水帶和鎧裝帶組合安裝完成，防水接頭截面圖如圖1所示。
2)防水膠泥
特性選用耐高壓和絕緣性高的防水膠泥，作為制作防水襯條和防水片材的基材。防水膠泥具有電絕緣性高、粘附力強(qiáng)，與導(dǎo)線金屬銅、鋁、塑料都能緊密粘附，不易脫開(kāi)、防水性能優(yōu)異，特別適川于潮濕部f虹的防潮；優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和耐候性.特別是抗氧化性強(qiáng)，耐光穩(wěn)定，長(zhǎng)期使川不會(huì)粉化；極強(qiáng)的耐腐蝕性.遇到酸堿不腐蝕；優(yōu)良的耐熱老化性，在130℃下膠泥不開(kāi)裂.不降低粘結(jié)強(qiáng)度等特性。
3)防水帶和鎧裝帶使用3M公司的防水帶和鎧裝帶，包括恒力彈簧，有力地保障了電纜接
頭的防水性和可靠性。
3 安裝工藝及注意事項(xiàng)
對(duì)丁無(wú)鎧裝層的交聯(lián)電纜來(lái)說(shuō)，-旦外部有 水滲入電纜外護(hù)層，會(huì)輕易地入侵銅屏蔽層.到達(dá)纜芯外半導(dǎo)電層外，然后縱向延伸，威脅電纜接頭的安全運(yùn)行。岡此.防水附件必須在靠近電纜接頭的線路上，從各個(gè)層面阻止?jié)B入水分，這就要求在不破壞電纜整體結(jié)構(gòu)和電氣性能的情況下，提高安裝防水接頭的施工工藝。
3.1 防水接頭的安裝工藝
1)包覆防水材料在交聯(lián)電纜的纜芯外半導(dǎo)電層外和銅屏蔽層外包覆防水材料，并確保兩
層防水材料緊密粘連。為此，在恢復(fù)銅屏蔽時(shí)，繞包必須留有一定的問(wèn)隙。露出里面的防水膠層，利用2層防水膠層及夾在其中的銅屏蔽構(gòu)建“防水堤壩”，如2圖所示。
圖2安裝防水材料
2)嵌入防水內(nèi)襯條分別包覆好交聯(lián)電纜防水材料后.鎧入在中間的防水內(nèi)襯條則在三相線纜貼緊后.完全封堵了中問(wèn)空隙的滲水路徑.如3網(wǎng)所示。
3)纏繞防水外襯條在合并后的交聯(lián)電纜
相間凹槽處纏繞3M防水外襯條，用舒張性和防水性能卓越的防水膠帶恢復(fù)外護(hù)層，并使其與已安裝的防水材料緊密粘結(jié).再外包覆具有一定機(jī)械強(qiáng)度的鎧裝帶，如4圖所示。
圖4 安裝防水外襯條
3.2安裝注意事項(xiàng)
1)在銅帶屏蔽帶的切割上.首先要查看銅屏蔽帶的纏繞方向，在逆方向距離外護(hù)套切口0.3 m的三相銅屏蔽上繞包2圈PVC自粘帶，切斷銅屏蔽帶(注意切勿傷及外半導(dǎo)電層)，并將其松開(kāi)至另一端(露出外半導(dǎo)電層應(yīng)不少于0.3 m)。如果方向選錯(cuò)了，銅屏蔽帶則很難松開(kāi)。
2)用高壓防水膠泥制作的防水襯條和片材，自粘性很強(qiáng)，一旦相觸便會(huì)緊密粘連。為此，在施工時(shí)要盡量把纜芯撐開(kāi)。安裝片材時(shí)，先剝除內(nèi)部防護(hù)紙，安裝好后暫時(shí)不剝除外部防護(hù)紙，以防互相粘結(jié)。
4防水接頭應(yīng)用
在上海市南供電區(qū)域內(nèi)，已經(jīng)將地下變電站的重要用戶電纜，改用FsJ—l0/3.3型電纜防水接頭列人每年的檢修計(jì)劃，并要求新建地下變電站必須使用FSJ-10/3.3型電纜防水接頭。
4.1 應(yīng)用效果
1)10 kV閔行圖書(shū)館地下變電站該地下變電站位于地面以下12 m，自從2002年建館以
來(lái)，每年到梅雨季都會(huì)接到故障報(bào)修，需要對(duì)常用電纜“閔行圖書(shū)館”及備用電纜“閔行圖書(shū)館甲”停運(yùn)，采取除水除潮、站外抽水等措施來(lái)保證設(shè)備安全，每次耗費(fèi)人工材料費(fèi)多達(dá)數(shù)萬(wàn)元，而且公共設(shè)施停電對(duì)社會(huì)造成的影響也不好。
2011年夏季，當(dāng)閔行圖書(shū)館地下變電站再次上報(bào)故障時(shí)，檢修二組果斷使用FSJ-10/3.3型電纜防水接頭。修后巡視發(fā)現(xiàn)，即使雨天地面工井內(nèi)積水高達(dá)50 cm，站內(nèi)設(shè)備依然安全運(yùn)行，而1套FSJ-10/3.3型電纜防水接頭-次性投入成本僅數(shù)千元。
2)虹橋樞紐地下變電站該地下變電站是市南地區(qū)高低落差最大的地下站，位于地下20m。2009年竣工投運(yùn)后，在當(dāng)年梅雨季節(jié)發(fā)生了1起戶內(nèi)終端故障，因站內(nèi)開(kāi)關(guān)柜倉(cāng)位狹窄，其中1起引發(fā)了火災(zāi)。由于站內(nèi)防火措施齊全，未擴(kuò)釀成大火，但電纜倉(cāng)完全燒毀。該變電站是雙電源供電，-路供電故障，另-路仍能保證設(shè)備運(yùn)行。但是，假如當(dāng)時(shí)突發(fā)2路進(jìn)線都發(fā)生故障，將造成虹橋樞紐大面積設(shè)備癱瘓，甚至影響到虹橋機(jī)場(chǎng)的安全用電。2010年末，F(xiàn)sJ-10/3.3型電纜防水接頭研發(fā)成功后，立即將虹橋樞紐地下變電站列為首批應(yīng)用對(duì)象。改裝后，在2011—2012年梅雨季節(jié)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，期間電纜護(hù)層干燥，戶內(nèi)終端運(yùn)行安全。
3)安裝電纜防水接頭后防水效果明顯據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2011年2月防水接頭正式投入使用至2012年11月，市南地區(qū)交聯(lián)電纜未使用防水接頭的地下變電站，共發(fā)生地下變電站電纜滲水故障10起；而使用了防水接頭的地下變電站沒(méi)有發(fā)生1起電纜滲水故障。
4.2應(yīng)用前景
1987年上海首座地下35 kV錦江站建成投運(yùn)后，至2007年500 kV世博會(huì)靜安地下變電站
開(kāi)工建設(shè)，上海前后建成數(shù)十座35 kV地下變電站，上百座10 kV地下變電站。隨著時(shí)間的推移，越來(lái)越多的地下變電站將興建，隨之面臨的電纜滲水問(wèn)題也越發(fā)嚴(yán)峻。如果能在電力建設(shè)項(xiàng)目中安裝FSJ-10/3.3型電纜防水接頭，就能有效地避免因電纜護(hù)層滲水而發(fā)生故障，提高供電可靠率，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行。
對(duì)于面臨梅雨季節(jié)的江淮地區(qū)、降雨較多的沿海城市，F(xiàn)sJ-10/3.3型電纜防水接頭都能有效阻止因電纜在運(yùn)輸、存放或敷設(shè)過(guò)程中未遵守操作規(guī)程，造成電纜外護(hù)套破損水分滲入對(duì)戶內(nèi)終端造成威脅，從而提高地下變電站交聯(lián)電纜的安全運(yùn)行水平。
5 結(jié)語(yǔ)
供電可靠率是衡量電網(wǎng)運(yùn)行的重要指標(biāo)，是考核供電公司供電成效的主要依據(jù)，而減少和避免交聯(lián)電纜的故障，-直是提高供電可靠性的首要工作。
FSJ-10/3.3型電纜防水接頭以其簡(jiǎn)單的工藝、較低的成本、防止了護(hù)層滲水，成功地消除了地下變電站的電纜故障，同時(shí)也彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在交聯(lián)電纜防水技術(shù)方面的空白。
今后將進(jìn)-步擴(kuò)大FSJ-10/3.3型電纜防水接頭的應(yīng)用成果，并將其應(yīng)用于更高電壓等級(jí)的
交聯(lián)電纜。
