直埋电力电缆绝缘电阻降低导致电缆线路故障的现象经常发生,也是电缆用户与电缆制造厂发生质量事故纠纷最多的项目。需要从电缆材料、电缆制造和电缆施工的角度,对电缆绝缘电阻下降的原因进行全面的解释,包括电缆材料、电缆制造、使用环境、自然条以及敷设施工等方面。主要有以下几点:
一、电缆绝缘受潮
1、电缆原材料受潮
电缆绝缘和护层所用的原材料,主要是塑料类和橡胶类材料,并由此改性衍生出许多种具有特殊功能的材料。材料制造厂在制造材料时,经过配合剂混合、混炼、造粒、冷却和烘干等过程,以及在材料运输、储存期间,往往会发生程度不等的受潮,使材料含有程度不等的潮气。
2、电缆制造过程受潮
在绝缘挤包过程中,绝缘层被刮伤,造成绝缘层破洞或脱胶,绝缘线芯在冷却水槽中进水,导致绝缘电阻下降。或者在挤包护层时,发生护层被损伤而进水,使绝缘层受潮,绝缘电阻下降。当制造多芯电缆时,即使绝缘层挤包完好无损,但在绝缘线芯绞合成缆时,以及在挤包护层时也可能发生损坏而进水受潮,于是成品电缆通不过出厂耐电压试验。
3、电缆施工过程受潮
在直埋电缆施工过程中,如果电缆沟开挖、电缆埋设作业、电缆中间接头和终端接头制作不规范等,都很有可能损伤电缆护层和绝缘层。如果土壤潮湿或者电缆沟积水,一定会发生电缆进水。绝缘受潮后,使电缆绝缘表面电阻降低而表面泄漏电流增加,绝缘电阻下降,还会引起导体与绝缘层之间的电场畸变。
二、电缆使用环境
1、环境温度
根据介质物理学理论和工程实践,绝缘材料的电阻随温度升高而呈指数式下降,而电导则随温度降低而按指数式增大。温度升高导致绝缘电阻下降。这是由于绝缘温度升高时,材料内的分子热运动增强,使导电离子的产生和迁移数量都随之增大。电缆通电运行后,在电压的作用下,由导电离子运动所形成的传导电流增大,绝缘层温度升高,势必造成绝缘电阻下降。
2、环境湿度
众所周知,电缆在制造和敷设运行过程中进水受潮,是危及电缆电气性能和使用寿命的主要因素。不论电缆制造厂还是用户,都对此非常重视。
实践经验证明,造成电缆进水受潮的主要原因如下
1)材料纯度
如果电缆绝缘料中混入杂质,特别是金属杂质,都会直接影响绝缘的电气性能,使绝缘电阻下降。其原因,一是绝缘层内非金属杂质在电缆受潮时,会吸收水分,形成众多的导电点;二是绝缘层内的金属杂质直接就是导电点。在导体运行温度和外部环境温度联合作用下,这些导电点在绝缘层内形成导电通道,导致绝缘电阻减小和泄露电流增大,进而导致绝缘被击穿。
2)材料受潮
如果电缆绝缘材料已受潮,在挤包在导体上之前又没有烘干,将会出现绝缘层内有大量气孔、挤出表面不光滑以及机械强度降低、甚至开裂等质量缺陷。因此,电缆厂家在挤出电缆绝缘层时,都要进行材料烘干。挤出低烟无卤料时,更要注意烘干。这些已是电缆厂家的基本工艺常识。
3、线路过负荷
实验证明,在供电线路不发生过负荷,电绝缘介质处于工作电场强度比较低的情况下,介质材料内的导电离子迁移率与电场强度大小成正比,即介质内的导电离子迁移率随电场强度的增强而增大。当电场强度比较高时,介质内的导电离子迁移率随电场强度的增强而增大的趋势,逐渐由线性关系变为指数关系。
三、自然条件
1、白蚁损伤
白蚁是地下电力电缆的大敌,特别是东南亚和我国南方湿热地区,经常发生白蚁侵蚀电缆塑料护层的事故。白蚁遇到电缆时,除了啃咬之外,还会分泌出蚁酸,严重腐蚀电缆绝缘和护层,导致电缆绝缘性能下降甚至短路。因此,在电缆使用部门制定的敷设规程中,都有关于电缆线路防蚁措施的明文规定。
2、鼠类损伤
鼠类对地下电缆的损害主要是啃咬造成的机械损伤,当电缆护层材料的硬度低于老鼠门齿的硬度时,电缆就很有可能被老鼠啃咬。
3、霉菌损伤
我国针对出口到这些地区的电线电缆,制定了相关的湿热带用电线电缆防霉性标准。在我国南方部分地区,由于各年份中气候的湿热程度、延续时间不同、地域以及电线电缆使用环境的差异,直埋电缆霉害程度也不等。
四、化学腐蚀
1、敷设环境化学腐蚀
如果电缆沟内的积水或直埋土壤中含有腐蚀性成分,例如硫酸或硝酸等,电缆表面长期与这些腐蚀性物质接触,会发生严重的化学腐蚀。如果电缆护层被损坏,水分进入电缆后会左右纵向扩散。
2、酸雨化学腐蚀
对电缆危害严重的化学腐蚀因素,除了敷设环境的水质和土壤状况以外,还有现代酸雨的严重影响。