在线运行的电力电缆及电气装备用电缆因受机械力、电动力、热力及化学腐蚀等多种因素影响,其绝缘层将老化发脆变硬,影响使用,结果因老化导致电缆击穿而使使用寿命缩短。在机械力、电动力、热力及化学作用四种因素中,)热力及化学.作用主要是敷设场所及周围环境所致。从20世纪80年代起,以聚乙烯绝缘及交联聚乙烯绝缘为主体的塑料电缆,因其具有良好电性能、重量轻、价格低和施工方便等特点,故在国内输配电电力线路和控制线路中的应用日趋增多。由于该类电缆采用塑料绝缘,受环
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境条件影响而老化比其他品种更为严重。现以聚乙烯绝缘电缆为例,说明电缆受环境条件的影响而产生老化情况。
(1)不同敷设方法对电缆老化的影响
电力电缆的主要敷设方式有地下直埋敷设、架空(含钢索)敷设、电缆沟敷设及海底敷设。因數设安装方式不同受环境条件作用不同,可能出现的老化形式和程度也不同,造成电缆使用寿命长短差别很大。表4-1是不同敷设方式对聚乙烯绝缘电缆老化的环境因素及形式。
(2)各式各样的环境老化
电缆敷设场所及周围存在气体、液体及固体三大类介质,三类介质对电缆产生不同影响,如空气中有害气体会腐蚀电缆绝缘,有害液体及固体同样如此。几种环境老化机理分析
(1)电缆绝缘受环境条件影响出现脱色
架空电缆在运行中受阳光中紫外线、臭氧作用,其绝缘层出现脱色,这是电缆绝缘老化形式中最常见、最轻微的一种老化表现。脱色虽然对电缆妨碍不大,但它是电缆绝缘进-步老化的先兆。为使电缆绝缘不进一步老化,应加强维护,采取防阳光及紫外线辐射措施,减少其脱色现象,也是维护保养不可忽略的。
(2)电力电缆出现水树故障
就聚乙烯绝缘电缆而言,它的耐水性比油浸纸绝缘电缆要强,橡皮电缆、尼龙电缆的耐水性能均好,然而一旦水分进入缆芯导体中,在电缆送电运行过程中,在电磁的作用下,水分就会从内向外呈树枝状的伸展,最终导致电缆绝缘击穿,通常称这种击穿现象为水树。水树现象通常在高压、大容量的电力电缆中发生。故维护中要强调缆沟内不能积水,架桥电缆线槽盒一定要加盖。
(3)电缆出现硫化树故障
电缆的硫化树故障是由于电缆敷设环境周围有硫化物存在,如硫化氢的水溶液,它可以透过聚乙烯绝缘及油浸纸绝缘电缆的护套和绝缘层,直达电缆的芯线导体。如这些电缆芯线导体为铜材,铜和硫化物产生化学反应,将产生硫化亚铜等黑色的腐蚀物。随着这些腐蚀物不断地增加和聚集在芯线导体上,最后将呈现树枝状贯穿整个绝缘层,最终使电缆绝缘击穿。因硫化物导致的电缆产生硫化树过程与电磁强度的关系不大,所以这类故障现象在高压电力电缆中几乎不存在,只有在低压电力、电缆、控制及信号电缆中发生,又因这几类电缆的绝缘厚度较薄,受硫化作用导致绝缘破坏和击穿时间比高压电缆水树故障更短,一般敷设运行仅几年就出现硫化树而击穿。故石化厂矿电缆运行寿命比其他环境下短。