聚乙烯絕緣電纜防水接頭的應用與分析

摘要：如果地下變電站的電纜護層滲水問題得不到解決，會引發(fā)電纜運行事故，影響電網的可靠供電。針對地下變電站護層多次發(fā)生交聯聚乙烯絕緣電纜滲水事故，分析了電纜護層滲水的主要原因，敘述了FsJ—l0/3.3型電纜防水接頭的設計原理、安裝工藝、注意事項和應用實績。提出了要進-步推廣和提高電纜防水接頭的應用成果，并將電纜防水技術應用于電壓等級較高的交聯電纜。

關鍵詞：地下變電站；電纜護層滲水；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，這是社會發(fā)展的大協同。但是，在解決大都市土地和環(huán)境問題的同時，地下變電站的交聯聚乙烯絕緣電纜(以下簡稱交聯電纜)運行過程中，也凸現出-些從未碰到或者很少遇到的問題。例如：站內滲水和水滲入電纜問題，如果滲水問題得不到圓滿解決，還會引發(fā)十分嚴重的生產安全問題，直接影響到電網的可靠供電。
1交聯電纜滲水原因分析
1.1 滲水引發(fā)故障
上海位于長江人?？冢瑲夂驖駶櫠嘤?，每年會有長達1個月左右的梅雨季節(jié)，連續(xù)數日的陰天暴雨，給地下變電站的電纜安全運行帶來了威脅。
據統計，從2009年1月至2010年1月，因地下變電站交聯電纜護層滲水而引發(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)現及時有效處理了4起，而其他10起由于站內電纜倉為封閉式，未能及時發(fā)現，導致電纜戶內終端燒毀，其中4起還引發(fā)了變電設備的故障，更換了部分開關柜，造成巨大的經濟損失。2010年最嚴重的-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備。
1.2滲水主要原因
地下變電站使用的10 kV和35 kV交聯電纜，發(fā)生滲水的主要原因有兩種。
1)電纜進站洞孔封堵不嚴主要原因：一是封堵工藝不良，材料劣質，-段時間后封堵材料
會脫落和開裂；二是施工人員責任心不強，操作馬虎，對孔洞封堵不嚴。目前，在市南地區(qū)新增地下變電站工程中，對電纜進站洞孔的封堵，自2009年起使用3M公司生產的3M8822防水絕緣樹脂作為堵水材料。由于該堵水材料性能好、操作簡便，有效減低了電纜孑L洞滲水情況。
2)電纜護層滲水根據《電力電纜運行規(guī)程》Q/GDW512—20l0規(guī)定，敷設電力電纜的埋深必須大于0.7 m。雨天時，在重力的作用下，地層內水分會從電纜護層的破損處滲入電纜本體。而地下運行的交聯電纜，由于電纜終端頭位置遠遠低于地面標高(有些地下變電站超過20 m).由于重力的岡素.滲入電纜護層內的水分便會集中往低處滲透。當水分滲透至終端時引發(fā)短路燒毀設備。
2 電纜防水接頭設計原理
交聯電纜-般由線芯、絕緣層、屏蔽層(包括銅屏蔽、外半導電層、內半導電層)、保護層(包括外護套、鋼帶鎧裝、內護套、填充料)四部分構成。
1)防水接頭結構FSJ—l0/3.3型電纜防水接頭，在不破壞電纜的整體結構，不切斷纜芯、
主絕緣和半導電層的前提下，利用高壓防水膠泥.預制成型的片材和襯條，在外半導電層外的每-層及相問實施阻水作業(yè)。外部采，H高強度的防水膠帶和鎧裝帶繞包，從而阻止水分的滲入.保護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，與導線金屬銅、鋁、塑料都能緊密粘附，不易脫開、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，耐光穩(wěn)定，長期使川不會粉化；極強的耐腐蝕性.遇到酸堿不腐蝕；優(yōu)良的耐熱老化性，在130℃下膠泥不開裂.不降低粘結強度等特性。
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
對丁無鎧裝層的交聯電纜來說，-旦外部有 水滲入電纜外護層，會輕易地入侵銅屏蔽層.到達纜芯外半導電層外，然后縱向延伸，威脅電纜接頭的安全運行。岡此.防水附件必須在靠近電纜接頭的線路上，從各個層面阻止?jié)B入水分，這就要求在不破壞電纜整體結構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電纜的纜芯外半導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，在恢復銅屏蔽時，繞包必須留有一定的問隙。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建“防水堤壩”，如2圖所示。
圖2安裝防水材料
2)嵌入防水內襯條分別包覆好交聯電纜防水材料后.鎧入在中間的防水內襯條則在三相線纜貼緊后.完全封堵了中問空隙的滲水路徑.如3網所示。
3)纏繞防水外襯條在合并后的交聯電纜
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外護層，并使其與已安裝的防水材料緊密粘結.再外包覆具有一定機械強度的鎧裝帶，如4圖所示。
圖4 安裝防水外襯條

3.2安裝注意事項
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電層)，并將其松開至另一端(露出外半導電層應不少于0.3 m)。如果方向選錯了，銅屏蔽帶則很難松開。
2)用高壓防水膠泥制作的防水襯條和片材，自粘性很強，一旦相觸便會緊密粘連。為此，在施工時要盡量把纜芯撐開。安裝片材時，先剝除內部防護紙，安裝好后暫時不剝除外部防護紙，以防互相粘結。
4防水接頭應用
在上海市南供電區(qū)域內，已經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 應用效果
1)10 kV閔行圖書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，每年到梅雨季都會接到故障報修，需要對常用電纜“閔行圖書館”及備用電纜“閔行圖書館甲”停運，采取除水除潮、站外抽水等措施來保證設備安全，每次耗費人工材料費多達數萬元，而且公共設施停電對社會造成的影響也不好。
2011年夏季，當閔行圖書館地下變電站再次上報故障時，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，即使雨天地面工井內積水高達50 cm，站內設備依然安全運行，而1套FSJ-10/3.3型電纜防水接頭-次性投入成本僅數千元。
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年竣工投運后，在當年梅雨季節(jié)發(fā)生了1起戶內終端故障，因站內開關柜倉位狹窄，其中1起引發(fā)了火災。由于站內防火措施齊全，未擴釀成大火，但電纜倉完全燒毀。該變電站是雙電源供電，-路供電故障，另-路仍能保證設備運行。但是，假如當時突發(fā)2路進線都發(fā)生故障，將造成虹橋樞紐大面積設備癱瘓，甚至影響到虹橋機場的安全用電。2010年末，FsJ-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用對象。改裝后，在2011—2012年梅雨季節(jié)對其進行檢測，期間電纜護層干燥，戶內終端運行安全。
3)安裝電纜防水接頭后防水效果明顯據統計，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有發(fā)生1起電纜滲水故障。
4.2應用前景
1987年上海首座地下35 kV錦江站建成投運后，至2007年500 kV世博會靜安地下變電站
開工建設，上海前后建成數十座35 kV地下變電站，上百座10 kV地下變電站。隨著時間的推移，越來越多的地下變電站將興建，隨之面臨的電纜滲水問題也越發(fā)嚴峻。如果能在電力建設項目中安裝FSJ-10/3.3型電纜防水接頭，就能有效地避免因電纜護層滲水而發(fā)生故障，提高供電可靠率，保障電網安全運行。

對于面臨梅雨季節(jié)的江淮地區(qū)、降雨較多的沿海城市，FsJ-10/3.3型電纜防水接頭都能有效阻止因電纜在運輸、存放或敷設過程中未遵守操作規(guī)程，造成電纜外護套破損水分滲入對戶內終端造成威脅，從而提高地下變電站交聯電纜的安全運行水平。

5 結語
供電可靠率是衡量電網運行的重要指標，是考核供電公司供電成效的主要依據，而減少和避免交聯電纜的故障，-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單的工藝、較低的成本、防止了護層滲水，成功地消除了地下變電站的電纜故障，同時也彌補了國內在交聯電纜防水技術方面的空白。
今后將進-步擴大FSJ-10/3.3型電纜防水接頭的應用成果，并將其應用于更高電壓等級的
交聯電纜。