電纜通常是由幾根或幾組導線[每組至少兩根絞合而成的類似繩索的電纜,每組導線之間相互絕緣,并常圍繞著一根中心扭成,整個外面包有高度絕緣的覆蓋層。電線電纜是指用于電力、通信及相關傳輸用途的材料。“電線”和“電纜”并沒有嚴格的界限。通常將芯數少、產品直徑小、結構簡單的產品稱為電線,沒有絕緣的稱為裸電線,其他的稱為電纜;導體截面積較大的(大于6平方毫米)稱為大電線,較小的(小于或等于6平方毫米)稱為小電線,絕緣電線又稱為布電線。電線電纜主要包括裸線、電磁線及電機電器用絕緣電線、電力電纜、通信電纜與光纜。電線電纜主要包括裸線、電磁線及電機電器用絕緣電線、電力電纜、通信電纜與光纜。電纜有電力電纜、控制電纜、補償電纜、屏蔽電纜、高溫電纜、計算機電纜、信號電纜、同軸電纜、耐火電纜、船用電纜等等。它們都是由多股導線組成,用來連接電路、電器等。
電纜及其相關設備在現實中有著廣泛的利用:電力系統采用的電纜設備主要有架空裸電線、匯流排(母線)、電力電纜(塑料線纜、油紙力纜(基本被塑料電力電纜代替)、橡套線纜、架空絕緣電纜)、分支電纜(取代部分母線)、電磁線以及電力設備用電氣裝備電線電纜等;信息傳輸系統用于信息傳輸系統的電纜設備主要有市話電纜、電視電纜、電子線纜、射頻電纜、光纖纜、數據電纜、電磁線、電力通訊或其他復合電纜等。機械設備、儀器儀表系統的電纜設備除架空裸電線外幾乎其他所有產品均有應用,但主要是電力電纜、電磁線、數據電纜、儀器儀表線纜等;裸電線及裸導體制品主要特征是純的導體金屬,無絕緣及護套層,如鋼芯鋁絞線、銅鋁匯流排、電力機車線等;隨著近二十多年來,通訊行業的飛速發展,通訊電纜及光纖設備也有驚人的發展速度,從過去的簡單的電話電報線纜發展到幾千對的話纜、同軸纜、光纜、數據電纜,甚至組合通訊纜等,該類產品結構尺寸通常較小而均勻,制造精度要求高。
電纜設備具有傳輸容量大、損耗小、靈活性高、占地空間小、無污染等顯著優點,近年來隨著我國國民經濟的高速發展,電纜設備需求急劇增長,特別是迅猛發展的大城市和城市密集居住地區。電纜設備的安全性是保證電纜設備運行安全的重要手段,也是電纜設備實用化過程中需要重點解決的關鍵問題。因此,如何保障電纜設備的安全性具有十分重要的理論和現實意義。
常見的電纜設備安全性問題主要有機械損傷、絕緣損傷、絕緣受潮、絕緣老化變質、過電壓、電纜過熱故障等。其原因主要有: 土建方面,鋪設電纜時未能采取保護措施,保護層遭破壞,絕緣降低,工井管溝排水不暢,電纜長期被水浸泡,損害絕緣強度,或長期受擠壓外力破壞.主要是市政施工中機械野蠻施工,挖傷挖斷電纜;長期超負荷運行,將使電纜溫度升高,絕緣老化,以致擊穿絕緣,降低施工質量;電氣方面,電纜頭施工工藝達不到要求,電纜絕緣性能下降;
為此,筆者根據自身學習經歷,對電纜設備的安全性問題有針對性的提出分析,并對如何保長電纜設備的安全性提出相關對策。
1. 施工方面
主要是埋設電纜設備方面,安全要求有:(1)電纜線相互交叉時,高壓電纜應在低壓電纜下方。如果其中一條電纜在交叉點前后1m范圍內穿管保護或用隔板隔開時,最小允許距離為0.25m;(2)電纜與熱力管道接近或交叉時,如有隔熱措施,平行和交叉的最小距離分別為0.5m和0.25m;(3)電纜與鐵路或道路交叉時應穿管保護,保護管應伸出軌道或路面2m以外(4)電纜引入建筑物時應穿管保護,保護管亦應超出建筑物散水以外;(5)直接埋在地下的電纜與一般接地裝置的接地之間應相距0.25~0.5m,直接埋在地下的電纜埋設深度,一般不應小于0.7m,并應埋在凍土層下。
2. 電流方面
由Bergeron提出的貝瑞隆模型是一種比較jing確的輸電線路模型,它反映了輸電線路內部無故障時(包括穩態運行和區外故障)兩端電壓電流之間的關系,而線路內部故障時,相當于在故障點增加了一個節點,這種關系被破壞。利用這一差別區分線路內部和外部故障,可以構成一種新的差動保護原理,自動地考慮了電容電流的影響,不再需要進行電容電流的補償(圖1.)。
3. 電纜監測與保護系統
以普吉變電站電纜系統的項目為例,普吉變電站有220kV、110kV、35kV三個電壓等級,電纜設備安裝在2號主變35kV側,為了保證高溫超導電纜發生故障被切除后不影響對用戶的供電,現場增加了一斷路器支路與高溫超導電纜相并聯,一旦超導電纜切除以后可通過這根并聯支路供電。安裝于普吉變電站現場的電纜系統由超導電纜本體、終端、制冷及其監控系統、電纜監控與保護系統等四部分組成。三相電纜本體在變電站場地上平行布置,以轉角90°敷設,其中B相轉彎半徑5米。終端是連接電纜、高壓母線、液氮制冷系統三者的接口,每根電纜兩端各有一套。制冷及其監控系統安裝于電纜附近的熱工房內,通過真空液氮輸送管連接到終端上,對電纜和終端進行冷卻。電纜監控與保護系統安裝于變電站主控室內。