配電網(wǎng)在建設(shè)、搶修過程中,普遍應(yīng)用到電纜及電纜中間接頭,由于建設(shè)環(huán)境受限,多電纜共溝情況普遍存在[1]。而電纜共溝時,由于某一根電纜中間接頭故障時會產(chǎn)生巨大的沖擊力,并且造成環(huán)境溫度升高。另一方面,因為電纜溝內(nèi)可能存在可燃性氣體,且一般情況下電纜本體的絕緣材料也為可燃物,因此一根電纜接頭故障也極易產(chǎn)生明火,導(dǎo)致其他共溝電纜受到波及,造成大范圍的停電,損失不可估量[2]。本文針對10kV電力電纜,設(shè)計了一種硫化硅材質(zhì)的柔性防爆盒。
1 電力電纜的故障分類及原因分析
1.1電力電纜故障分類
電力電纜經(jīng)過長期運行后產(chǎn)生電纜故障的原因是復(fù)雜多樣的,按照常見的電纜故障性質(zhì)可以分為以下幾類[3-4]:
(1)按照故障位置分類:電纜本體故障和電纜接頭故障。當電纜受到外界作用力破壞時,電纜本體故障發(fā)生的概率會比較高,而當故障電纜受到非外界作用力破壞時,故障往往會發(fā)生在電纜接頭處。
(2)按照故障現(xiàn)象分類:封閉性故障和幵放性故障。而當故障點確定時,開放性故障查找起來會比較容易。
(3)按照故障時間分類:運行故障和試驗故障。運行故障是由于電纜運行時,因絕緣擊穿或燒毀而使保護器動作導(dǎo)致停電的故障;試驗故障是進行預(yù)防試驗時發(fā)生絕緣不良或絕緣擊穿而必須進行停電檢修的故障。
(4)按照接地現(xiàn)象分類:相間故障、斷路故障、單相接地故障和多相接地故障等。最常發(fā)生的故障一般是單相接地故障,多相接地故障主要也是由單相接地故障引發(fā)的,而相間故障和斷路故障一般很少發(fā)生。
(5)按照絕緣電阻大小或線芯情況分類:短路(低阻)故障、開路故障、高阻故障和閃絡(luò)性故障等。
1.2 故障原因分析
電力電纜發(fā)生故障的原因往往是由多個因素下共同作用的結(jié)果,如若處理不當,會導(dǎo)致電氣事故頻繁發(fā)生,影響配網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。因此結(jié)合電纜各類故障分析和總結(jié),對電纜故障產(chǎn)生的原因進行分析,主要分以下幾種[5]:
(1)絕緣擊穿。電纜絕緣擊穿的故障比較普遍,主要原因包括電纜及附件質(zhì)量不合格、受潮、腐蝕和過熱。
(2)機械損傷。機械損傷是導(dǎo)致運行中電纜故障的主要原因之一,包括直接外力損傷、自然現(xiàn)象造成的損傷。
(3)過電壓。主要是指由于雷電等形成的大氣過電壓和電纜內(nèi)部的過電壓。過電壓主要會引起電纜終端頭故障;而且還會加速有缺陷電纜發(fā)生故障。
1.3 電纜爆炸火災(zāi)原因分析
普通電纜的絕緣材料、填充物和覆蓋層均為可燃物。對于阻燃電纜等特種電纜,在發(fā)生故障的同時,也會發(fā)生火災(zāi),只是電纜延燃范圍較小,在故障解除后,火會自然熄滅。引起電纜火災(zāi)甚至爆炸的原因:據(jù)統(tǒng)計由于外界火源引起的電纜延燃的火災(zāi)只占事故的5%;95%以上的事故是由于電纜本身故障引起的火災(zāi)或爆炸事故。
2柔性防爆盒的研制
2.1 硫化硅膠
近年來,作為橡膠行業(yè)中的新產(chǎn)品,硅橡膠已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品中,硅橡膠是單組分硅膠粘合劑,其主鏈由Si-O-Si 鍵組成,通過濕氣固化方式形成堅韌性的固體,特別是硫化后,操作溫度可從-24°C 到315°C,具有優(yōu)良的電絕緣性,抗電弧、電暈、電火花性能強,防水、防潮、抗沖擊力、抗震性好,具有良好的防腐蝕性能;且能彎折,可根據(jù)安裝空間彎折布置。
在硫化橡膠中添加阻燃劑,經(jīng)檢測可知,該材料防火級別達到F-V0級別,能夠?qū)崿F(xiàn)離火自熄,符合防爆盒的設(shè)計要求,有效確保產(chǎn)品的安全防護性能。
2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計與功能說明
柔性防爆盒包括可拆卸的上盒蓋和下盒蓋,并通過多個強力扎帶連接;上盒蓋與下盒蓋均具有中間向外鼓起的弧形結(jié)構(gòu),上盒蓋和下盒蓋沿電纜軸線合扣。上盒蓋及下盒蓋均具有密封裙邊,且密封裙邊內(nèi)襯有鋼板,鋼板嵌入密封裙邊內(nèi)部。上盒蓋上具有沿其長度方向排列的多個通孔;通孔上貼附有感溫貼紙。多個通孔位于上盒蓋鼓起的弧形結(jié)構(gòu)上。