《电缆绝缘击穿的原因分析和预防措施》

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《电缆绝缘击穿的原因分析和预防措施》 

邢克盛吕庆荣 

(大化公司动力厂) 

我们结台我厂多年来电缆运行的经验, 

应用固体鲍缘理论,对电力电缆绝缘击穿的 

原因进行了分析。目的是抛砖引玉,与电气 同行共同寻找防止电缆绝缘击穿的具体措 

施,以提高电缆安全运行的水平和延长电缆 的使用寿命。由于水平有限,所述不一定全 

面,可能有错误,望广大电气同行指正。 

一、固体绝缘的击穿 

1.固体绝缘击穿的形式 

绝缘材料又称电介质。当施加于电介质 上的电压超过一定的临界值,使电介质中的 

电场强度超过它能承受的水平,通过电介质 

的电流剧增,电介质发生破裂或分解,完全 失去绝缘能力,这种现象称为电介质的击 

穿。不同的电介质,其击穿的形式和机理是 

不一样的,田体电介质的击穿一般可分为电 

击穿、热击穿和电化学击穿三种形式。 电击穿是当电压很高、电场足够强时, 

固体电介质中存在的少量自由电子将在强电 场作用下运动,积累起较大的动能。如果这 些动能足以使介质原子游离成电子和离子, 

便在介质中出现很多自由带电粒子,它们又 

可继续产生新的带电粒子,这样激烈发展下 

去,最后导至击穿。 热击穿是在电压作用时间较长的情况下 

发生的。在电场的作用下,介质损耗将使绝 

缘介质内部发热,温度上升,与此同时也向 周围散热。若发热量一直大于散热量,介质 

温度将持续上升,最后由于温度过高导致绝 缘特性完全丧失而被击穿。 

lI S.1年第3期 电化学击穿一般发生在设备运行很长时 

蚵以后。在运行中绝缘将受到热的、化学的 

和机械力的作用,使绝缘性能逐渐变坏而老 化。在高电压作用下,由于电极与绝缘接触处 的气隙或绝缘内部存在着的气泡等,往往发 

生电晕或局部放电,甚至引起局部烧焦现 

象。所有上述情况都将导致绝缘的抗电强度 

下降,以致在长时期电压作用下产生热击 穿,或在短时过电压作用下造成电击穿。 

2.影响固体绝缘击穿的园棠 

影响固体绝缘击穿的因素比较多,这里 

仅对几种主要因素作一简单介绍。 (1) 只要当电场强度选到足以使介质 

内少量自由电子产生碰撞电离的连锁反应 

时,就可发生电击穿。同样的外施电压,绝 

缘层越厚,则其中的电场强度越低(在均匀 电场中,V:Ed,式巾V为电压,E为电场 

强度,d为电压两极间的距离,即绝缘层的 厚度),所以,击穿电压随绝缘厚度的增加 

而相应增加。 

(2) 当绝缘材料中有杂质,特别是有 气泡时,可使整个材料绝缘性能降低。一方面 

气泡减少了电介质的有效厚度,更重要的是 

因为在有夹层的电介质中,电场强度是按各 层材料的介电系数£成反比分布的,£较小的 

气泡中电场较强,而气泡本身的耐压强度又 

较低,所以这些气泡总是先游离而发生局部 放电,进而导至整个介质的击穿。 

(3)带电体和绝缘材料接触不紧密也 会使介质的耐压强度下降。这是由于带电体 

和介质问的间隙会和气泡一样首先产生游离 的缘故。 

(4)绝缘受潮后击穿电压会迅速下 

降。这是因为含水量增大时,介质的电导率 和介质损耗将迅速增加,很容易出现热击 

穿。 (5) 对于一定的绝缘材料,在均匀电 

场中击穿电压较高,在不均匀电场中击穿电 

压会大大降低。35千伏及以上电缆终端头就 

是利用应力锥和接地屏蔽环来改善靠近铅套 边缘电场的分布,从而提高耐压强度的。 

二、电缆绝缘击穿的原因 

分析 

1.机械损伤 

在工厂因机械损伤而造成电缆绝缘击穿 的事故比例很大,一般常见的原因有下例几 

种l (1)直接受外力而损伤,如重物由高 

处降落砸伤电缆、挖土不慎误伤电缆等。 

(2)敷设电缆时弯血过度使绝缘受 伤,或装运时严重挤压使绝缘和保护层损 

坏。 

(3)直埋电缆因地层沉陷而承受过大 拉力使电缆受损,严重时有拉断电缆的现 象。 

2.终端头和中间接头故障 

终端头和中间接头是电缆线路的薄弱环 

节,电缆故障有很大比例发生在终端头和中 间接头上。其主要原因大多是施工不良和使 

用材料质量较差所造成。 

3.绝缘受潮 

(1)终端头和中间接头施工不良使水 分侵^电缆内部。 

(2) 由于电缆内护层破损而使水分侵 

^。内护层破损的原因是很多的,如直接的 机械损伤,铅包电缆敷设在震源附近,铅包 

因长期振动而产生疲劳龟裂}因化学腐蚀产 生孔洞 因射造不良铅包上有小孔或裂缝 等。 

4.过电压 

由于大气过电压或内部过电压所引起的 绝缘击穿。过电压击穿,特别是电力系统内 

部过电压所造成的电缆击穿,往往是多根电 

缆同时发生。 

5.绝缘老化 

绝缘老化是由于在运行过程中各种因素 长期作用,导致材料电气性能和机械性能劣 

化的结果,其中主要的因素是热。过热会使 

绝缘脆化和容易断裂,过热的原因往往是由 

于散热不良或过负荷。 

三、防止电缆绝缘击穿的 

措施 

1.防止机械损伤 

对架空电缆,特别是沿墙敷设的电缆应 

加遮盖,厂内动土应办理由动土部门签字的 动土证。 

2.提高终端头和中间接头的施工质量 

前已介绍,气泡和水分对绝缘的耐压强 度影响很大。所以,在施工中包缠绝缘一定 

要拉紧,不能产生空隙,环氧树脂和石英粉使 

用前一定要严格干燥赶潮。由于终端头处电 

场分布很不均匀,靠铅套边缘处电场强度晟 大,所以应处理好铅套边缘处的绝缘。对35 

千伏及以上的电缆,应包缠好应力锥和加装 

接地屏蔽环,以使电场分布均匀,提高绝缘 

水平。 

3.严防绝缘受潮 

化工厂由于铅包被腐蚀而使绝缘受潮击 穿的事故时有发生,故应加强电缆外护层的 

维护,每隔2~3年涂刷一遍沥青漆可有效胁 

止电缆钢带腐蚀。 

大化科

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小型氨碱厂盐水精制方法的探讨 

范淑金 (大化公司碱厂) 

纯碱制造过程中盐水精制是一个很重要 

的过程,它对保证产品质量、减少管道、塔 

器堵塞、减少生产过程中的盐氨损失,以及 

对新型高效设备的采用等可称之为必不可少 的环节。 

目前国内碱厂采用的精制方法有两种, 

其一是石灰碳酸铵法J其二是石灰纯碱法。 而石灰碳酸铵法是大家通常使用的方法,其 

流程筒述如下: 粗盐水加石灰乳在调台槽中使原盐内的 

杂质镁与石灰乳反应,反应式为 

MgCI2+Ca(0H)2— Mg(OH)2{ 

4-CaC L2 MgSO +Ca(0H):—÷M昏(OH) 

4-CaSO4 生成的氢氧化镁在一次澄清桶沉淀下来,清 液为一次盐水,一次盐水与碳化来的尾气 (含NH 和CO )在赊钙塔中反应,反应式 CaC L2+(NH )2CO3一 CaCO3 

+2NH CI CaS04+(NH )2CO a一,CaC0 3 

+(N H4) SO 

生成的碳酸钙沉淀在二次澄清桶沉淀下来与 

聚丙烯酰胺一起做助沉剂使用,清液为二次 盐水再由泵送至重碱工序。详见盐水工序流 

程图一。 

本法的优点 

(1) 除镁效率高,可除去97%以上的 镁钙杂质,其二次盐水浊度可达150 ̄80 

●.搬运和敷设电缆保证质量 

搬运电缆时应避免挤压电缆,敷设时不 可过度弯曲,以免损伤内部绝缘。对于油浸 

纸绝缘电缆应特别注意两端的高低差不能超 

过规定值,否则,将会引起低端因油的积聚而 使铅皮胀裂,造成漏油,高端由于缺油而千 

枯,使这部分电缆热阻增加,介电性能变 

坏,以致引起纸绝缘焦化而提前击穿。同时, 

由于高端电缆缺油,电缆终端头处产生负 压,增加了吸入潮气的能力,使电缆端部受 

潮,以致引起击穿事故。 

5.适当增大电缆截面 

在选择电缆时适当加大电缆截面,这样 

I 9 B 9年第3期 可降低电缆的运行温度,减少电缆产生热击 

穿的可能。对于电源电缆,适当增大截面还 

有一个方便倒闸操作的优点,大大有利于供 

电设备的检修,所以虽一时投资会有所增加, 但从保证化工生产安全供电方面考虑还是值 

得的。 

6.尽量采用架空敷设 

将以往电缆沟和隧道敷设的电缆改为架 

空敷设,这样不但减少了电缆腐蚀受潮的机 会,而且也大大方便了电缆故障的查找。 

几年来,我们加强了防止电缆绝缘击穿 方面的工作,采取了以上所述的各种措施, 

电缆绝缘击穿故障比前几年有了明显的下 

降。