Частые причины раннего отказа кабеля и как их предотвратить

Электрические кабели, используемые для промышленного, коммерческого и муниципального распределения электроэнергии, подразделяются на низковольтные (0,6/1 кВ) и средневольтные (3,6/6 кВ, 6/10 кВ, 8,7/15 кВ).Из-за различий в электрическом напряжении, требования к изоляции и стандарты допустимости к установке, механизмы, лежащие в основе их ранних стадий неисправностей, существенно различаются:

• Низковольтные кабели (0,6/1 кВ): Неисправности в основном вызваны механическими повреждениями, тепловой перегрузкой, плохой герметизацией на месте и коррозией окружающей среды.редко случается спонтанное разрушение изоляции; большинство неисправностей возникают из-за неправильной установки и длительной работы в условиях легкой перегрузки.
• Кабели среднего напряжения (3,6 кВ15 кВ): Неисправности в основном вызваны частичным разрядом, разрушением изоляции из-за водяного дерева, некачественной изготовлением соединений и чрезмерным электрическим напряжением.Даже незначительные дефекты установки могут постепенно ухудшаться под влиянием длительных электрических полей высокого напряжения, что в конечном итоге приводит к необратимому срыву и срыву.

Статистические данные о полевых установках показывают, что более 85% ошибок кабелей на ранней стадии могут быть предотвращены и вызваны человеческими факторами, а не дефектами сырья.Стандартизированная установка, параметризированные рабочие процедуры и целенаправленные меры по охране окружающей среды являются ключевыми стратегиями для предотвращения таких сбоев.

Механические повреждения во время транспортировки, укладки и заполнения составляют 42% всех провалов кабеля на ранней стадии.,притягивающее напряжение и внешние защитные меры, приводящие к скрытому внутреннему повреждению; хотя такое повреждение не может вызвать немедленный отказ,часто приводит к повреждению кабеля после одного-трех лет эксплуатации.

Ключевые практики несоблюдения:

• Чрезмерное изгибание: нарушение норм минимального радиуса изгиба приводит к сжатию изоляционного слоя и образованию внутренних микро-трещин.Кабели MV, содержащие микротрещины, очень подвержены частичному разряду и старению водных деревьев в влажной среде.
• Чрезмерное тягание: превышение максимально допустимого тягового напряжения проводника приводит к деформации протянутых проводников и деламинированию изоляционного слоя.
• Ненадлежащая защита от заполнения: твердые камни или острые частицы почвы напрямую сжимают внешнюю оболочку кабеля, вызывая разрыв оболочки и попадание влаги.

Каждый изоляционный материал кабеля имеет определенную максимальную длительную рабочую температуру.ускоряет деградацию полимерных молекулярных цепей, уменьшает сопротивление изоляции и приводит к старению изоляции и диэлектрическому повреждению.Перекрестный полиэтилен (XLPE) и поливинилхлорид (PVC), наиболее распространенные изоляционные материалы для низковольтных (LV) и средневольтных (MV) кабелей, имеют четко определенные температурные пределы..

Избыточная температура окружающей среды, неправильное складирование в кабельных подносах и длительное перегрузка могут привести к тому, что кабели будут работать выше их номинальной температуры.Даже длительное превышение температуры всего на 10−15°С может сократить срок службы кабеля более чем на 60%..

Плохая уплотнение, некачественное качество промежуточных соединений и повреждение внешней оболочки могут позволить влаге проникать в изоляционный слой.Под воздействием электрического поля в MV кабелях, молекулы воды образуют дендритные проводящие пути, известные как "водяные деревья"; эти пути постепенно распространяются, в конечном итоге приводят к разрушению изоляции. While the electric field strength in LV cables is lower—making water tree aging less pronounced—moisture ingress in damp environments can still reduce insulation resistance and trigger short-circuit faults.

Соединения и окончания кабелей являются слабыми точками в схеме распределения электроэнергии, на которые приходится 35% преждевременных сбоев кабелей среднего напряжения (MV).Общие проблемы включают несовместимые глубины снятия, неполная очистка изоляционных поверхностей, некачественное застегивание и неадекватная уплотнение.в конечном итоге приводит к выгоранию и разрыву диэлектрического.

Кабельные оболочки быстро стареют, когда они находятся на открытом воздухе, захоронены в химических заводах или установлены в прибрежных районах, подверженных засолению.Продолжительное воздействие ультрафиолетового излучения вызывает трещины в стандартных оболочках из ПВХ/ПЕ, в то время как кислый или щелочный грунт и солевой спрей коррозируют металлическую броню и проводники, что приводит к локальному перегреву и разрыву проводников.

В данной таблице обобщены стандартизированные параметры установки и эксплуатации для обычных низковольтных (LV) кабелей 0,6/1 кВ и 8,7/15 кВ кабелей среднего напряжения (MV).Он соответствует стандартам IEC 60502 и GB/T 12706 и служит справочником для инженеров и подрядчиков, проводящих инспекции установки на месте..

История проекта: Производственный парк использовал низковольтные кабели с изоляцией ПВХ 0,6/1 кВ в своей сети распределения электроэнергии.В нескольких цепях наблюдались неисправности, включая старение изоляции, короткое замыкание и трещины оболочки в течение менее пяти лет эксплуатации.

Анализ причины:

• Температура окружающей среды в мастерской постоянно колебалась от 42°C до 48°C, но при установке не применялось никакого снижения мощности.кабели из ПВХ, работающие непрерывно в условиях, превышающих их номинальную температуру 70 °C.
• Кабели были наложены до трех слоев глубоко в кабельных лотках, что привело к плохому рассеиванию тепла и локальной температуре, достигающей 85 °C.
• Для наружных секций кабелей использовалась стандартная обшивка из ПВХ; из-за отсутствия ультрафиолетовой устойчивости кабели быстро стареют и трескаются.

Решения и превентивные меры:

• Заменили кабели из ПВХ в зонах высокой температуры на кабели из полиэтиленового полиэтилена (XLPE) с пересечением на 90 °C и применили дерейтинговый коэффициент 0,93 для учета высокотемпературной среды.
• Оптимизировано расположение кабельных подносов путем ограничения высоты наложения на два слоя или меньше и обеспечения достаточного расстояния для рассеивания тепла.
• Использование устойчивого к ультрафиолету PE-оборудования для всех наружных кабелей, эффективно решающих проблемы старения, вызванные внешними факторами окружающей среды.

История проекта: муниципальный проект по строительству подземного кабеля 10 кВ (8,7/15 кВ) после четырех лет эксплуатации столкнулся с внезапным сбоем изоляции и отключением электроэнергии.Анализ ошибок показал типичное старение водных деревьев в изоляционном слое кабеля.

Анализ причины:

• Конечные концы кабелей не были запечатаны теплоотражающими крышками во время транспортировки и хранения на месте, что позволило проникнуть дождевой воде и влажному воздуху.
• Работа на промежуточных соединениях была некачественной, с недостаточной водонепроницаемостью и уплотнением, создавая пути для проникновения влаги.
• Радиус изгиба установки был всего на 10D ≈ значительно ниже стандартного требования 20D для бронированных кабелей среднего напряжения ≈ вызывая микро-полоски внутри изоляционного слоя.

Решения и превентивные меры:

• Внедрить комплексную систему уплотнения: концы кабеля должны быть запечатаны сразу после перерезания кабеля во время установки.
• Назначить квалифицированных техников для установки соединений кабелей среднего напряжения, гарантируя, что весь процесс записывается на видео и после завершения частичного испытания разряда.
• Строго соблюдать минимальное требование радиуса изгиба 20D для бронированного прокладки кабеля среднего напряжения для предотвращения внутреннего микроповреждения.

Сопоставьте спецификации кабеля с номинальными напряжениями и рабочей средой, чтобы избежать недостаточной спецификации:

• Высокотемпературные мастерские и схемы, подверженные длительной перегрузке: отдавайте предпочтение изоляционным кабелям из XLPE (полиэтиленового скрещивания) (уточненным для непрерывной работы при температуре 90 °C) по сравнению со стандартными кабелями из ПВХ.
• Проекты на открытом воздухе, прямого захоронения и на побережье: Укажите кабели с устойчивостью к УФ, коррозионной стойкостью и бронированной оболочкой.
• Кружки распределения среднего напряжения: строго выбирать кабели XLPE, соответствующие национальным или международным стандартам;запретить использование кабелей из переработанных материалов с нестабильными изоляционными свойствами.

Сосредоточьтесь на установке, основанной на параметрах, чтобы устранить повреждения, вызванные человеческой ошибкой:

• Строго контролировать радиусы изгиба и тяговое напряжение в соответствии со спецификациями; запрещать грубое тягание или резкое изгибание.
• Для непосредственного захоронения траншею нужно облицовать мелким песком, установить защитные покрытия и заполнить мелкой почвой, чтобы предотвратить повреждение механическим измельчением.
• Стандартизировать сборку соединений и окончаний: обеспечить чистую изоляционную поверхность, точные размеры отделки, безопасное застегивание и плотное водонепроницаемое уплотнение.

• Применение температурно-основанного дератинга при условиях высокой температуры окружающей среды для предотвращения перегрева, вызванного длительной перегрузкой.
• Регулярно проверяйте кабельные поддоны, кабельные туннели и прямые погруженные участки, чтобы гарантировать, что пути рассеивания тепла остаются беспрепятственными.
• Установка устройств мониторинга нагрузки в режиме реального времени на критических цепях среднего напряжения (MV) для предотвращения повреждения электрическим напряжением в результате внезапных перегрузок.

• Низковольтные кабели (LV): проводить ежеквартальные испытания сопротивления изоляции и проверять целостность оболочки и температуру соединений.
• Кабели среднего напряжения (MV):Проводить ежегодные испытания на обнаружение частичных сбросов и сопротивления изоляции для выявления и устранения потенциальных дефектов, таких как водяные деревья и микросбросы, на ранней стадии.
• Использовать инфракрасную термографию для периодического контроля температуры для обнаружения локального перегрева в соединениях и кабелях.

На ранней стадии сбои в низко- и средневольтных кабелях почти полностью предсказуемы и предотвратимы.предотвращение сосредоточено на стандартизированных методах установки и контроле тепловой средыДля кабелей среднего напряжения надежность зависит от точных методов уплотнения, стандартизированной сборки соединений и строгого контроля электрических параметров.Для электромонтеров и полевых инженеров, уходя от методов, основанных на опыте, и вместо этого принимая параметризированные, стандартизированные процессы установки и обслуживания кабелей,и полностью контролируемый - это ключ к предотвращению неудач на ранней стадии, снижая затраты на техническое обслуживание проектов и обеспечивая долгосрочную стабильную работу распределительных систем электроэнергии.