电力电缆的热伸缩对电缆中间头的质量影响

电力电缆的热伸缩对电缆中间头的质量影响

杨俊彬

上海电缆研究所国缆检测中心有限公司上海200000

摘要：随着我国经济的快速发展，整个社会对电能的需求越来越大，电力系统的建设脚步也逐渐加快，在电力工程中，电缆是主要材料之一，其质量直接影响着电力工程的整体质量及电网的安全。由于电力工程辐射的范围比较大，电网贯穿于各种气候环境之中，受到外界环境温度以及电网负荷电流的影响，电缆有可能会出现热胀冷缩的现象，影响其质量。现阶段，电缆的热伸缩是电力工程中必须重视的问题之一。本文首先分析电缆的类型以及其优缺点，接着对不同敷设条件下，电力电缆热伸缩的特点做出分析，最后提出消除电缆热伸缩的措施。

关键词：电力电缆；热伸缩；电缆中间头；质量影响

引言

社会的发展促进着对电能需求的提升，不仅仅是量的提升，更是要注重电能的质量，所以，在电能的运输中，要特别注意控制电缆的质量。就目前来看，在电能的输送过程中，由于电缆本身具有一定的电阻，因此，在会产生一定的热量，再加上外界环境温度变化的影响，在长期的工作中，电缆会出现一定的热伸缩，对电能运输造成影响，还有可能会对电缆中间接头的质量造成影响，为电能的正常输送带去阻碍，影响社会的生产以及人们的生活，严重的甚至引发火灾，造成严重的人员伤亡以及财产损失，所以。为了减少这种现象的出现，要对电缆的热伸缩进行全面的分析，并找出消除措施。

1、电力电缆的种类及优缺点

1.1油纸绝缘电缆

黏性浸渍纸绝缘型：该种电缆的研发起步较早，具有较为成熟的制造工艺和运行经验及较长的运行寿命。但其不足之处是油容易滴流，不适合采用高落差的方式进行敷设；其允许工作场强较低，不适合在过高电压下运行。

②不滴流浸渍纸绝缘型缆：该种电缆的优点是浸溃剂在正常的工作温度下不会发生滴流，因此可采用高落差敷设；同时，该电缆还具有稳定性高、成本低的优点。

1.2塑料绝缘电缆

①聚氯乙烯绝缘电缆：该种电缆容易加工，具有较高的化学稳定性和非延燃性；生产效率高，经济性好，敷设及维护简单；在低电压等级正逐渐取代油浸溃纸绝缘电缆。但该类电缆耐酸碱，耐热油，耐有机溶剂性能较差，极易在特定环境中出现破损和开裂。

②聚乙烯绝缘电缆：该类电缆工艺性能好，介电性能良好，介质损耗角正切值小，绝缘电阻高；同时，它的耐湿性良好，比重小。但该类电缆抗电量及耐热性能较差，在受热情况下容易发生变形或开裂，所以当应用于较高等级的电压时，必须加入特殊添加剂。

③交联聚乙烯绝缘电缆：该类电缆具有较好的电气性能，击穿电场强度高，介质损耗角正切值小，绝缘电阻高；耐热性较高，允许工作温度高，载流量大，通常采用高落差与垂直敷设方式。

1.3橡胶绝缘电缆

橡胶绝缘电缆具有多种种类，柔软性和弹性良好，具有良好的化学稳定性和电气性能；但是其具有明显的缺点：耐油、耐臭氧、耐电量差，适用于低电压等级的电网中，部分可应用于35kv的电网中，比如人工合成的乙丙橡胶。

在20世纪70年代以前，电力系统基本采用油纸绝缘型电力电缆。但是随着社会的发展，用电量的增加，对电力输送要求的也不断提高，油纸绝缘型电缆由于其不适用于高落差敷设、施工复杂等缺点，正渐渐被橡胶绝缘型和塑料绝缘型电力电缆所取代。

2、不同敷设方式下电缆热伸缩的特点

2.1直埋敷设是电缆覆设方式中较为常见的一种，按照一定的线路把电缆埋在土壤里，电缆在运行时其线芯还是会根本截面的大小不同而产生大小不一的机械力，但电缆受到土壤的束缚，所以无法发生位移，因此线芯会在热机械力的作用下对二个末端产生较大的推力，导致末端发生位移，对末端的附件的正常运行会造成较为严重的影响。

2.2排管敷设时，电缆在没有外力束缚的情况下，电缆在自身负荷及温度变化下，产生热机械力，当线芯截面在热机械力作用下进行热伸缩，同时这热伸缩会发生往复的重复，这样会就导致电缆发生弯曲变形，长期下去，会使电缆的金属护套在不停的应变过程中老化，与线芯分离。

2.3隧道敷设时，电缆一般均放在支架上，不作刚性固定，故电缆的热伸缩较大，在斜面敷设时易出现滑落现象；在电缆的弯曲处易出现严重位移；电缆随着电缆温度的不断变化，还会反复出现弯曲变形，使电缆金属护套产生疲劳应变。

2.4竖井敷设时，电缆的自重及热机械力有可能使金属护套产生过分的应变，从而缩短电缆的使用寿命。

2.5市政桥梁敷设时分不同的情况，有的在桥内排管，有的在桥箱梁中，还在外覆设在桥梁上的，不同的情况同以上敷设方式所产生的热伸缩情况是相同的。

3、电缆热伸缩危害的消除措施

为减少大截面电缆的热伸缩，电缆线芯宜采用分裂导线，不仅能减小线芯的损耗，而且单位面积上产生的热机械力比其他型式导线要小，电缆附件设计标准必须考虑能承受电缆的热机械力而不损坏。所以说交联电缆附件不是附属部件，更不是次要的部件，它与电缆是同等重要，必不可少的部件，也是与安全运行密切相关的关键产品。直埋敷设电缆时，应测量同地段的土壤温度，在半径为3mm的测量范围内应无其它热源。

排管敷设电缆时，为阻止电缆产生发热弯曲变形，可以向敷电缆的排管内填充膨润土。并在工井的出口处作绕性固定，电缆接头的两侧需作刚性固定，以保护电缆接头的安全。

对于大截面电缆而言，在负荷电流变化时，由线芯温度的变化引起的热胀冷缩所产生的机械力是十分巨大的。电缆线芯的截面越大，所产生的热机械力也越大。计算表明，在线芯截面为2000mm2的充油电缆上，最大的热机械力可达10t左右，如果处理不当，这样大的机械力对安全运行是一个很大的威胁。因此，不但制造部门在设计大截面电缆及其附件时要充分考虑这一问题，施工部门在敷设大截面电缆线路时也要加以着重考虑。

现在大多采用正弦波形敷设方式，即将电缆在两个相邻夹子之间以轴线为基准作交替方向的偏置，形成正弦波形，也称蛇形敷设。由于电缆在运行时产生的膨胀将为电缆的初始曲率所吸收，所以线路只要稍微增大曲率就能容纳其膨胀量，因此不会使金属护套产生危险的疲劳应力。进行这种敷设时相邻两个夹子之间的间距（即半波长）和偏置幅值（即波幅）的最佳值取决于电缆的重量和刚度。

隧道内电缆也可做蛇形敷设，以吸收由热机械力带来的变形，防止电缆终端因电缆位移而损坏；在斜面敷设时电缆需固定，接头两侧电缆亦需作刚性固定，以保证电缆头连接的安全可靠。

公路及桥梁敷设的电缆必须选用铝护套，以降低桥梁振动对电缆金属护套造成的疲劳应变，敷设方式可参照排管或隧道。需要注意的是，在考虑电缆热伸缩的同时，还需考虑桥梁自身的伸缩。在桥梁伸缩缝处、上下桥梁处必须采取绕性固定，或选用能使电缆伸缩自如的排架。当桥梁中有拐角部位时，宜预留一定的电缆热伸缩余度。经常受到振动的直线敷设电缆，应设置橡皮、砂袋等弹性衬垫。

结语

综上所述，电力系统的正常运行，关系着社会生产的正常进行，影响着人们的正常生活，是社会和谐稳定的基础，所以，确保电力系统的正常、安全、稳定运行具有重要意义。电力电缆是电能输送中的主要载体，因而，避免电缆出现故障时确保电能输送的重要途径之一。现阶段，电缆处于隐蔽状态，一旦发生故障，会造成一定的维修难度，所以，在电缆的敷设中，选择合理的敷设方式，保证敷设质量，提高敷设管理水平，使其施工符合相关的规范要求，保证电力电缆的安全运行。

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