電線接頭故障與處理分析論文
論文關鍵詞:電纜接頭；分析；意見
論文摘要:針對高壓電纜接頭故障進行綜析，并就各類原因提出改進措施和防范對策。
一、前言
在鐵路供電網路中交聯電纜接頭狀況，對供電安全是非常重要的。經實際運行證明，在大多數情況下是可以隨電纜長期等效使用的。交聯電纜由于載流能力強，電流密度大，對導體連接質量要求就更為嚴格。對接頭所要求機械的電氣的條件越來越高，特別是輸配電電纜，各種接頭將經受很大的熱應力和較長持續時間的短路電流的影響。
所以，交聯電纜附件也不是附屬的，更不是次要的部件，它與電纜是同等重要，是必不可少的部件，也是與安全運行密切相關的關鍵產品。
二、交聯電纜接頭故障原因綜析
交聯電纜接頭故障原因，由于電纜附件種類、形式、規格、質量以及施工人員技術水平高低等因素的影響，表現出不同的現象。另外，電纜接頭運行方式和條件各異，致使交聯電纜接頭發生故障的原因各不相同。交聯電纜允許在較高溫度下運行，對電纜接頭的要求較高，使接頭發熱問題就顯得更為突出。接觸電阻過大，溫升加快，發熱大于散熱促使接頭的氧化膜加厚，氧化膜加厚又使接觸電阻更大，溫升更快。如此惡性循環，使接頭的絕緣層破壞，形成相間短路，引起爆炸燒毀。由此可見，接觸電阻增大、接頭發熱是造成電纜故障的主要原因。造成接觸電阻增大的原因有以下幾點：
1、工藝不良。主要是指電纜接頭施工人員在導體連接前后的施工工藝。
2、連接金具接觸面處理不好。無論是接線端子或連接管，由于生產或保管的'條件影響，管體內壁常有雜質、毛刺和氧化層存在，這些不為人們重視的缺陷，對導體連接質量有著重要影響。特別是鋁表面極易生成一層堅硬而又絕緣的氧化鋁薄膜，使鋁導體的連接要比銅導體的連接增加不少難度，工藝技術的要求也要高得多。不嚴格按工藝要求操作，就會造成連接處達不到規定的電氣和機械強度。實際運行證明，當壓接金具與導線的接觸表面愈清潔，在接頭溫度升高時，所產生的氧化膜就愈薄，接觸電阻Rt就愈小。
3、導體損傷。交聯絕緣層強度較大剝切困難，環切時施工人員用電工刀環剝，有時用鋼鋸環切深痕，因掌握不好而使導線損傷。在線芯彎曲和壓接蠕動時，會造成受傷處導體損傷加劇或斷裂，壓接完畢不易發現，因截面減小而引起發熱嚴重。
4、導體連接時線芯不到位。導體連接時絕緣剝切長度要求壓接金具孔深加5mm，但因零件孔深不標準，易造成剝切長度不夠，或因壓接時串位使導線端部形成空隙，僅靠金具壁厚導通，致使接觸電阻Rt增大，發熱量增加。
5、壓力不夠。現今有關資料在制作接頭工藝及標準圖中只提到電纜連接時每端的壓坑數量，而沒有詳述壓接面積和壓接深度。施工人員按要求壓夠壓坑數量，效果如何無法確定。不論是哪種形式的壓力連接，接頭電阻主要是接觸電阻，而接觸電阻的大小與接觸力的大小和實際接觸面積的多少有關，還與使用壓接工具的出力噸位有關。
6、壓接機具壓力不足。壓接機具生產廠家較多，管理混亂，沒有統一的標準，有些機械壓鉗，壓坑不僅窄小，而且壓接到位后上下壓模不能吻合；還有一些廠家購買或生產國外類型壓鉗，由于執行的是國外標準，與國產導線標稱截面不適應，壓接質量難以保證。
7、連接金具空隙大。現在，多數單位交聯電纜接頭使用的連接金具，還是油紙電纜按扇型導線生產的端子和壓接管。從理論上講圓型和扇型線芯的有效截面是一樣的，但從運行實際比較，二者的壓接效果相差甚遠。由于交聯電纜導體是緊絞的圓型線芯，與常用的金具內徑有較大的空隙，壓接后達不到足夠的壓縮力。接觸電阻Tt與施加壓力成反比，因此將導致Rt增大。
8、產品質量差。假冒偽劣金具不僅材質不純，外觀粗糙，壓后易出現裂紋，而且規格不標準，有效截面與正品相差很大，根本達不到壓接質量要求；在正常情況下運行發熱嚴重，負荷稍有波動必然發生故障。
9、截面不足。以ZQ－3×240油紙銅芯電纜和YJV22－3×150交聯銅芯電纜為例，在環境溫度為25℃時，將交聯電纜與油紙電纜的允許載流量進行比較得出的結論是：ZQ2一3×240油紙銅芯電纜可用YJV22－3×150交聯銅芯電纜替代。因為YJV22－3×150交聯電纜的允許載流量為476A；而ZQ2－3×240油紙電纜的允許載流量為420A還超出47A。如果用允許載流量計算，150平方毫米交聯電纜與240平方毫米油紙電纜基本相同，或者說150平方毫米交聯電纜應用240平方毫米的金具連接才能正常運行。由此可見連接金具截面不足將是交聯電纜接頭發熱嚴重的一個重要原因。
10、散熱不好。繞包式接頭和各種澆鑄式接頭，不僅繞包絕緣較電纜交聯絕緣層為厚，而且外殼內還注有混合物，就是最小型式的熱縮接頭，其絕緣和保護層還比電纜本體增加一倍多，這樣無論何種型式的接頭均存在散熱難度。現行各種接頭的絕緣材料耐熱性能較差，J-20橡膠自粘帶正常工作溫度不超過75℃；J-30也才達90℃；熱縮材料的使用條件為-50～100℃。當電纜在正常負荷運行時，接頭內部的溫度可達100℃；當電纜滿負荷時，電纜芯線溫度達到90℃，接頭溫度會達140℃左右，當溫度再升高時，接頭處的氧化膜加厚，接觸電阻Tt隨之加大，在一定通電時間的作用下，接頭的絕緣材料碳化為非絕緣物，導致故障發生。
三、技術改進措施
綜上所述增加連接金具接點的壓力、降低運行溫度、清潔連接金屬材料的表面、改進連接金具的結構尺寸、選用優質標準的附件、嚴格施工工藝是降低接觸電阻Rt的幾個關鍵周素。提高交聯電纜接頭質量的對策由于交聯電纜接頭所處的環境和運行方式不同，所連接的電氣設備及位置不同，電纜附件在材質、結構及安裝工藝方面有很大的選擇余地，但各類附件所具備的基本性能是一致的。所以，應從以下幾方面來提高接頭質量：
1、選用技術先進、工藝成熟、質量可靠、能適應所使用的環境和條件的電纜附件。對假冒偽劣產品必須堅決抵制，對新技術、新工藝、新產品應重點試驗，不斷總結提高，逐年逐步推廣應用。
2、采用材質優良、規格、截面符合要求，能安全可靠運行的連接金具。對于接線端子，應盡可能選用堵油型，因為這種端子一般截面較大，能減小發熱，而且還能有效的解決防潮密封。連接管應采用紫銅棒或1＃鋁車制加工，規格尺寸應同交聯電纜線芯直徑配合為好。
3、選用壓接噸位大、模具吻合好、壓坑面積足、壓接效果能滿足技術要求的壓接機具。做好壓接前的截面處理，并涂敷導電膏。
4、培訓技術有素、工藝熟練、工作認真負責，能勝任電纜施工安裝和運行維護的電纜技工。提高施工人員對交聯電纜的認識，增強對交聯電纜附件特性的了解。研究技術，改進工藝，制定施工規范，加強質量控制，保證安全運行。
四、結束語
由于交聯電纜推廣應用時間較短，電纜附件品種雜亂，施工人員技術水平高低不一等原因，加之接頭的接觸力和實際接觸面積是隨著接頭在運行中所處的各種不同的運行條件而在變化。
所以交聯電纜各種接頭發生故障的原因也就各不相同，除發熱問題外，對于密封問題、應力問題、聯接問題、接地問題等引起的接頭故障也應予以重視。如果能從以上幾個方面來改進，就會使接頭發熱問題得到有效的控制。
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