电缆分支箱（精选八篇）
电缆分支箱 篇1
1 10k V 电缆分支箱在使用中存在的不足
1.1 线路的安装不科学
对于10 k V电缆分支箱设备来说 , 选择线路意义重大,特别对电缆的架设有深远的影响。在中国社会发展的推动下 , 人们对于电的使用量在不断的增加 , 特别是近些年工业的快速发展 , 对于高压电的需求越来越大 , 要想使中国当前社会发展得到满足 , 配电的可靠性、安全性是其最根本的保障 , 这也是高压电缆分支箱得到广泛使用的一个主要原因。但是中国目前对于10 k V电缆分支箱线路埋设的时候存在很多不合理的现象 , 因为电缆分支箱所要服务对象比较多 , 多种线路混乱搭设现象多 , 假如一个线路出现故障 , 整个线路就会出现短路 , 这样配电的危险性也会随之加大。
1.2 电缆分支箱出现腐蚀现象比较多
电缆分支箱在使用过程当中,由于长期使用极易出现腐蚀现象。这种现象在早期安设的电缆分支箱中出现的现象比较多,因为早期的电缆分支箱所用的材料大都是单一的铁质材料,在温度低、潮湿的条件下铁质材料就会产生锈蚀现象。许多分支箱都是埋设在电缆隧道和沟道之中,一到冬季温差很大的情况下,内部就会产生凝露现象,在潮湿的环境下,不少电缆终端就会产生电晕现象,出现积碳点,这样就会给机箱带来严重的损害。对于电缆分支箱的锈迹问题的解决方法尚处于摸索阶段,这样对于设备的可操作和安全性是极其不利的。
1.3 分支箱设备在绝缘性能上存在一定的不足
当前电缆分支箱主要使用美式分支箱,此种箱横向上面大多通母排,同时都是单向开门,母排上的管套使用硅胶材料的绝缘设备,这种箱的特点是体积较小,组合多元化,绝缘性能较好、封闭性优良,缺点是电缆T头与轴头绝缘性能极易出现故障,电缆分支箱上面的透气孔的安装缺失,安装在井内的空气流通不好,这样潮气就比较大,如果外界气温与井内气温形成较大温差的时候,分支箱壁表面就会有凝露现象出现。硅胶材质长久使用表面会出现龟裂,这样绝缘性能就会下降,低绝缘会使得应力体表面构成回路放电,最终致使故障出现。
2 增进 10k V 电缆分支箱故障更好解决的方案
2.1 将分支箱验收的标准提升
对于分支箱验收标准的提升可从以下几方面着手分析,第一方面,对于安装程序要严格的把握,安装的时候要把分支箱的完整度进行仔细的检查,查看其运行指标是否合乎标准,对于供电运行的方法与供电负荷量要实施仔细的考核,材料的使用要合理,检查好各部件的连接情况,连接的位置是否恰当,电缆直接的接头不要有松动现象出现,更要避免其发生断裂现象,如果分支箱所有要素与基本要求都符合之后,分支箱此时才可以正常使用 ;第二方面,对于安装的人员要经过严格的专业训练,工作人员不仅仅要对安装制作图纸仔细的掌握,同时对于一些构件的用途要清楚的认知,这样安装和检验才会与标准相符,此外还要严格控制和管理整个安装过程,将故障发生的风险降到最低 ;第三方面,对于分支箱安装的相关资料的管理要认真,要把这些资料分类存档,这样在日后出现故障的时候方便查找。
2.2 对设备管理工作要引起注重
对于10 kV电缆分支箱在使用的时候,设备在长久使用过程中会凸显出许多不足 , 在配电网络当中 , 即便是小的故障也会使得整个配电网络出现瘫痪 , 带来较大的损失。为保证10 kV电缆分支箱运行更趋于可靠性、安全性 , 对于设备的经管与维护工作要引起重视。在计算机技术快速发展的今天,企业一定要有效的利用好这门技术,确立信息化监控网络 , 全方位监测10 kV电缆分支箱工作的环境、状态 , 进而实现将故障的发生率降到最小。与此同时对于责任制度的落实工作要开展好 , 将安全责任与实际操作的人紧密联系在一起 , 促进其工作责任心得到提升,使得10 kV电缆分支箱的安全性、稳定性得到保障。
2.3 将其运行维护工作做好
影响电缆分支箱在使用过程中的安全性的因素比较多,比方说,地理方位、供电的最大负荷量、工作方法等等。要减少分支箱出现腐蚀现象,可以把分支箱安设在室内,也可以选择一个永久性的设施,这样可减少设备长期在外放置。为使得设备的使用效率有效的提升,对于终端分支箱的数量控制要掌握好,一般最好控制在3-5台,这样可使得其实用性得到提升,同时也可以降低维护所需的费用。对于10 k V电缆分支箱设备在使用的过程当中 ,因为工作环境的不同 , 电气设备会遭受雨水、雾水的影响 , 铁质材料的设备就会出现腐蚀现象,这样电气设备的锈蚀机率就会增大。所以,要尽可能的开发新型的材料,尽可能不使用铁质的材料 , 这样使得10 k V电缆分支箱的性能得到提升 , 社会对电的需求才会实现安全性。
电缆分支箱 篇2
10kV终端配电宜用环网柜、箱式变电站及电缆分支箱
内容摘要：文章着重介绍目前常采用的环网柜及环网接线方式和它们的优点及注意事项。对箱式变电站及电缆分支箱的应用也作了介绍。
关键词：环网接线环网柜与环网开关站；箱式变电站及电缆分支箱
Applicable Ring Network Cabinet, Cubicle-type Substation and
Cable Branch Box of 10kV Final Power Distribution
This paper focuses on the advantages and relating matters of ring network cabinet and connection mode that are commonly used.It also introduces the application of Cubicle-type Substation and cable branch box.大型厂矿多自设降压站，有高压配电室及中压配电室。配电变压器安装容量超过10000kVA的较大用户，大都由城市共用变电站以专用线路放射式供电，本身建有中压配电室，开关柜内装主要元件多为真空断路器。但对中小用户来说，10kV供电采用环网柜，是最常用的终端配电方式，而中小容量用户又占绝大多数，此种环网供电足以满足二级负荷的要求。对三级用电负荷采用电缆分接箱有其突出的优点，应大力提倡及推广使用。对分散用户，且用电容量不大时，或要10kV供电伸入负荷中心时，采用箱式变电站（或称组装式变电站，预装式变电站）供电更具合理性。一．环网接线与环网开关柜 1．环网主接线
环网接线分单环接线，双环接线，至于三环、四环接线基本不用。使用最多的单环接线，它是由变电站或开关站同一母线段或不同母线段引出二回路电缆线路形成环路，环内负荷由这两回线路同时供电，一但其中一回路出现故障，另一回路可负担环内所有负荷的供电。每回电缆线路首段皆有断路器，每条回路可设纵差保护的导引电缆。为此被保护的线路两端开关柜内应配有相应的电流互感器。如果两回供电线路取自不同的变电站或开关站，有的资料称此种接线为拉手式环网，笔者对此不予认同，不应叫环网接线了，而应称双电源中间有联络开关树干式供电了。单环网供电主接线典型接线看图1
图1.单环典型主接线
此种接线供电可靠较高，完全能满足二级负荷的要求。例如：当A点发生故障，只要把A点两侧的4#、5#负荷开关断开，可继续完成供电。只要准确地确定故障点，恢复供电就非常容易了，对于环网典型主接线，有的认为两路出线只有接入同一变电站同一条母线，或接入同一变电站两断母线上，两段母线的联络开关始终处于闭合位置，否则不应称环网母线。笔者认为，不必在名称上过于追究了。2．环网开关柜
所谓环网开关柜，真实的含义是用于环网接线的开关柜，它可以是断路器柜，也可以是负荷开关柜，或负荷开关加熔断器柜。环网柜不是个合理称呼，不过目前所说的环网柜指体积小的负荷开关柜，有点约定成俗的味道，如果对变压器馈电，即用负荷开关加熔断器柜。所用负荷开关有SF6负荷开关，也有真空负荷开关，至于产气式或压气式负荷开关柜，由于体积较大，在环网接线中应用较少。SF6气体是温室效应明显的气体，一旦泄露，污染环境，用它作绝缘及灭弧介质的封闭的负荷开关柜，尽管体积小但维护不便，发展前景不够乐观，可能逐步退出市场。真空负荷开关由于真空灭弧室制造非常成熟，截流非常小，不会造成操作过电压的危害，其封闭性也早已过关，不必耽心渗气现象发生，美中不足之处是体积比SF6负荷开关柜大，不过目前已有厂家解决真空负荷开关柜体积过大的问题，那就是采用固体绝缘方式，真空灭弧室浇铸于环氧树脂中，这样相间及相对地电气间隙大大缩小，从而使真空负荷开关柜的体积大为减小，其体积与SF6负荷开关柜不相上下，甚至更小。此种柜可做到少维护或免维护，操作、使用、安装也非常方便，具有广阔的发展远景。总之，环网柜名称不够确切，不够科学，有的厂家称紧凑型开关柜，也有的厂家称金属封闭箱式开关柜，或紧凑型箱式开关柜。3：注意点
（1）接入环网系统内的开关站，不得用母线分段开关断开，如图2所示
图2 环网系统内开关站错误接线
在环网柜中，图2接线是错误的，用户不得用分段开关把环网断开。图2是双电源加母线联络接线。正宗的环网系统的开关站接线应为图3接法
图3 环网系统内的开关站正确接法
（2）环网进出线柜电源侧是否装接地开关、避雷器、带电显示器及电流互感器。
有些设计人员或用户对上述元件是否装设有很大盲目性及随意性，根据笔者实践经验，建议如下： 电源侧不宜装接地开关，误操作会造成事故，影响供电安全，况且负荷开关是三工位，有接地一档，多加接地开关带来联锁麻烦，增加柜子复杂性。如果环网线路全为电缆地下敷设。且又为金属铠装电缆，实无必要加装避雷器。如果负荷开关为真空开关，由于截流，造成操作过电压，但开段的是负荷电流，截流很小，操作过电压不大，可不装过电压保护装置。
带电显示器是要装设的，用来观察进线是否带电，尤其回路中无电压互感器及电压表时，更应装设。实际上装带电显示器投资很少，它的传感器本身就是支持绝缘子。
至于电流互感器是否装设问题，如果开关站设计带有微机终端测控装置一定要装电流互感器提供电流符号。环网主干线纵差保护，也离不开电流互感器。（3）环网柜是否加装隔离开关，隔离开关安装位置如何？
环网负荷开关柜常见的有装隔离开关，不装隔离开关及装双隔离开关，接线如图4所示
图4 环网柜中隔离开关的装设
图4a中，不加隔离开关，多为SF6开关，本身具有隔离功能。图b中，负荷开关为真空式，不能作隔离用，要另加隔离开关。图c为双隔离，是为检修负荷开关提供方便。图d为单电源进线，检修断路器时保证人员安全。
4：负荷开关开断转移电流能力
所谓转移电流，指本来应由熔断器完成的切断任务转移给负荷开关了，当任一熔断器熔断后，熔断器中由火药或弹簧起动的撞击器使负荷开关操作机构脱扣，负荷开关三相联动切除故障电流。这样避免了因一相熔断器熔断造成二相供电的事情发生，一次图表示方法见图5
图5 具有开断转移电流负荷开关柜主接线
二．环网开关柜及环网开关站的优越性 1．采用环网柜优点 环网柜优越性如下：
（1）投资节约，一台负荷开关加熔断器柜，平均造价一万多元，如果采用KYN-系列手车式真空断路器柜，造价几万元。如果开断能力要求50kA，真空手车式开关柜每台达十余万元，如果改用负荷开关加限流熔断器代之，同样开断预期短路电流50kA，也不过投资万余元则可。
（2）采用负荷开关配限流熔断器向变压器馈电，对变压器的保护有的地方甚至优于断路器，主要因熔断器切除短路迅速且有限流作用，这使在同一回路内的其它元件受益匪浅，即不再考虑动、热稳定的要求了。
（3）可对变压器进行全面保护
向变压器馈电的负荷开关熔断器柜，应采用全范围保护用限流熔断器，全范围保护熔断器是一种新型限流熔断器，它可以可靠开断引起熔体融化的电流至额定开断电流之间的任何故障电流，这样保护过流范围非常宽广。当然，为更好地保护变压器的过载，可加装电流互感器，通过保护装置动作负荷开关脱扣机构。负荷开关开断过负荷电流，稍大的故障电流由熔断器负责开断，这两种开断电流交汇点称交接电流，由于过载脱扣与熔断都有误差范围，造成交接电流也有一定范围。小于交接电流由过载脱扣动作负荷开关完成开断，大于交接电流时由熔断器负责切除，从而恢复变压器得到全面的过流保护。不过用熔断器保护变压器过载难度很大，因为全范围保护不是指对变压器过载全范围保护，而是指熔断器保护范围比较大而已，例如熔体电流为125A，开断50kA，不是指电流从125A至50kA范围内皆可保护，而是超过熔体额定电流一定倍数后才开始熔断，这样保护变压器的过载有一定难度。为此变压器过载要在低压侧进行，变压器低压出口总开关保护变压器过载，只要低压侧不过载，高压侧也不会过载。变压器若在高压侧进行过载保护，采用如上所说，由电流互感器、电流继电器、中间继电器，动作于高压侧负荷开关脱扣器，不能被全范围保护熔断器误导，使变压器得不到过载保护。（4）体积小，占地面积小
对于高层建筑来说，可以说寸土尺金，这样由环网柜组成的开关站，占地少，这无形带来更大的投资效益。
更难能可贵的是，把体积小的环网柜集中于一箱体内，组成环网开关站，可置于建筑物旁或干脆置于马路边，不占用户的建筑面积，给用户带来更大的效益，而且供电部门管理方便，发生事故不必进入用户建筑内，方便维护。
环网开关站可作为城市共用开关站，这给供电部门管理带来更大方便，也扩展了供电范围。（5）安装方便，便于扩展
一般环网开关柜安装非常方便，有的不必开挖基础沟，只要用膨胀帕栓固定高20#槽钢，环网柜固定于槽钢上即可。对于室外的环网开关站，为防积水侵入，采用架高400mm的基础墩，再在上面架设设备基础槽钢即可。
当用电设备增加，需要添加环网柜时，也非常方便，只要把增加柜子与原柜并列，水平母线连接即可。（6）恢复供电时间短
由环网接线供电的个开关站（或用户变电站）设置智能测控模块，电源侧变电站主控室设环网监控子站。利用光缆或五类双绞线组网，实现网管智能化。值班人员可足不出户观察环网运行情况，完成故障判断，故障隔离，网络重构，及负荷调配。可很快把环网故障段隔离，系统快速恢复供电。当然，为达此目的，网内每个开关站除装智能测控模块外，主回路要装电流互感器来检测电流，负荷开关采用电动操作机构，操作电源可由电源侧电压互感器取得。
有人认为放射式供电可靠，这是一种惯性思维，放射供电电缆一但故障，排除要很长时间，倒不如环网供电采用故障隔离的办法恢复供电快。有鉴于此，环网供电满足二级负荷是没问题的。三．应大力推广箱式变电站及电缆分支箱的采用
对于用户分散，用电负荷容量小的供电，以前多采用树干式架空线路加杆上变电所的供电方式。此种供电方式供电可靠性低，架空线受自然灾害影响大，容易遭雷击及单相接地事故。由于架空线路受出线走廊的限制，很难伸入负荷中心。另外，架空线路及杆上变电所，对城市的美观也大受影响。
如果改用环网接线加箱式变电站，既美观又可靠，且可直接伸入负荷中心，减少供电损耗。城市路灯供电及居民小区的供电，简直到了非他莫属的地步。箱式变结构分三部分，即高压部分、变压器部分及低压配电部分。高压部分多采用环网接线，为此要有三台环网柜组成，即两台负荷开关柜作进出线之用，一台负荷开关加熔断器柜做变压器的馈电之用，接线图如图6所示
图6 箱变高压侧主接线
用于箱式变电站高压侧为环网电缆供电，不但对城市美观不受影响，而且供电不受自然灾害的影响。在空间狭小的箱式变压器高压室内，装三台中压柜，非小型环网柜莫属了。
在供电要求不是很高的地方，应推广电缆分支箱的应用，它的功能可由一路电缆分成几路分支的放射式向各用户供电，这比环网开关站更节省，占地更少，可装于城市马路边上。目前应用非常普遍。
电缆分支箱的电缆接头采用专用插接式，可靠性非常高，节省空间且安装方便，这样把电缆的最大故障点——电缆头的故障基本消除，从而提高了供电的可靠性。另外，每台支线末端所接变压器因为也有保护，这样不存在分支电缆的过载问题。电缆分支箱根据用户要求可装总开关，以便分支箱的维护，并做分支线的总保护。电缆分支箱典型接线见图7所示。
图7 分支电缆箱典型接线
作者简介：
汤继东，曾任国电南自通华集团及现代重工（中国）电气有限公司总工程师，现任中国电工技术学会工业与建筑应用电气专业委员会秘书长。多年从事供配电设计，设计工程项目有电厂、高层建筑（深圳地王大厦及报业大厦）、民用及工业建筑的电气设计，也参与甲方项目管理及工程监理，在中外合资电气公司从事产品设计，事故处理及技术培训。
参与 《低压配电设计规范》GB50054-95的起草 著作有 1：《室内水电装修问答》(广东科技出版社)2：《深圳地王大厦》（电气部分，中国建筑出版社）
3：《高层建筑电气工程》（中国电力出版社）
4：《低压配电常见问题分析》（中国电力出版社）
5：《电气设计及电气设备选型手册》（湖南科技出版社）的主审
电缆分支箱 篇3
关键词：10kV 电缆分支箱 故障 措施
中图分类号：TM64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0093-01
近年来，我国城市化建设速度不断加快，伴随着城市化的发展，我国输电线路走廊日趋紧张，给我国社会以及经济的发展造成了极大的困扰。随着电力工业现代化建设事业的迅速发展，电网改造已全方位启动。地下主线电缆在一定的距离需要实现多回路分支配电时，采用10 kV电缆分支箱作为配电的重要配套设备是既经济又方便安全的一种办法。但是在我国当前社会发展过程中，因各种原因造成10 kV电缆分支箱故障问题时常发生，对我国现代社会发展造成了极大的影响。我国电力输电网要想为社会发展提供安全可靠的电能，就必须采取有效的措施解决分支箱出现的故障问题。
1 10kv电缆分支箱常见故障分析
1.1 电缆分支箱工艺质量不过关
我国城市化水平的提高，为了满足当代社会发展的需求，10 kV电缆分支箱得到了广泛的应用。在我国当前配电线路中，经常出现电力安全事故，产生安全问题的原因之一就是电缆分支箱质量不过关。随着市场经济发展，越来越多的10 kV电缆分支箱生产厂商投入到这种电气设备的生产，这些生产商为了获取巨额利润，生产了大批的质量不合格的产品出来，从而给我国当前配电网络的安全运行造成了极大的隐患。其次电缆分支箱与电缆接头安装连接过程的操作方法是否正确、电缆头安装工艺是否熟悉、电缆分支箱内部组件与电缆接头部件组合的先后次序，是否按照厂家配套提供安装规范说明书进行操作等等，都将直接影响电缆分支箱的使用寿命和正常运行[1]。即使购买了合格的10 kV电缆分支箱，在安装工艺中，没有严格按照规范的安装要求进行安装，造成分10 kV电缆分支箱不能发挥应有的功能。
1.2 锈蚀严重
10 kV电缆分支箱主要有箱体外壳、线缆接头、双通套管以及应力锥等组成。在我国10 kV电缆分支箱应用过程中，早期的电缆分支箱材质大多都是采用铁质材料，而铁质材料容易受到雾水、雨水的影响而生锈，从而使得电缆分支箱出现破裂、铁质脱落等问题，从而使得电缆分支箱失去绝缘性能，从而影响到配电网络的安全运行。
1.3 线路安装不合理
在10 kV电缆分支箱设备中，线路的选择对于电缆的架设有着重要作用。随着我国社会的进步，社会发展过电的需求越来越大，尤其是近年来的工业，工业发展对高压电的需求不断增加，为了满足我国当前社会发展的需要，保障配电的可靠性、安全性，越来越多高压电缆分支箱得到了普及。然而在我国当前10 kV电缆分支箱线路埋设过程中，由于电缆分支箱供应的用户较多，各种线路搭设杂乱无章，一旦出现线路故障，就会整个线路短路，从而增加配电的危险性。
2 针对10 kV电缆分支箱故障的应对措施
2.1 加大工艺验收，确保质量
10 kV电缆分支箱之所以会出现故障，其主要因就是在安装过程中没有做好工艺验收工作，从而造成很大的安全隐患。针对这一点，相关部门就必须提高分支箱验收标准[2]。首先，要严控安装程序，安装时检查分支箱的完整度和运行指标，对供电运行方式和供电负荷量进行考察和研究，选用恰当的材料，对各部件的连接和位置情况进行多次检查，杜绝电缆街头松动和断裂现象的发生，在确定分支箱所有要素都符合基本要求后，分支箱才能投入正常运营；其次，选用经过专业训练的工作人员进行安装和操作，工作人员既要对安装制作图进行认真阅读和揣摩，了解必要的结构组成和特性用途，以便安装和检验顺畅，还需控制和管理整个安装和运营过程，把好质量关，杜绝隐患，避免故障的发生；最后，整理和存档分支箱安装的相关资料，以备查用，便于检修和维修时查明故障和解决疑难之用。
2.2 防锈处理
在10 kV电缆分支箱设备中，由于工作环境的需要，会使得其设备出现锈蚀，造成分支箱性能降低，同时也给社会发展造成巨大损失。针对10 kV电缆分支箱锈蚀严重的问题，相关部门及企业必须做好以下两点。首先，相关部门及企业要加强电缆分支箱的日常管理工作，分配专业的负责队伍，防止电气设备受到雨水、雾水的影响，从而降低电气设备的锈蚀几率。其次，要加大科技创新力度，运用新型的材料代替铁质材质，从而保障10 kV电缆分支箱的性能，为社会对电的需求提供保障。
2.3 加强设备的管理
在10 kV电缆分支箱运行过程中，设备会因为长时间的使用而出现各种问题，在配电网络中，一点出现故障问题，就会造成整个配电网络瘫痪，造成难以计量的损失。要想确保10 kV电缆分支箱运行的可靠性、安全性，加强设备的管理与维护工作极其必要。企业可以利用当代先进的计算机技术建立统一的信息化监控网络，对10 kV电缆分支箱运行的环境、状态等进行全方面的监控，从而降低故障的发生率。同时落实责任制度，将安全责任落实到具体人的身上，从而提高他们工作的责任心，保障10 kV电缆分支箱的安全、稳定运行[3]。
3 结语
随着城市化水平的发展，10 kV电缆分支箱在我国当前配电网络中得到了广泛的应用。10 kV电缆分支箱作为一种电气设备，再起广泛应用的过程中，受多种因素的影响，会造成设备出现安全故障，给我过社会的发展造成严重的影响。为了更好的促进我国社会的稳定发展，就必须重视100 kV 电缆分支箱的验收、管理等工作，同时加大创新力度。只有认真对待设备的验收、管理等工作，才能有效的消除设备故障，确保设备运行的安全性、稳定性、可靠性。
参考文献
[1]林秋金.预防10kV电缆线路故障的措施[J].农村电气化，2010（3）：24-25.
[2]程崇华.10kV电缆分支箱的运行管理[J].电工技术，2009（9）：55-56.
10kV电缆分支箱的应用与探讨 篇4
关键词：10kV电缆分支箱,运行状态,补救措施
随着我国经济的发展, 我国经济的发展越来越需要有力可靠的电力能源来支撑, 繁华的城市也需要安全的电力设施来进行装点。以前那些密布于街巷的架空电线现在已经变成电缆被埋入地下。随着电网电缆化的进程, 电缆分支箱的使用很好的避免了架空线该电缆中的电缆分接的问题, 其具有安全绝缘、密封好、维护低、灵活多变的优点而被广泛的应用。
1 10 k V电缆分支箱的选型
(1) 早在1997年的时候我局就开始安装使用了电缆分支箱, 并且逐步拓展到配网中。最早使用的是型号为DFW1-10DY型直通式高压分支箱, 其箱体的材料是由不锈钢构成, 特点就是内部的接线方式简单方便而且与箱体也是隔离开的。这样就会方便新用户在接入或者是故障出现的地方可以缩小停电的范围, 还可以增加使用的灵活性。其电力电缆线路的终端头的制作与安装流程与普通的交联终端头的制作也是相同的。
(2) 普通型, 在这一类型当中比较有特点的就是HF型电缆分支箱。它是不带开关的, 其应用就是作为电缆的分接用, 可以带避雷针。对于全密闭普通型的来说, 其具有体积较小、安装简易、绝缘性能以及密封性能好, 还可以实现全屏蔽的电缆连接, 对于工作人员的人身安全有着很好的保障作用, 与此同时还能与周围的环境起到很好的和谐统一的效果。
(3) 环网开关型。例如HFK型电缆分支箱, 除了具有普通型电缆分支箱的特点之外还增加了一个高压负荷开关、SF6开关、避雷器等。新增的这个负荷开关对于整个电路具有强制性的安全保护措施, 每当电缆分支箱在某一反馈线回路需要进行停电检修的时候, 可以单独进行分闸操作, 将这一部分的电路进行停电, 而不对其他电路的正常工作造成影响。
2 电路运行过程当中存在的问题
现今正在使用的电缆分支箱, 通过近几年的实际应用已经暴漏出了很多的问题下面我们将一一进行介绍。
(1) 电缆分支箱在早期使用的时候一直存在着锈蚀的问题, 人们在研究的过程中一直没有找到合适的解决办法。因为早期的电缆分支箱选取的材质只要是普通的铁质材板, 由于冬季温差比较大的缘故, 在加上分支箱大多都是安装在电缆隧道或者是沟道上, 由于内部环境潮湿的并且凝露现象比较严重, 所以箱体的腐蚀也是非常的严重。有的电缆终端也会因为潮湿而出现电晕最终导致积碳点, 严重的就会对于机器形成无法修复的损害。而箱体的凝露现象也会对设备的使用年限造成一定的影响, 对于设备的可操作性以及设备的安全性也会有不利的影响。
(2) 现今正在使用的电力电缆在于线路的选择方面也会是很合理, 由于一个电缆分支箱所带的用户很多, 一但出现用户线路故障或者是分支箱故障就会造成整个线路的停电事故, 而且受影响的用户很多, 对于故障的排查也是很不方便的。再加上每个用户的配电装置不是统一的, 每次出现事故就会引起逐户的排查, 这些都是很不利于解决故障的。
(3) 由于分支箱一般是安装在电缆沟上或者是马路边上, 一般都是安装在电缆沟的正上方。这样的布局就会使分支箱下面的缆沟内电缆很乱。这样就会出现外面的电缆分支箱遭到外力的破坏而对于电路的正常供电造成影响。
3 如何提高电缆分支箱的运行可靠性
(1) 对于电缆分支箱的选择应该综合的考虑供电的运行方式、地理条件、供电的负荷量等。
(2) 对于室外的电缆箱要尽可能的减少, 根据多年的研究经验来看, 因为箱体材料以及地理环境的影响, 如果长期的处在户外就会给分支箱带来比较严重的腐蚀。这样就会对于安全供电带来比较大的隐患, 所以说应该尽可能的选择用户中心的室内配电室或者是永久性设施进行这一类的安装。在终端分支箱数量的选择上应该控制在3~5台。这样做不仅仅可以提高设备的使用率, 减少设备的维护费用, 还可以提高运行方式的灵活性以及实用性, 避免因为一个电缆分支箱出现问题就会出现大面积的停电现象, 缩短排除故障的时间, 提高整个线路的可靠性。
(3) 对于电缆以及电缆分支箱允许的最大短路电流、热稳定性等在进行电路设计时要进行充分的考虑, 避免因为选择不当而引起的电缆火灾的事故的发生。
(4) 在我国的市场上10 kV户外电缆分支箱的品种有很多, 这样对于分支箱的安装工作就变得十分重要。为了实现分支箱可以安全可靠的去进行工作, 安装人员必须能够正确的掌握电缆的刨切尺寸, 对于电缆接头安装的先后顺序也要非常的熟悉。只有这样才能有效的保证电缆分支箱的使用寿命。
4 10 k V电缆分支箱的选型以及使用注意事项
(1) 早在90年代中期, 我国就出现了三元乙丙橡胶制成的电缆接头连接的电缆分支箱, 就是所谓的美式电缆分支箱。这样的箱体材料比较坚硬, 且是可燃的, 比较容易发生爬电或者是燃烧等危险, 与此同时其防潮防水的性能也是比较差的, 还有就是其带有带电插拔的功能, 也是不适合我国使用的。之后的市场上出现了用硅胶制成的电缆分支箱, 我们通常把它叫做欧式电缆分支箱。因为硅胶具有材质柔软、弹性高、密度大、密封性防水性好等等特点, 还有就是硅橡胶电缆接头与电缆采取的是过盈配合, 在径向的收缩均匀度很高, 不会出现因为热胀冷缩使界面分离而出现爬电击穿的现象, 硅橡胶对于电缆本体还具有径向的持久压力, 在结合的界面就会出现机密可靠的状态。欧式电缆分支箱还具有箱体体积很小, 对于进出的电缆线采用纵向的排列方式, 这样就很好的避免了交叉重叠的现象, 在箱体的内部还有电缆的固定装置完全避免而来套管所承受的压力。从环保的角度来讲, 硅橡胶是无毒无害的, 渐渐的欧式电缆分支箱成为了市场的主角。
(2) 目前我国所使用的10 kV户外的电缆分支箱的种类还是比较多的。所以对于电缆分支箱的安装工作就变的十分复杂为了保证电缆分支箱具有安全可靠的在电网中运行, 安装人员必须熟悉正确的操作电缆的剥切尺寸, 熟悉电缆接头的安装工艺, 以及电缆分支箱内部组件组合的先后顺序, 要严格按照厂家配套提供的安装规范说明书操作, 只有这样才能保证电缆分支箱的使用寿命。
(3) 电缆分支箱在运行之前, 必须对电缆分支箱的接地线是否与箱体的接地端子连接坚固进行检查, 同时, 必须保证箱体外壳与地网连接或有明显的接地点。在电缆分支箱安装完成后, 必须按照有关规定的试验标准和条件, 对电缆和箱体一起进行试验。
5 结语
电缆分支箱能否安全可靠的运行关系到整个的配电网络能否正常的进行供电。在日常的生活中依靠电缆线路运行的管理单位对于电缆线路建立合理的故障判断以及事故抢修预案, 再加上对于每一个分支箱建立完整的资料档案对于整个电缆线路进行监视巡航, 对于检修人员也要进行人员进行专业的培训, 有针对性地开展岗位的培训工作, 才能达到良好的效果。
参考文献
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电缆分支箱 篇5
低压电缆分支箱,是电缆从开关柜出线后进行汇集与分接的主要电气设备[1]。最早的低压电缆分支箱很简陋,即把电缆直接拧到裸露的母排上,毫无安全保障[2,3]。后来,出现了一些绝缘的接插件,使绝缘性能稍有提高,但仍然做不到全绝缘、全密封,逐渐被淘汰。90年代中期,国内出现了三元乙丙橡胶(EPDM)制成的电缆接头连接的低压电缆分支箱,即美式低压电缆分支箱[4]。由于三元乙丙橡胶材质偏硬,且为可燃性材料,易发性爬电或起弧容易燃烧,同时防潮防水及抗老化的性能也较弱,达不到长期运行免维护的要求。其次,美式低压电缆分支箱进出电缆为横向排列,因此,造成电缆分相处理困难、排列重叠、电缆头装配不紧密,且箱内无电缆固定装置,运行一段时间后,常出现套管被拉弯,沿套管爬电的现象。再次,从环保的角度来说,三元乙丙橡胶为有毒物质,对环保也不利,因此美式电缆分支箱没有得到广泛应用。90年代后期,出现了以硅橡胶制成的电缆接头连接的低压电缆分支箱,即欧式低压电缆分支箱[5,6]。硅橡胶电缆接头材质柔软,具有高弹性、高密度、材料密封性能良好、防潮、防水、抗老化、抗阻燃、耐电晕和长期运行免维护等优点。因为硅橡胶电缆接头与电缆采取过盈配合,径向收缩均匀度高,不会因热胀冷缩使内界面分离而产生内爬电击穿,同时硅橡胶对电缆本体有径向的持久压力,使内界面结合紧密可靠。欧式低压电缆分支箱箱体小巧、精致,进出线电缆纵向排列,无电缆交叉重叠的现象,箱体内的电缆固定装置完全缓解了套管所承受的压力。从环保的角度来说,硅橡胶材质是无毒材料,对环保也有利,因此欧式低压电缆分支箱成为主流产品[7,8]。
1 现有低压电缆分支箱的缺陷分析
低压电缆分支箱适用于城市工业小区、住宅小区、商业中心、矿区和钢铁、汽车、石油、化工、水泥等大型企业以及其他场合的配电网,特别适合城市电网改造工程,可大大节省电气设备和电缆投资,提高供电可靠性。但现有低压电缆分支箱存在一定的缺陷,特别是配置熔断器的传统低压电缆分支箱,主要存在以下问题:
(1)仍采取普通的铜排进出线,未能很好的解决铜排裸露的问题,容易发生触电的危险。
(2)一般都是单面开门,在要求箱体美观紧凑的前提下,能容纳的出线模块有限,适用性差,不能满足多场合需要。
(3)没有底座,箱体直接落地,通风性差,不方便电缆接入安装汇合处。
2 双面开门的熔断器模块化低压电缆分支箱设计
低压电缆分支箱主要安装在户外、电缆井及楼道中,这些地方由于温湿度变化大、灰尘多、环境恶劣,不宜频繁操作,个人安全防护要求高,故要求低压电缆分支箱满足以下性能:
(1)在箱体紧凑、尽可能减少占地面积的前提下,箱体内有足够的空间容纳多路出线模块(10~12路以上),以适应小区、乡村多个小动力用户等不同环境应用要求。
(2)进线和出线回路采用模块化设计,当负荷和用户增加时,能方便扩容。
(3)在恶劣环境中,能稳定运行。
(4)安全防护等级和分断能力高,故障点无电弧闪络,不易发生误操作。
(5)安装便捷,维护少,故障发生后可实现不停电维护。
(6)发生短路、过载等故障时,要求将故障限制在最小的范围内,以减少停电面积。
为满足以上性能,本文设计了一种双面开门的熔断器模块化低压电缆分支箱,如图一至图五所示。其中,1为箱体;2为底座;3为底板;4为进线母排;5为插接孔;6为出线模块;7为熔断器;8为门;9为盖体;10为三杆锁。双面开门的熔断器模块化低压电缆分支箱包括箱体1和安装在箱体下部的底座2;箱体1包括两个相对面开口的壳体和安装在壳体内的配电系统,开口面的壳体上安装有门8;配电系统包括固定安装在壳体内的底板3和固定在底板3上的进线母排4,进线母排4上设有若干个插接孔5,出线模块6卡接在插接孔5内与进线母排4连接,上部可采用螺栓固定在底板3上;出线模块6上设有带熔断器7的盖体9,盖体9的下端枢接在出线模块6的下端,可使盖体9绕其轴呈扇形转动,将盖体9连同熔断器7一起做分、合闸。
底座2是可移动的,无需使用任何工具,方便电缆接入安装汇合处。壳体上相对设置的两扇门8上均安装有三杆锁10。这种开门设计,可保证在不增加箱体1宽度的同时,一个箱体1能容纳多路出线回路,从两面均可操作进线和出线模块,实现多场合应用。
进线母排4根据应用电缆可为三相或单相,水平固定在底板3上,进线母排4上同一经度上的插接孔5为一组,每一组插接孔5的数量相同。出线模块6可根据需要设置为若干个,插接方式便于增删。壳体采用增强聚酯材质制造,符合IEC60439-5和DIN43629-1,2,3标准的要求。箱体1下设置底座2具有良好的通风系统,可降低低压电缆分支箱的温度。
本文设计的低压电缆分支箱新型箱体配备底座,不直接接地,增强了通风性;箱体两面开门,可两面操作,不增加占地面积的前提下,可容纳更多的出线回路,可满足小区、乡村等不同场合的应用;采用插入式出线模块化设计,有效解决了母排裸露的问题,避免触电的风险;使用熔断器模块化设计,每一路出线尺寸紧凑,方便扩容;熔断器模块有明显断开点,操作安全性能高,避免了电弧闪络,在恶劣环境中运行稳定可靠;当出线端发生过流或短路等故障时,熔断器模块熔断后,只断开相应的分支电路,有效缩小了断电面积,不影响其他出线回路,且更换熔断器模块无需停电,有效保证了供电的可靠性。
3 结束语
本文针对传统低压电缆分支箱的缺陷,设计了一款双面开门的熔断器模块化低压电缆分支箱,具有通风性强、出线回路多、操作安全、维护方便、供电可靠等优点,特别适用于负荷密度高、人员多的小区、集镇等场合使用。
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电缆分支箱 篇6
1线夹型低压分支箱故障现象及处理
2013年7月16日19∶20接报, 某小区几户无电, 当抢修人员到达现场时发现, L1相电压为零, L2相及L3相两相电压分别为226 V和222 V, 遂排除了高压熔丝熔断、高压线路及配电变压器故障等因素, 初步判断故障为L1相某处接头烧断或低压分支箱熔丝烧断或进出线接头烧坏。经检查, 发现停电的这几个用户共用的低压分支箱L1相的进线线夹烧坏。该分支箱型号为SLK400, 内配额定电流为400 A总熔丝, 分支熔丝额定电流为160 A。
发现故障点后立即进行了处理, 更换SLK400开关, 断开已烧坏的电缆头, 重新连接, 恢复供电, 测得三相电流分别为L1相282 A, L2相266 A, L3相278 A, 导线接头处温度正常。
2故障原因分析
根据现场处理情况, 箱内熔丝配置和温度正常, 可以排除过负荷烧坏连接头的问题。检查烧坏的压板和螺栓, 上下基本完好, 螺栓转动灵活, 可排除产品质量问题。发生连接头烧毁极有可能是因施工质量不高, 导致大电流情况下连接头发热, 最终烧坏接头。
对该小区内其他分支箱进行检查, 发现以下几种安装不符合要求的情况: (1) 导线接头用平口剪刀开断, 造成导线散股, 连接不可靠; (2) 导线接头连接不到位, 压板没有完全压住导线头, 过载能力差; (3) 导线接头处有外加应力, 导线接头歪着紧固, 表面看已到位, 实际上未到位; (4) 施工完成后, 没有定期拧紧压板螺丝。
以上不规范的安装, 都会造成接触电阻较大, 当负荷较大时, 接头温度升高。导线和铜排通过铝制槽扣相连, 铜金属材料长期工作温度超过200℃时, 机械强度会下降, 短时工作温度超过300℃时, 机械强度明显下降。铝金属材料的机械强度也和温度密切相关。铝的长期工作温度不应超过90℃, 短时工作温度不应超过120℃。因铝的导电能力比铜差, 熔点和强度比铜要低, 所以铝制扣件易被烧毁。
3线夹型电气设备连接安装的注意事项
3.1线夹与连接导线型号应匹配
导线确定后应选择合适的线夹, 如选择线夹过大, 会出现导线压不紧, 连接不可靠。选择线夹过小, 可能会造成压板与导线接触面积不够, 载流能力不满足设计要求, 大电流运行时接触点发热烧坏线夹。
3.2导线的开断方法
截断导线时应采用刀口为圆形的剪刀, 不能采用平口的剪刀, 否则会造成内层排序错乱, 出现毛刺;也可采用钢锯锯断的方法, 并去除线股内铜屑。总而言之, 不能破坏导线内外层的固有顺序, 如发现有一股或几股导线发生变形时应将其调整至固有位置, 因大电流运行时线头发热, 机械强度会下降, 线股向固有位置移动, 会造成接线头松动。
3.3线头的处理
线头去除绝缘层后应对氧化层进行处理, 对线夹槽内也应进行清除氧化层处理, 在线头外层和线股内层都应涂电力复合脂。
3.4线头的连接
线头的长度不能留短, 防止连接产生外加应力。引线要顺力下垂, 避免因大电流时线头和线夹产生热胀冷缩效应而造成连接处烧断。
3.5线头的安装
线头安装时应检查:螺丝是否合适, 螺丝不能有死点;压板和螺丝之间是否吻合;上、下层压板有无变形, 是否在槽内。去绝缘的长度应为线夹加0.5—1.0 cm, 线头应在线夹槽中间位置, 压板螺丝应拧紧。
3.6严格按标准进行验收
预分支电缆安装工艺工法及成本核算 篇7
由于现代文明的发展, 高层建筑越来越普及, 在高层建筑配电系统电气设计中, 供电可靠性、工程经济性和施工便利性也就显得越来越重要, 但采用普通电力电缆加T接箱或母线 (母线槽) 供电, 三者的矛盾很难统一, 只能根据不同工程而有所侧重。在楼层配电设计中, 通常采用的方法有以下4种:
(1) 放射式:由低压配电室分别对各个楼层引电缆直接供电, 此法可靠性最好, 但却需要大量的电缆、桥架和较大的电气竖井, 造价高、经济性最差。
(2) 链接法:由低压配电室敷设电缆至某层配电箱, 再由某层逐层向上 (或向下) 链接供电, 此法经济性最佳, 但由于层数越多, 安全系数越低 (安全系数是逐级相乘) , 因此可靠性最差, 较少采用。
(3) 分区树干式:是把一座高层建筑划分成若干个单元区, 每个单元采用电缆从低压配电室供电, 然后再通过放射式配电至单元区内各个楼层。此法可靠性、经济性均较好, 经常被采用。
(4) 干线电缆分支法:从配电室引出一根或数根主干电缆, 每个楼层在干线电缆上接头分支, 此法经济性最好, 理论上也具有放射式配电相当的可靠性, 但施工却是最麻烦的。更主要的是在主电缆上做楼层分支头时, 受电缆的结构和现场施工条件以及人员素质的影响, 使得接头质量参差不齐, 实际运行的可靠性并不令人满意。
预制分支电缆彻底改变了长期以来在施工现场制作电缆分支接头的做法, 预制分支电缆分支头的制造为工厂化。利用先进的技术和设备, 使电缆分支头的绝缘等级与电缆相同, 把主干电缆和分支电缆的导体有机的融合在一起, 保持了完整的连续性, 从而提高了配电线路的安全可靠性, 保证了配电线路质量, 且工程造价也大幅度降低。
2 预分支电缆的安装工艺
在高层民用建筑中, 预分支电缆多为竖向安装在电气竖井内, 沿线槽或桥架敷设, 与每层的设备配电箱连接, 其安装过程的注意事项及施工步骤如下:
2.1 作业条件
(1) 对土建专业的要求:建筑专业墙体、地面施工完毕, 墙面、顶板喷白完全结束, 建筑垃圾清理干净;在分支电缆上端头层楼板预埋吊钩, 以备安装电缆使用。
在土建浇筑结构顶板时, 应做好洞口的预留工作, 其预留尺寸如图1所示。
(2) 其他专业要求:线槽、配管结束, 线槽内、管内清扫干净, 管口、线槽边无毛刺, 护边、护口齐全;电缆两边的电气设备安装完毕。
2.2 预分支电缆安装
2.2.1 预分支电缆验收
因为预分支电缆为工厂内加工, 因此从外观上看, 预分支电缆无法知道内部接头质量, 只有靠2项重要的试验才能检测接头性能, 即:机械拉力试验和电热循环试验。对机械拉力试验而言, 分支连接头 (含干线与支线导体) 的拉断力应保持在连接前的80%以上, 对电热循环试验而言, 在125次一定时间间隔的额定载荷与空载循环后, 分支连接头的温升应不高于25次循环时分支头温度8℃。决定分支连接头的机械与电气性能的关键在于分支连接头的材料和工艺。对用户而言, 应充分关心分支电缆的电缆质量、接头的材料选择和生产工艺设备。
A—楼板预留洞长度 (mm) , A=主干电缆根数×主干电缆外径×3 B—楼板预留洞宽度 (mm) , B主干电缆截面240 mm2以下, 单回路取200 mm, 双回路取300 mm, 主干电缆截面240 mm2以上, 单回路取300 mm, 双回路取500 mm C—楼板预留洞离墙距离 (mm) , C=50 mm。
2.2.2 预分支电缆敷设
电缆支架应安放在地面宽敞、硬实、有利于敷设的地方, 因此一般安放在楼下, 由下向上敷设, 支架安装牢固可靠、轴向水平, 应注意电缆轴的转动方向, 电缆引出端应在电缆轴的上方, 可用人力或机械牵引电缆。拽电缆时, 应注意卸去电缆自身的绞劲, 直到顺直为准。
电缆分支线应顺直绑扎在主干电缆上, 切忌散开, 防止损伤支线电缆接头;牵引电缆时应同时用劲, 匀速前行, 不得猛拽猛拉, 时快时慢, 损伤电缆;当电缆网套到达房顶或所需高度时, 将网套挂在事先准备好的吊钩上, 然后竖向电缆每米固定一次, 并挂标识牌, 将支线电缆敷设到设备配电箱内, 进行主干、支线的电缆头制作、接线。
2.2.3 电缆的绑扎
竖向电缆每隔1 m绑扎1次, 绑扎可用尼龙扎带或电缆专用卡子, 水平电缆首尾两端、转弯两侧及直线段每隔5～10 m绑扎1次。
2.2.4 电缆头制安
选用1 000 V摇表, 对电缆进行摇测, 绝缘电阻应在10 MΩ以上, 电缆摇测完毕后, 应将芯线分别对地放电。根据电缆与设备联接的具体尺寸, 量取合适的电缆长度并做好标记, 同时锯掉多余电缆。剥去电缆统包绝缘层, 根据电缆头的型号尺寸, 用塑料带采用半叠法包缠电缆分叉处, 再用黑色热缩管热缩。从芯线端头量出长度为线鼻子的深度, 另加5 mm, 剥去电缆芯线绝缘层。将芯线插入接线鼻子内, 用压线钳子压紧接线鼻子, 压接应在2道以上。根据不同的相序, 使用黄、绿、红、浅蓝、双色低压绝缘热缩套管 (低温收缩阻燃细管) 分别热缩电缆各芯线与接线鼻子的压接部位。然后将做好终端头的电缆, 固定在预先做好的电缆头支架上, 并将芯线分开。再根据接线端子的型号, 选用螺栓将电缆接线端子压接在设备上, 注意应使螺栓由下向上或从内向外穿, 平垫和弹簧垫应安装齐全, 螺丝露出2～3扣, 接线鼻子应与压接板一致且压接严实无缝。电缆终端头的支架应符合规范规定, 支架的安装应平整, 牢固, 成排安装的支架高度应一致, 间距均匀。
3 工程成本情况
在北京金和国际大厦工程中, 电气安装工程为4～12层的电动窗及电动摆叶帘供电, 其每层的用电量为13.5 k W, 总计121.5 k W, 原设计采用普通电缆, 链接法供电, 主干电缆为ZR-YJV-3×150+2×70, 电缆沿桥架敷设。但由于电缆线径过大, 造成施工难度增大, 安全运行难以保证, 根据现场实际情况, 改为预分支电缆, 主干为ZR-YJV-3×150+2×70, 支线为ZR-YJV-5×10, 主干电缆沿桥架敷设, 支线采用穿管敷设。预分支电缆使用前后成本核算比较如表1、表2所示。
上述是采用分支电缆与普通电缆的成本和安装人工费的比较计算, 可以看出, 采用普通电缆总成本造价是132 229.77元, 工期是16天;采用分支电缆总成本造价是100 623.53元, 工期是12天, 节约资金31 606.24元, 成本降低23.9%, 并在保质保量的前提下, 缩短4天工期。
以上是以一根130 m左右的预分支电缆与普通电缆为例进行的对比计算, 实际在高层建筑中, 竖井内的电缆占到工程电缆总量的20%左右, 如果均改为预分支电缆, 如此计算下来, 成本节约是非常可观的。
4 主要优点及应用前景
与在高层建筑中常规选用的普通电缆或密集型插接母线槽相比, 预制分支电缆有以下明显的优点:
(1) 具有优良的供电可靠性;
(2) 可明显降低配电成本;
(3) 品种规格多、选用灵活、可任意组合;
(4) 安装环境要求低、施工方便;
(5) 优良的抗震性、气密性、防水性和耐火性;
(6) 免维护;
(7) 配电级数简单;
(8) 供电安全、可靠, 一次有效开通率可达100%。
预制分支电缆在使用中存在的缺点有以下几方面:
(1) 输送容量小 (母线槽最大的电流值可达5 000 A, 预制分支电缆最大电流值为1 600 A) ;
(2) 分支的任意性较差 (分支引出的容量确定后, 较难更改) 等。
5 结语
电缆分支箱 篇8
关键词：熔痕,接触不良,金相分析,电气火灾
竖井是高层建筑中各种电气管线的竖向通道,一旦电缆发生火灾,在烟囱效应作用下,火灾将沿竖井电缆桥架线槽迅速蔓延,同时火焰顺着竖井内多条横向分支电缆向各个楼层燃烧,进而危及其他楼层形成立体火灾,增加扑灭难度,造成人员伤亡和财产损失。近年来,高层建筑竖井电缆火灾多发,分析和研究此类火灾的痕迹物证,对火灾原因调查和预防具有重要的指导意义。
酿成竖井电缆火灾的根本原因为电缆着火。由于电缆的绝缘材料、填充物和覆盖层多是可燃物质,外来火源或电缆本身故障产生的高温极易引燃周围可燃物质。而在诸多电缆故障中,接触不良时有发生。在电源线与母线或开关等设备的连接处,常会出现安装不当或连接件破损等接触不良的现象,使得连接部位局部电阻过大甚至产生电弧、电火花,引燃电缆,诱发火灾。
用于管井主电缆和楼层分支电缆之间连接的是电缆分支连接器,也称为电连接线夹。其中最为广泛使用的是T型穿刺线接夹。电缆分支连接器的安全可靠性往往取决于产品质量、安装工人的现场操作和分支设计的合理性。产品选材差,制作工艺落后,安装技术不过关,操作疏忽,压接不实以及分支不合理等原因都可能造成接头松动。当受到振动时就会发生瞬间接触或瞬间断开现象,在接头处出现连续打火,表现为刺眼的电弧,且温度很快升高,有时甚至在几十秒内就会导致接头部分金属熔化或产生火花点燃周围可燃物形成火灾。
目前,不少学者都对这类电缆接触不良造成的火灾开展了相关研究,分析其起火原因并提出相关预防措施。文献[1]提出了如何寻找接触不良引起火灾的相关线索及如何准确提取现场相关物证的方法。文献[2]分析了电缆接触不良造成火灾的原因,讨论了该类火灾金属熔化痕迹的检验分析方法。文献[3]研究了消防射水对导线二次短路熔珠显微组织的影响,认为消防射水加大了二次短路熔珠冷却时的过冷度,使二次短路熔痕的金相组织有可能接近一次短路熔珠的金相组织。文献[4]对电气火灾熔痕物证鉴定进行了大量的案例分析。但这些研究并未对接触不良的故障原因进行深入分析,缺少针对T型穿刺线夹故障的研究及具体的案例分析。
笔者通过对造成竖井电缆分支接触不良的原因进行探讨,开展了电缆分支接触不良的模拟实验,对模拟实验熔痕进行外观分析和金相分析,并将实验所得的接触不良熔痕与一次短路熔痕和二次短路熔痕分别进行了外观形貌和金相组织的对比,分析总结其差异性和相似性,进一步分析3个竖井电缆分支接触不良火灾案例中熔痕的外观和金相组织,得出分支接触不良火灾熔痕的一般规律,以期能为电气火灾接触不良痕迹物证鉴定提供参考。
1 竖井电缆分支连接
电缆分支连接需要用到电缆分支器,电缆分支器是用于电缆分支及续接的一种连接器,使用比较广泛的为绝缘穿刺线夹。穿刺线夹是主干电缆和分支电缆的连接器件,其结构外形如图1所示。
绝缘穿刺线夹安装简便,安装时无需去除绝缘皮,其接触电阻小,线夹温升低,不过分损伤导线,结构密封,绝缘性能高,适用范围广。但是,在现场进行分支安装时,其安装质量受人为因素影响较大,若分支不合理的话,还会在较大程度上受到热胀冷缩的影响。多芯电缆在穿刺后,由于主干电缆的绝缘层和护套遭到了破坏,加速了环境中的水分对其的腐蚀。因此,绝缘穿刺线夹不宜在室外和地埋敷设。此外,因为穿刺接触的是牙针式导体,载流量会相应受到影响。
接触不良是电缆分支连接要考虑的重要问题。影响电缆接触不良的因素分为内部和外部因素。内部因素包括机械因素和电气因素。机械因素主要有接触压力对接触面的影响、接触面的相对运动类型和运动特征;而电气因素包括电流的大小和种类、回路电压特性等。外部因素包括所处环境温度场的分布、空气湿度、氧分压以及空气清洁度等。各影响因素及造成的后果,如图2所示。
机械因素可直接影响接触不良。由于接触元件的振动,在接触面上会存在微动磨损。微动幅值有限,所以不能清除磨损碎屑和积累的氧化物,会在接触区域形成一个很高的、局部的绝缘层,导致接触电阻增加。而机械载荷越大,越能抑制微动的危害,接触电阻越小。尽管机械载荷很大,长期的微动仍会导致微动疲劳和表面层断裂,造成接触电阻急剧增大。
电气因素中电流特性对接触不良的影响很大,电流越大,在焦耳热公式规律下,接触处的发热越严重,越容易发生接触不良故障。对可分合接触,由于触头长时间不断接触和断开,在电压较大情况下,会在接触点处产生电弧,电弧若长时间不能熄灭,会将触头金属部分熔化,使其接触不良,导致接触电阻增大,引发故障隐患。
除了以上内部因素,外部因素对接触不良的影响也是不容忽视的,尤其是金属长期受到外力作用逐渐发生的蠕变现象。在此作用下,即使最初安装时连接质量很好,但由于蠕变,使金属间作用力减少,也会造成接触不良,致使接触电阻增大。
此外,电缆所处环境的洁净度对电缆接触不良也有较大影响。对于长时间暴露在空气中的接触点,空气中的水分会逐渐渗入,腐蚀接触面,即使电缆线的导线抗氧化措施做得非常好,金属导线的表面依然随时处在空气的氧化中,而金属氧化物的导电性能远比金属差,最终加速接触面劣化,增大接触电阻。而空气清洁度对接触不良的影响是多方面的,空气中的水分、尘埃、硫化物等都会随着时间增长逐渐附着在接触表面,最终加速氧化膜或其他污染膜层的产生和发展,这些因素都会使接触电阻进一步增大。
影响接触不良的各种因素不是孤立的,而是相辅相成的,对各因素造成的后果统一起来分析,如图3所示。
2 模拟实验
2.1 接触不良实验
穿刺线夹通过利用恒定的穿刺压力和特制的力矩螺母,使其内部的牙针式镀锌铜合金导体接触主干和分支电缆,如图4所示。
实验采用去掉绝缘皮的粗电缆通过分支连接体和细电缆接触的方式进行,接触方式如图5所示,箭头及“⊕”表示电流的方向。环境状况为室温25 ℃,湿度约60%。
采用直流弧焊机提供电流,将主干电缆与弧焊机正极相连接,分支电线与负极相连接。采用的主干电缆为高层建筑常用输电电缆,横截面积为16mm2,电缆分支电线选用直径为0.5mm的单股铜导线。采用ZX7-630型直流弧焊机提供电源。应用莱卡SP8视频显微镜和莱卡DMI5000金相显微镜,分别观察熔痕的外观形貌和金相组织特征。文献[8]指出消防射水会通过改变导线熔痕的冷却方式改变熔痕的金相组织特征,从而影响火灾调查人员对熔痕形成原因的判断。本文研究对象位于竖井内部,接触不良产生电弧对导线的熔痕影响是瞬间完成的,其形成过程属于快速凝固过程,可以假定接触不良熔痕在消防人员到达灭火之前已经形成,因而模拟实验未考虑消防射水的影响。
2.2 实验结果分析
观察电弧作用产生的接触不良熔痕,可以得出其与其他电气熔痕的相似和不同之处。如图6 所示,由于电缆是多股铜导线,所以熔痕形成一个较大的熔珠,熔痕呈半球形,与导线连接处无过渡区,有尖锐的边缘。熔痕表面金红色,有金属光泽。与短路熔痕光滑的表面不同的是,电缆的导线接触不良熔痕表面有面积较大的不规则凹痕和裂纹,为电弧、电火花击打所致。电缆分支电线的接触不良熔痕如图7所示,导线产生熔痕的一端断面光滑,断面附近有一大一小两颗熔珠,熔珠半球形,呈金红色,有金属光泽,熔珠表面有棱状凹痕。与短路熔痕区别最大的是,熔痕附近有类似电弧焊的焊点状态的金属熔融痕迹,且颜色从紫色到金色渐变。接触不良电弧作用下的熔痕与一次短路熔痕相似,但是表面有棱状凹痕或变色的电弧焊的焊点状的金属熔融痕迹。
宏观分析结果虽然具有一定区分度,但这种区分方式仍然存在误差,受观测者的主观因素影响较大。为了将接触不良产生的熔痕与短路熔痕进一步区分开来,需要使用到金相分析方法。根据对其显微组织特征观察结果得出相应的结论。图8、图9分别为在显微镜下观察到的电缆导线和分支电线在500A电流下电弧作用产生的接触不良熔痕。电缆导线在500A电流时接触不良,因为瞬间相当大的过冷度和冷却速度,熔珠生长成为以胞状晶或柱状晶为主的细小组织。此外,还可以从图8看出,熔珠与导线的过渡界限明显,且熔痕金相组织出现明显的分界层。这也是由于接头处出现连续的瞬时打火,不断对熔痕的外层产生高温的电火花作用,使得熔痕内部产生了明显的金相分界。
3 火灾案例分析
案例1,广州某酒店强电井火灾。2011 年6 月21日,广州市某酒店发生火灾,起火点位于24层,是由酒店强电井起火引起。当时消防警铃未能及时响起,部分人员因吸入浓烟感觉不适,事故未造成人员伤亡。因酒店电线被烧坏,消防电梯无法使用,消防官兵徒步跑上20层参与救援。
从火灾现场22层竖井提取的电缆熔痕外观,如图10所示。多芯电缆未完全烧断,其断口呈“U”形。熔痕为点状熔珠,呈金红色,表面圆润光滑,熔珠与导线的分界明显,其特征与模拟实验中接触不良熔痕特征基本吻合。
对提取的熔痕进行金相分析,其金相图如图11 所示。从图11可以看出,熔痕金相组织为柱状晶,且分界非常明显。
案例2,珠海某小区住宅电井火灾。2012年2月28日,珠海市某小区住宅楼发生火灾。火灾现场的一条电缆未烧断,断口呈小“U”形,电缆中部表面有点状电弧烧蚀的痕迹。对导线熔痕进行金相分析,结构如图12 所示,导线边缘金相组织为细小的等轴晶,分界十分明显。
案例3,广州某高层商厦弱电井火灾。2012年7 月24日,广州某高层商厦弱电井房内弱电设备电源线路故障引起火灾,由于弱电井房内密闭,火灾引起的高温烟气引燃竖井内的电线电缆并沿竖井向上蔓延扩大至7层竖井。同时,由于竖井内消防设施控制设备分隔保护不到位,导致火灾发生时控制设备烧毁,公寓内消防设施完全瘫痪,造成无法报警,直接经济损失约300万元。
从现场提取带熔痕电源线路,多根铜导线高温受损比较严重,线材中部有电打痕迹和熔珠,焊锡与导线粘连形成电打凹槽熔痕,与线材有分界,呈银灰色。熔痕的金相结构如图13所示,熔痕中的焊锡金相组织为树枝晶,分界明显,铜线材金相组织为等轴晶。
4 结论
高层建筑楼层电缆分支连接一旦失效,会造成连接部位局部电阻过大产生电弧、电火花,引燃电缆,诱发火灾,该类接触不良故障形成的熔痕不同于一般电气线路短路故障得到的熔痕。笔者总结了电缆分支连接接触不良的外部原因与内部原因,并在此基础上进行竖井电缆分支接触不良的模拟实验,通过对熔痕外观和金相组织进行分析,并与一次短路熔痕和二次短路熔痕进行对比。在此基础上对在广州某高层酒店、珠海某小区高层住宅和广州某高层商厦3起火灾案例中的熔痕进行分析,最终得到分支接触不良熔痕和一次短路熔痕、二次短路熔痕的区别,如表1、表2所示。
参考文献
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