浅析船用电力电缆的绝缘相关问题

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在整个船舶电力系统中,船用电力电缆居于重要地位,与整个船舶息息相关。船用电力电缆主要负责为船上所有电气设备的电能,做出输送与分配。伴随着科学技术的日新月异,现代船舶的
自动化水平也处于持续提升状态之中,船舶航行的安全直接取决于船用电力电缆的安全性与稳定性。由于长时间在海面中行驶,高温、潮湿、震动等多方面的因素容易对船用电力电缆造成影响,
容易导致电力绝缘问题的出现。倘若电力绝缘故障缺乏预见性,不能在第一时间对其所存在的问题得到妥善处理,会使问题变得更加严重,极有可能引发或者更严重的事故。所以,需要高度重视船用电力电缆的绝缘问题。
文章从船用电缆应用环境、使用场合以及工作状况等多方面,结合自身经历对船用电力电缆的绝缘相关问题进行探讨浅析,以期能够在今后船用电力电缆故障上能提供一定参考与帮助。
引言:船用电力电缆用于船舶电网中连接各种电气设备,以传输电能或电气信号。伴随着船舶电气化和自动化水平的提高,船用电缆的品种变得更加多样化,其使用量也在不断加大,由于船舶电器设备具备比较差的工作环境,如;温度、湿度、盐雾、菌霉等,致使船舶电力系统绝缘需要面对严峻考验。关于船用电缆方面,大体可以分为三种类型,即:电力电缆、通信电缆及特种高频电缆,船上使用量最大的就是电力电缆。船用电缆在结构上主要由导电芯线、电气绝缘层和防护套三部分组成,而且电力电缆有单芯、三芯、多芯等不同品种,而对于船用电力电缆来说,绝缘显得尤为重要,影响绝缘会有很多因素,环境、电缆绝缘材料、保护层、导体截面积等等。此文着重探讨电力电缆绝缘相关问题,针对遇到的问题,逐一分析。
1  绝缘材料问题
电力电缆绝缘层与保护层、屏蔽
层、护套层、导体芯线一样,是构成电线电缆必须的基本构件。它确保导体线芯传输的电流或电磁波、光波只沿着导线行进而不流向外面,同时也确保外界物体和人身的安全。现今的电力电缆绝缘材料中,塑料和橡胶两大类高分子材料已占主导材料,衍生出类型繁多的适用于不同用途和环境要求的
电力电缆产品。下面简单介绍几种绝缘材料及优缺点:1.1  聚氯乙烯料(PVC)
聚氯乙烯塑料价格便宜,具有较高的机械强度,工艺性能好,比重轻,耐油、耐酸、耐碱及耐腐蚀性能较好,多用来制造1KV 及以下的低压电线电缆;聚氯乙烯耐热性能低,热稳定性不高及耐寒性差,有良好阻燃性能,但在燃烧室会将毒气释放出来,在着火燃烧的情况下,不可以在具有低烟、低毒的场合运用。
1.2  交联聚乙烯(XLPE)
对于交联聚乙烯来说,其具有突出的电绝缘性能,在与高分子完成交联工作之后,热固性材料便会生成,该材料比较耐热,机械性能比较突出,结构简单,制造方便,敷设方便,耐腐蚀耐高温等优点,在中高压电力电缆绝缘材料方面的优越性更为突出;当然也存在一定的不足,缺乏优良的耐热粘连性能,加工使用电线应当处于额定温度要求中,否则容易导致电线电缆粘连问题的产生,可能导致短路情况;交联聚乙烯不含卤素,不阻燃。1.3  硅橡胶
硅橡胶电线电缆大部分采用冷挤和高温硫化工艺,在众多的合成橡胶电线电缆中,它具有独特的分子结构,因此它具有柔软性好、弹性好、无毒无味、耐高低温等特点;在电性能方面,具有很高的电阻率,而且对高压电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性,所以在小家电领域应用较多。
因此,合理选用船用电力电缆的绝缘材料,可以有效延长电力电缆寿命,降低船舶火灾风险。
2  环境因素影响
环境因素对电力电缆绝缘的影响最为常见,主要影响电缆绝缘电阻,当然对船舶上的也不例外;下面就针对船用电力电缆在不同环境下的影响进行分析比较:2.1  温度
我国地域广阔,海洋资源丰富,海岸线长,主
要有南海、东海、黄海、渤海,不同海域存在不同温度,比如南海沿岸海水表层水温25℃~28℃;而
中国船舶第七一五研究所  楼钢明
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渤海岸温度变化较大,1月份略低于0℃,而8月份最高温度在28℃,水温年变差在28℃以上;而且不光光是海水温度,南海年平均气温在25℃~31℃,而渤海湾年平均气温为11.9℃;在不同温度下,绝缘层阻值变化很大,当温度升高后,绝缘介质中的极化加剧,电导增加,致使电阻值降低,而且这个电阻值与绝缘材料、结构有很大关系;一旦加大温度,金属材料就会出现软化情况,显著降低其机械强度,提升绝缘层老化速度。因此,控制好舰船内部温度,对延长电力电缆寿命有很大帮助。当然这里还需要考虑其工作温度,在进行载荷运行工作时,就会生成热量,会增加电缆运行温度,主要表现为电缆结构元件的热身所和热应力的变化,而且金属材料受热膨胀系数远比绝缘层材料的受热膨胀系数小,这就在一定程度上加速了绝缘层老化,所以合理选择船用电力电缆芯数、截面对后期电力电缆运行温度有很大影响。
2.2  湿度和霉菌
无可厚非湿度是影响船用电力电缆绝缘的重要因素之一。与聚合物的分子相比较,水分子比较小,面对热作用,在聚合物中,水分子会渗透进来,加大聚合物内部导电离子数量,降低绝缘电阻;当空气相对湿度较大时,凝露或者一层水膜就会出现在绝缘物表面位置处,进而加大泄露电流;另外,凝露和水膜还可能导致导体与绝缘物表面电厂发生畸变,电场分布更不均匀,从而产生电晕现象,而且电压等级越高,湿度对其影响更大。
除此之外,潮湿的空气环境还会对霉菌孢子生长,起到促进作用。大量实践结果证明,霉菌繁殖的优良条件是25℃~30℃的温度与75%~95%相对湿度;倘若空气不存在对流,那么,其生长迅速加快;尤其是敷设在温湿环境下的电力电缆,表面霉菌的生长速度比室外要快很多。长期以往,电力电缆表面布满霉菌,是表面绝缘层的绝缘值大大降低,甚至造成短路。
2.3  盐雾
盐雾对船用电力电缆的影响主要是对绝缘层的腐蚀,盐雾腐蚀过程中起主要作用的是氯离子,当盐雾降落在绝缘体表面时,将使表面电阻降低,绝缘体吸收盐溶液后,它的绝缘电阻将明显降低,缩短电力电缆使用寿命。
在不同的环境下,船用电力电缆的绝缘值不同,使用寿命也各不相同;影响电缆绝缘的环境因素还有很多,这里就不一一列举。为更好地保护船用电力电缆,延长电缆使用寿命,做好安全用电,更要在良好环境下使用电力电缆。
3  电缆敷设对绝缘的影响
船舶电缆敷设在船舶电气安装工作中,电缆敷设这一环节居于关键地位,船舶电缆的安全运用直接受到电缆敷设工艺的影响。换而言之,电缆敷设工艺在很大程度上影响着船舶电力系统的使用时间。
关于船用电力电缆敷设方面,应当避免对机械造成损伤,在一些机械易受伤区域,不可对其作出敷设;敷设电缆应当与一些热源保持空间距离,平行情况下,不得低于100mm,垂直情况下,不得低于80mm,;在进行电缆敷设活动时,应尽量避免在有潮气凝结和油、水浸入的地方,进入潮气凝露、滴水场所要用电缆函,并用填料密封,进入油、水浸入区域要穿管敷设,并用填料封端。
船用电力电缆的敷设直接影响电缆使用寿命及整船电力系统的稳定性,依据综合导电系统图、综合电装图、电缆册等进行敷设安装,最大程度保障船用电力系统,延长电缆使用寿命。
4  绝缘试验
电力电缆的绝缘是判断电缆性能指标之一,其中电力电缆绝缘试验主要测量绝缘电阻,对电缆进行直流耐压试验,泄漏电流试验等等,每个绝缘试验作用各不相同,下面简单介绍一下各个试验的方法和作用:
4.1  测量绝缘电阻
通过绝缘电阻这一重要指标,可以将电缆产品绝缘特性体现出来,其能够将线缆产品承受电击穿能力表示出来,并与工作情况下,绝缘介质损耗与材料的恶化,存在着十分紧密的关联。所运用的绝缘材料在很大程度上决定着产品的绝缘电阻,然而,绝缘电阻也会受到工艺水平的影响。在对材料质量与
工业水平进行监督的过程中,这方法之一就是对绝缘电阻做出测量。电缆质量的判定情况直接受到有关测量工作的影响。
在使用船用电力电缆之前,应当对绝缘电阻,开展测量工作。在进行有关工作时,最为普遍的仪器就是绝缘电阻测试仪(兆欧表),1KV以下的使用1KV电压进行测量,其绝缘值不应小于10MΩ;1KV以上使用2.5KV电压测量,3KV及以下的电缆绝缘值不小于200MΩ;6~10KV电缆绝缘值不小于400MΩ,船用电力电缆绝缘测量方法:(1)电力电缆绝缘测量前,拆除电源及一切对外连线,并将电缆接地放电1min,电容量较大的应至少放电2min,以免触电;(2)对绝缘电阻表进行初步检查试验,确认绝缘变工作正常;如为数字式绝缘表,首先打开电源开关,检查电池指示是否足够,根据所测电缆电压等级,选择合适的试验电压和测量时间;(3)正确接线,确保测量处清洁,尽量减少接触电阻;如用手摇式绝缘电阻表时,应以恒定转速摇动摇柄,绝缘电阻表逐渐上升,待稳定后读取测量的绝缘电阻值;如是数字式绝缘表,确认接线无误后,按测试键,监视绝缘数值,待稳定后读取记录绝缘数值。(4)注意在测量过程中,保持与电缆的距离,注意电缆芯线之间的分离,避免人员高压触电。使用兆欧表应按照DL/T596《电电力测量
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地,在联网后自动或手动上传;机构人员、监管机构管理员可在前端网页、小程序查看课堂视频、考勤记录、历史记录、数据报表等信息,也可通过内网查看考勤记录、照片查看、数据报表。
4  培训监管系统优点
4.1  全程采用信息化无纸化监管
系统实现了培训考勤信息化,相比传统的纸质考勤:考勤速
图5 监管设备硬件模块
度快、记录准确无误、数据及时上传速度快,避免人为错误、考勤数据不准确的情况。依据上、下课考勤记录的出勤率更为准确。4.2  考勤数据更准确
系统采用二代身份证中的照片和现场人脸数据进行比对,正确匹配的才算正式考勤记录,相比传统只查看二代证的考勤数据,确认了本人参加考勤。4.3  移动便捷
相对传统的摄像头只能在固定点安装录像设备,培训监管设备自带充电电池和4G 网络,使得培训监管不受网络和布线的限制,方便快捷;而
且传统的摄像头不具备身份证人脸比对功能。
结论:截至目前系统使用2个月以来,监管平台已服务各类培训班210期,培训人员近7000余人,培训班考勤率达到90%以上。
使用培训监管平台既保证了培训的效果和质量,培训的考勤率统计准确便捷,对提高培训的考勤率,提高创业培训的创业成功率
有促进作用。
(上接第129页)
力预防性试验》有关规定。4.2  泄漏电流测试
船用电力电缆泄漏电流测试,可以灵敏地反映电缆绝缘受潮和劣化状况。这里对电缆泄漏电流测试方法就不再进行展开。测量泄漏电流的目的是要观察每阶段电压下,电流随时间的下降情况,以及电流随电压逐阶段升高的增长情况。绝缘良好的电缆,每当电压刚升至一个阶段,由于电缆电容性较大,电容充电,电流急剧上升,随时间延长而逐步下降,读取各时间段的泄漏电流,要求耐压1min 时的泄漏电流值应高于耐压1min 时的有关数值。在进行加压工作时,一旦漏电流出现变化情况,如随着时间的推移出现增加等,这说明电缆绝缘存在着一定的问题,可以对其中缘由作出查,个别情况下,为了能够将问题查明,还可以对耐压时间做出增加。在确定试验电压的情况下,泄露电流摆动具备一定的周期性,则电缆缺陷表现为局部孔隙性缺陷。如发现随时间延长,泄漏电流明显上升,则多为电缆接头、终端头或电缆内部受潮。泄漏电流测试相比绝缘电阻有如下优点:(a )试验电压比兆欧表高的多,绝缘本身
的缺陷容易暴露;(b )通过泄漏电流和外加电压可以有效分析绝缘的缺陷类型。
4.3  介质损耗因素tɡδ测试
在交流电场作用下,在绝缘中由于各种因素而引起电能转化为热能,这种现象称为介质损耗,介质损耗因素t ɡδ是反映绝缘性能的基本指标之一,反映绝缘损耗的特征参数,它可以很灵敏地发现电气设备绝缘整体受潮、劣化变质以及局部缺陷,当然也可以用于船用电力电缆的绝缘测试。介质损耗因素t ɡδ与绝缘电阻测量、泄漏电流测试有明显优点,可以有效地发现绝缘受潮、绝缘内含气泡的游离、绝缘分层、脱壳等等。
我国船舶工业的快速发展,将进一步拉动船用电力电缆的市场需求,影响船用电力电缆的因素很多,综合考虑船用电力电缆的寿命和安全性,还需要从根本上入手,合理选择电力电缆,做好日常防护,不定期进行预防性检查,最大程度延长船用电力电缆的寿命。

本文发布于:2024-09-24 01:22:11,感谢您对本站的认可!

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