大剧院氧化镁电缆测试及问题分析

摘要：本文对大剧院氧化镁电缆测试及问题进行了分析。

关键词：大剧院；氧化镁电缆 ；测试 ；问题

Abstract: in this paper, the grand theatre magnesia cable testing and problems are analyzed.

Key words: grand theatre; Magnesium oxide cable; Test; The problem

中图分类号：TM246+.1 文献标识码：A文章编号：

1.氧化镁电缆绝缘电阻测试

在国家《建筑标准图集》99D101-6中,要求每路电缆的终端和中间连接器安装施工完成后,绝缘测试电阻达到100兆欧以上才能交付使用｡大剧院工程氧化镁电缆敷设是在夏天进行的,施工现场的环境和湿度都不理想,尤其在地下室区域,更为潮湿｡在各项施工完成后,送电前摇测电缆绝缘时,有四分之一的供电回路绝缘没有达到要求,最低的供电回路绝缘只有5兆欧｡

通过分析可能存在以下几种原因:

(1)电缆中间接头和终端接头在制作过程中有缺陷,由于氧化镁粉末极易吸潮,在制作过程中如果没有及时封堵电缆外皮与导体铜芯之间的缝隙,潮气将进入氧化镁绝缘层,加上在用喷灯烘烤时没有完全排出潮气,导致绝缘性能下降;

(2)氧化镁电缆终端头很脏,有被污染的痕迹,有些潮湿的部分也没有进行处理;

(3)在氧化镁电缆终端头压好后进行摇测;

(4)每相由两根以上的氧化镁电缆并联供电的回路,终端头压接在设备接线端上后进行绝缘摇测;每个供电回路都按电气绝缘电阻测试记录表的摇测方式,摇测相对相､相对零线､相对PE线､零线对PE线之间的绝缘电阻,根据单芯氧化镁电缆的构造,相对相､相对零､零对地绝缘电阻并没有实际意义｡

分析原因后处理方法及要求如下:

(1)严格按操作规程进行终端头和中间头的制作,当拨开电缆外皮后,立即进行封堵,确保不进潮气,如果裸电缆头放置时间较长,喷灯烘烤的效果不理想,只能将绝缘达不到的部分锯掉一段,但实际应用中这种情况一般很少｡

(2)氧化镁电缆终端头部分,即热缩套管和接线鼻子之间的部分一定要清理干净,因为氧化镁的绝缘电阻很高,端头部分潮湿或有污啧是绝缘电阻达不到的主要原因｡

(3)设备连接端子处一定要清理干净,以保证供电的可靠性,严格来讲,氧化镁电缆的绝缘电阻是指其本身的绝缘电阻,不应包括设备连接端子之间的绝缘电阻｡

(4)对每相由两根及以上的氧化镁电缆并联的供电回路,摇测绝缘时应将终端头从设备连接端子上脱开,每根电缆单独测量,绝缘电阻达到100兆欧以上为合格｡

(5)由于大剧院工程氧化镁电缆供电回路都是采用单芯电缆,每个回路由A､B､C､N四芯组成,氧化镁电缆的铜护套做PE线,因此,摇测氧化镁电缆供电回路的绝缘时,关键是测量每根电缆的导电芯和铜护套之间的绝缘电阻,即A相-PE线､B相-PE线､C相-PE线､N相-PE线的绝缘电阻值,其阻值符合要求,证明氧化镁电缆本身没有问题即可｡

按上述方法处理后再次进行绝缘摇测,绝缘电阻都能够符合要求｡压头以后在送电之前再进行摇测,相对相､相对零､相对地的绝缘阻值一般都在300兆欧以上｡

2.氧化镁电缆供电回路电流不平衡问题

在系统供电正常以后,对末端设备进行单机试运转,并记录各台设备的电压､电流等参数｡通过大量的测量发现,由单芯氧化镁电缆供电的三相电机有电流不平衡的现象｡这种不平衡分为两种情况:第一种是设备电源的A､B､C每相为一根氧化镁电缆,A､B､C三相之间的电流不平衡;第二种是设备电源的A､B､C每相有多根电缆供电,在同一相中每根电缆的电流不平衡｡下面逐一分析每种不平衡电流产生的原因和解决办法｡

2.1三相之间的电流不平衡

在对设备进行试运转过程中,通过测试发现,由交联多芯电缆供电的设备,ABC三相电流基本是平衡的,而由单芯氧化镁电缆供电的设备,三相电流不平衡现象较多,典型的测试数据如表3所示｡

分析原因如下:

(1)由于测试交联电缆时,三相电流基本平衡,因此可以排除由电机绕组的阻值不同而引起的电流不平衡｡从理论上来讲,电流的变化与负荷的改变及线路的电阻有关,电机所带的负荷是恒定的,那么分析电阻的变化可能对电流有影响｡通过对线路的检查,与测试表数值对照发现,在ABC三相中电流较小的一相,其电缆中间有接头,或接头的数量比另外两相多,因此可以判断出线路的中间接头增大了电缆线路的电阻,从而导致该相的电流下降｡但是根据厂家提供资料显示,95mm2电缆每公里电阻为0.193Ω,每个接头可产生0.00033Ω电阻,理论上线路电阻对负载电流的影响基本可以忽略,但是如果电缆接头受潮电阻值将急剧增大,因此可以判断线路､接头有受潮现象,这可能是造成电流不平衡的因素之一｡

(2)但不是所有的回路都有接头现象｡有些电缆三相都是完整的,但测出的结果仍有不平衡现象｡如表3中两台75kW电机,基本参数都相同,但每根电缆的载流量却不同｡通过现场观察,两台电机的电源电缆敷设方式不同｡由于设备在末端,同路由敷设的电缆少了,电缆敷设的空间较大,因此有些电缆是水平敷设的即“一字形”敷设｡上表中1#电机为“品字形”排列,2#电机为“一字形”敷设｡有电流就产生磁通,电流与磁通正方向遵照右手螺旋法则,二者同相位｡穿过任何闭合回路的磁通量发生变化,就会沿闭合回路产生感应电动势,该电势又克服闭合回路中的电阻产生感应电流｡在“一字形”敷设时,三相电缆所产生的交变磁场相互影响较大,因此会感应电流形成,造成三相不平衡｡

(3)另外,产生电流不平衡的因素还很多,三相之间的电压不平衡也是因素之一｡施工现场存在大量的钢铁构件,在电缆敷设路径上穿过闭合导磁材料等都会引起涡流､交变磁场的变化等情况,或者在电缆桥架中各组电缆之间的相互影响等都会引起不平衡电流的产生｡

解决措施:通过上述分析,以上原因是施工中比较常见的情况｡一般来说动力设备运行时三相电流平衡应在8%~10%以内,如果超出该范围,应分析氧化镁电缆线路本身､敷设方式､环境情况等方面的原因｡在施工过程中通过合理的施工方法可以减小或避免不平衡电流的产生｡首先,避免同组中的几根电缆本身电阻的不平衡｡在施工中尽量不发生中间接头的现象,减少受潮的概率,电缆长度尽量保持一致｡在电缆施工完成后,对每根电缆的阻值进行测试,在设备运行后对电阻不平衡的线路进行重点观测,如果电机的工作状态不正常,必要时可更换电阻较大的电缆｡其次,在施工前画出电缆的排列图,首先考虑“品字形”的排列方式,并且每组电缆间留出大于2D的空间,尤其对负荷较大的设备组,正确的氧化镁电缆排布是供电正常的必要因素｡

2.2并联在同一相中的每根电缆的电流不平衡

有些负荷较大的设备,往往每相用几根单芯氧化镁电缆并联供电｡这样的供电方式,电缆应该如何排布,敷设方式对负载电流有什么影响,由于当时没有相关经验或资料指导每相多根单芯氧化镁电缆如何敷设,为了保证设备使用正常,减小电缆间的电流不平衡,在典型部位都进行了排布实验｡在大剧院工程中比较典型的是消防泵房的设备供电｡消防泵房有八台消防水泵,功率从45kW~90kW不等,总柜电源全部采用单芯氧化镁电缆,供电方式为BTTZ-4×[3×(1×240)]｡启动同一台水泵,测量每种排列方式的各根电缆电流｡下面根据不同的排列方式测出不同的负载电流｡

通过对同相3根电缆并联方式进行不同的排列组合,测出各组不同的载流量(见表4),其电流分配不均衡程度很严重,最大约达50%.这种方式会造成不能充分利用多根电缆的载流能力｡由于实验用电缆选用完全一致,无中间接头,电缆电阻基本一致｡电缆压接时采用力矩扳手,接头处的受力基本一致｡因此由电缆本身造成的电流不平衡较小,那么主要原因应该是各条电缆之间所产生的不均衡磁场,所造成的感应电流不均衡,从而影响每根电缆的载流量｡

经过实践测试比较,方案4的“品字形”排列方式使电缆的载流量分配更均衡,而且这样排列在电缆两段接线时也比较方便,因此在其它电缆敷设时,可按该方案进行｡

参考文献：

[1] 唐一行.阻燃、耐火电线电缆在电气防火中的分类及其应用研究[J]. 现代商贸工业. 2010(22)