探討多根單芯電纜并聯(lián)使用后的一些問題

電纜實際并聯(lián)使用過程中以單芯電纜并聯(lián)較多，單芯電纜實際并聯(lián)使用過程中可能會由于敷設(shè)方式的影響，其實際的載流量不一定能夠滿足實際負荷的需要，實際使用中可能會出現(xiàn)過載現(xiàn)象。實際上，當(dāng)6根電纜毫無間隙的并列碼放在空氣中敷設(shè)后其實際再流量只能達到理論載流量的60%左右，如果再加上電纜的負荷按理論上進行選擇，沒有按照實際敷設(shè)情況進行校正。很可能造成電纜在實際通電過程中上處于滿負荷運行狀態(tài)，造成電纜通電運行產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。因此在電纜的并聯(lián)敷設(shè)過程中其實際載流量不是簡單的存在"1+1=2"的關(guān)系，很可能出現(xiàn)"1+1=1.5"甚至出現(xiàn)"1+1=1"的現(xiàn)象,造成電纜實際運行過程中出現(xiàn)嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象?，F(xiàn)在我們舉一個簡單的例子,比如容量為570KW,額定電流為1140A左右的三相異步電動機負載,采用兩根YJV-0.6/1KV-1*300的電纜并聯(lián)進行供電,按理論設(shè)計計算給定值, YJV-0.6/1KV-1*300單根電纜在空氣中敷設(shè)起理論計算載流量約為750A,兩根電纜的理論并聯(lián)載流量可達1500A左右,*可以滿足設(shè)備的實際使用需要。我們現(xiàn)在假設(shè)有32根電纜全部集中在一個在橋架上并排堆積隨意碼放敷設(shè),而上述并聯(lián)供電的兩根YJV-0.6/1KV-1*300也位于其中 。查閱相關(guān)材料發(fā)現(xiàn),當(dāng)電纜在空氣中6根毫無間隙堆積碼放后電纜的實際載流量將下降到理論計算給定值的60%。那么原來的電纜的實際載流量為1500×60%=900A,每根電纜分配到的實際載流量為450A左右, 與理論計算載流量750A相差近300A，這樣電纜在實際使用過程就存在嚴(yán)重過載發(fā)熱現(xiàn)象。

　　而且實際敷設(shè)電纜的根數(shù)又遠遠多于6根,那么實際電纜的再流量可能可能比900A還要小。如何解決這個問題,有些人提出再并聯(lián)一根YJV-0.6/1KV-1*120電纜以減少其余兩根電纜的分配的電流,現(xiàn)在我們從理論上先假設(shè)計算一下,三根電纜并聯(lián)后,負荷電流的實際分配情況，假設(shè)3根并聯(lián)使用的電纜長度都為1公里，敷設(shè)溫度全部按20℃計算。而且假定并聯(lián)的1公里兩根YJV-0.6/1KV-1*300電纜導(dǎo)體電阻**。實際上由于制造工藝上的問題不可能達到*的*，導(dǎo)體電阻還是有微小的差別。在實際計算過程我們忽略上述影響。20℃銅導(dǎo)體zuì大直流電阻銅芯300mm2為0.0601Ω/km,120 mm2為0.153Ω/km, 1140A的電流的實際分配計算120 mm2截面分配電流為(0.0601*0.0601/0.153*0.0601+0.153*0.0601+0.0601*0.0601)=187A,剩余300 mm2截面的上分配的電流為953A,而每一根300 mm2的電纜上實際流過的負荷電流為477A左右,這樣的情況下電纜的實際通電依然存在過載現(xiàn)象。而電纜120的實際災(zāi)流量在這種情況下的載流量為435*60%=261A，仍然有很大的余量但電流的分配規(guī)律卻不會將電流分配到120截面的電纜上去，實際上原來的問題依然沒有得到解決。而且我們的假設(shè)只有電纜為6根的情況，也不符合我們的既定的要求。設(shè)想再加一根300 mm2截面的電纜，其實際載流量的分配規(guī)律為1140*1/3=380A，因此在實際的并聯(lián)電纜過程中要對所家電纜的截面必須進行計算嚴(yán)正后，才能進行并聯(lián)使用，否則及時加了電纜可能也不能解決問題，zuì好的情況是采用加相同規(guī)格的電纜，而且保證長度相同，這樣保證電流的分配基本均勻。實際上在現(xiàn)場安裝全部完成以后再進行一次現(xiàn)場電纜的重新安裝和返工，在一般情況下是很難實現(xiàn)的。因此電纜先期的正規(guī)設(shè)計和敷設(shè)安裝工作至關(guān)重要，后期所采取的方式往往只是一種補救措施，很難從根本上 解決問題。

　　而且在多芯電纜的并聯(lián)使用過程中也存在一些問題，鎧狀電纜并聯(lián)要將每根電纜的的主線芯A，B，C三相錯開對應(yīng)并聯(lián)使用，不能將鎧狀多芯電纜的所有線新并接在一相上當(dāng)單芯電纜使用，如果這樣做，會在電纜的鎧狀鋼帶中產(chǎn)生渦流效應(yīng)，造成電纜的發(fā)熱，產(chǎn)生熱擊穿故障。這雖然是一個很簡單的電學(xué)原理，但在筆者多次走訪用戶的過程中有時還是有用戶提出類似的問題和做法。在三相四線制不平衡照明負載中，我們負載的接線和分配方式要盡可能保證負載的分配均勻，盡可能保證三相電流平衡，否則可能會由于三相電流的嚴(yán)重不平衡造成在鎧狀鋼帶中產(chǎn)生交變感應(yīng)電流，造成電纜的發(fā)熱。

室外直埋100通信電纜HYA5320*2*0.5　　電纜的并聯(lián)使用對于各線路端部接線鼻子的松緊程度也要引起注意，因為使用并聯(lián)電纜的負載的容量一般都比較大，其每公里的導(dǎo)體電阻都在0以下，如果在線路的任何一端一旦出現(xiàn)線鼻子松動和接觸不良現(xiàn)象，都會成倍增加線路的導(dǎo)體電阻，造成電流分配不均甚至旁路現(xiàn)象，這樣就會造成并聯(lián)的個別電纜產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，引發(fā)故障。

　　同時可能電纜的實際線路的導(dǎo)體電阻并不可能**，因此相同型號規(guī)格的電纜在對電流的分配也不可能是平均分配，可能在電流的實際分配過程中可能還存在一定的差異。

　　因此在多根單芯電纜的實際并聯(lián)使用過程中要根據(jù)其實際敷設(shè)情況進行校正，否則可能造成電纜并聯(lián)使用過程產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，影響電纜的正常使用。

電纜故障的性質(zhì)與分類

1. 以故障材料特征分類

可分為串聯(lián)故障、并聯(lián)故障及復(fù)合故障三類。

（1）串聯(lián)故障

串聯(lián)故障（金屬材料缺陷）是指電纜一個或多個導(dǎo)體（包括鉛、鋁外皮）斷開的故障。它是廣義的電纜開路故障。因纜芯的連續(xù)性受到破壞，形成斷線或不*斷線。不*斷線尤其不容易發(fā)現(xiàn)。串聯(lián)故障具體可分為：一點開斷、多點開斷、一相斷線、多相斷線等。

（2）并聯(lián)故障

并聯(lián)故障（絕緣材料缺陷）是指導(dǎo)體對外皮或?qū)w之間的絕緣水平下降，不能承受正常運行電壓而發(fā)生的短路故障。它是廣義的電纜短路故障。這類故障由于纜芯之間或纜芯對外皮間的絕緣破壞而形成短路、接地、閃絡(luò)擊穿等現(xiàn)象，在現(xiàn)場出現(xiàn)頻率較高。并聯(lián)故障具體可分為：一相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路等。

（3）復(fù)合故障

復(fù)合故障（絕緣材料、金屬材料都出現(xiàn)了缺陷）是指纜芯與纜芯之間的絕緣均出現(xiàn)故障。它包括一相斷線并接地、兩相斷線并接地、兩相短路并接地等。

2. 以故障點絕緣特征分類

根據(jù)電纜故障點絕緣電阻Rf與擊穿間隙G的情況，電纜故障又可分為開路故障、低阻故障、高阻故障、閃絡(luò)故障四大類。該分類法為現(xiàn)場電纜故障zuì基本的分類方法，特別有利于探測方法的選擇。

其中，間隙擊穿電壓UG的大小取決于故障點放電通道（即擊穿間隙）的距離G，絕緣電阻Rf 的大小取決于故障點電纜介質(zhì)碳化程度，分布電容 Cf 的大小取決于故障點受潮程度。

（1）開路故障

電纜金屬部分的連續(xù)性受到破壞，形成斷線，且故障點的絕緣材料也受到不同程度的破壞?，F(xiàn)場用兆歐表測其絕緣電阻Rf 為無窮大（∞），但在直流耐壓試驗時，會出現(xiàn)電擊穿；檢查芯線導(dǎo)通情況，有斷點。現(xiàn)場一般以一相或二相斷線并接地的形式出現(xiàn)。

（2）低阻故障

電纜絕緣材料受到損傷，出現(xiàn)接地故障。現(xiàn)場用兆歐表測其絕緣電阻Rf小于10Z0（Z0為電纜的波阻抗，一般取10～40Ω之間）?，F(xiàn)場一般低壓動力電纜和控制電纜出現(xiàn)低阻故障的幾率較高。

（3）高阻故障

電纜絕緣材料受到損傷，出現(xiàn)接地故障。現(xiàn)場用兆歐表測其絕緣電阻Rf 大于10Z0，在直流高壓脈沖試驗時，會出現(xiàn)電擊穿。高阻故障是高壓動力電纜（6KV或10KV電力電纜）出現(xiàn)幾率zuì高的電纜故障，可達總故障的80%以上。

現(xiàn)場實測時，筆者一般取Rf =3KΩ為劃分高阻與低阻故障的界線。因為Rf =3KΩ時，恰好能得到回線法電橋jīng確測量所必需的10～50mA的測量電流。

室外直埋100通信電纜HYA5320*2*0.5（4）閃絡(luò)故障

電纜絕緣材料受到損傷，出現(xiàn)閃絡(luò)故障?，F(xiàn)場用兆歐表測其絕緣電阻Rf為無窮大（∞），但在直流耐壓或高壓脈沖試驗時，會出現(xiàn)閃絡(luò)性電擊穿。閃絡(luò)性故障比較難測，特別是新敷設(shè)的電纜進行預(yù)防性試驗出現(xiàn)閃絡(luò)故障時。現(xiàn)場一般使用直流閃絡(luò)法進行探測。

3. 以故障觸發(fā)原因及故障點特征分類

根據(jù)電力電纜在運行或預(yù)防性試驗中，電纜、電纜頭及中間盒出現(xiàn)不同特點的絕緣破壞，還可分為放炮故障、擊穿故障和運行故障三類。

（1）放炮故障

在工礦企業(yè)，運行中的電力電纜，由于種種原因，絕緣出現(xiàn)嚴(yán)重損壞，產(chǎn)生跳閘的事故。稱為電纜放炮。這類故障的特點是：電纜故障點多數(shù)有鉛包或銅皮破裂，外部有不同程度的變形；電纜故障性質(zhì)常表現(xiàn)為兩相短路接地或兩相斷線并接地，其接地電阻一般較小，解剖故障點，可發(fā)現(xiàn)電弧擊穿的碳化點或樹狀放電碳道與裂痕。電纜放炮故障，其故障特征明顯，大多數(shù)情況下，運行值班人員都能提供放炮大致位置。所以，這類故障除少數(shù)較復(fù)雜的情況需測距外，一般只要用萬用表測定故障的具體性質(zhì)（單相接地、短路接地、斷線接地等），可用聲測法直接定點，簡單明了。

（2）擊穿故障

實際工作中，因預(yù)防性試驗而觸發(fā)的電纜絕緣破壞事件，習(xí)慣稱為電纜擊穿。該類故障均發(fā)生在直流實驗電壓下，其絕緣破壞為電擊穿，接地點一般鉛包或銅皮完好，外部無明顯變形（機械創(chuàng)傷除外）。電纜擊穿故障多為單純性接地故障，其接地故障較高，解剖故障點，絕緣材料沒有碳化點，但通過儀器可發(fā)現(xiàn)碳孔和水樹枝老化結(jié)構(gòu)。對電纜擊穿故障，特別是一些高阻接地性電纜擊穿故障，其測試難點在測距。由于該類故障較為隱蔽，測試參數(shù)復(fù)雜多變，缺少規(guī)律性，所以能否迅速發(fā)現(xiàn)電纜故障點，測距是關(guān)鍵。"高壓回線法"、"電錘法"均具有探測該類故障zuì有效的方法。

（3）運行故障

它是指工廠電力系統(tǒng)在運行中，電纜饋出線、電機、變壓器的電纜引線，其高壓二次回路出現(xiàn)電壓波動或發(fā)現(xiàn)接地信號（有接地保護的電力元件出現(xiàn)接地跳閘），排除其他電力元件故障的可能性而確定的電纜故障。這類故障的zuì大特點就是不明確。電纜運行故障的形式就是電纜放炮（如兩點接地引發(fā)的相間短路）；另一部分運行故障在做停點檢查時，由于耐壓通不過而發(fā)展成電纜擊穿故障（如電纜老化、絕緣缺陷等）；還有一部分電纜運行故障是由于電纜引出線安裝位置不當(dāng)（如電纜相間或?qū)Φ鼐嚯x不夠、電纜頭臟污或電機基礎(chǔ)進水等），這些故障主要進行一些簡單處理即可；zuì不明確的是那些瞬時接地、產(chǎn)生不穩(wěn)定閃絡(luò)的電纜運行故障。該類故障在電纜停電后，絕緣電阻測量和直流耐壓實驗有相當(dāng)部分可以通過，再把電纜投入系統(tǒng)后，也能正常運行一段時間；剩下的就是單相接地電纜故障，它們約占電纜運行故障的40%，這種接地故障一般外部也沒有明顯變形，接地電阻也不太高（一般幾十至幾百歐）。解剖故障點有細微的碳化點。

電纜運行接地故障原因有兩種：其一，由于電纜運行時間較長，絕緣層出現(xiàn)自然老化；其二，電纜在腐蝕環(huán)境中，電纜護套被迅速破壞，腐蝕性氣體侵入絕緣層使其劣化。電纜絕緣層不管出現(xiàn)老化還是劣化，其擊穿電壓都會下降，zuì終導(dǎo)致額定工頻電壓下的電擊穿，從而產(chǎn)生電纜接地故障。這類故障可用"低壓回線法"探測；用"電錘法"探測，效果也較好。