建筑电气管线耐久性监测研究

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建筑电气管线耐久性监测研究

一、影响建筑电气管线耐久性的因素分析

1、气候、环境变化对管线耐久性的影响。

我国地大物博,幅员辽阔,南北气候差异非常大,各种气候条件使的建筑电气管线的耐久性也受到不同程度的影响,如受热、冻融破坏、电场作用、化学腐蚀等引起绝缘层老化现象。绝缘层老化主要表现为绝缘电阻下降、介质损耗增大等,一些气候、环境因素对绝缘材料的影响,一种是可逆的,如受潮后,经过干燥处理可以使管线材料恢复原有特性,另一种是不可逆的,如绝缘材料的热老化、机械老化、电压老化等。长期的实践表明,热老化与温度的关系,温度越高,对材料的绝缘要求也越高,相同材料的耐久性指数则会下降。机械老化主要是绝缘材料在机械应力作用下产生的缺陷,并且缺陷随时间的推移逐渐扩大,引起局部放电,也成为电-机械击穿现象。

2、管线敷设方式对管线耐久性的影响。

建筑电气管线敷设也是影响耐久性的一个因素,管的敷设能起到对电线电缆的保护作用,避免线路受到外力因素的破坏。穿管敷设有明敷和暗敷,暗敷包括埋墙、埋地和埋楼板,现在的建筑电气管线大部分是穿管暗敷,只有在电气竖井或地下室配电房的电缆沟内,电缆才可能是不穿管敷设在空气中。

二、建筑电气管线耐久性监测方法

1、直流分量监测法。

要阐述直流分量监测法,首先要引入一个概念,就是水树枝现象。这一现象的出现,是由于水分侵入电缆后,受到电场的作用,并由于电场强度不均匀和电应力集中,因此形成水树枝现象,进一步了解水树枝现象,可以对交联聚乙烯电缆的绝缘状态进行现场诊断。直流分量监测法就是通过监测水树枝的整流作用及其在电缆导体和屏蔽层之间产生的直流电流的大小和极性关系,从而判断电气管线的绝缘性能。

2、直流叠加监测法。

直流叠加监测法的基本原理是,将直流电源加在接地电压互感器的某处,形成直流电压与电缆绝缘交流电压的叠加,从而测量出直流泄露的电流值,通过公式换算,用绝缘电阻来表示。这一方法是在带电的高压电缆上加入一个50伏的直流电压,读取流过电缆绝缘层的泄露电流,然后计算电缆的绝缘电阻,根据绝缘电阻来判断电缆的老化情况。直流叠加法可以实现对建筑电气管线的连续监测,并且根据监测结果对电缆寿命曲线预测进行即时更新,由绝缘电阻的变化趋势预测电缆的运行情况,做出耐久性评价。

3、精度改善监测法。

由于上述两种检测法在精度方面都存在缺陷,如电缆老化会使电缆屏蔽层产生化学电动势电压,对直流分量监测法影响较大;当接地电压互感器加低压直流电压时,对于直流叠加监测法来说,由于正负抵消的原理,单向杂散干扰电流对在线监测数据产生影响。为了消除这些影响,采用精度改善监测法,提高仪器的测量精度,并且从测量数据入手,使数据处理结果更为精确,以保证在线数据测量特征对在线监测数据有效性的判别。

4、其他在线监测法。

还有其他几种在线监测方法,如局部放电法,tg&法等。局部放电法的特点是能检测出建筑电气管线有缺陷的地方发生局部放电现象,在理论上可以在线监测,但由于干扰因素较多,实际中在线监测困难较大。tg&法的特点是在运行电压下能检测电气管路劣化程度,应用较多,但需要特殊的在线监测仪器。每种方法都有各自的优缺点,做到相互配合和弥补,以此来为电缆绝缘老化等问题的评估提供依据。

三、建筑电气管线耐久性评估研究

1、管线耐久性评估的程度型指标。

对于建筑电气管线耐久性的评价,涉及到很多因素,而这些因素具有随机性的特点,彼此相互作用和关联,各因素变化对管线耐久性的影响,不能用精确的数量来表述,只能是模糊的概念描述。因此,程度型指标的评估,一般用专家分析法和隶属度分析法,对管线的外观情况和恶化程度进行评估。外观情况指管线裂缝的宽度,有无发黄、斑驳、剥落的情况,有无腐蚀情况等;程度型指标对管线恶化程度指管线的老化程度,是由管线绝缘程度和电缆温度等共同作用决定的。

2、管线耐久性评估的速度型指标。

构成电气管线的材料,每一个质量因子均有其正常运行时的标准,如主绝缘电阻、护套绝缘电阻、电缆温度、环境温度等,这些标准与管线老化的速度相比较,就形成了评价管线耐久性的速度等级指标。因此,速度型指标的评估,一般用多因素评定法和二级综合评估向量法,对管线的环境条件况和恶化程度进行评估。环境条件指管线使用环境的气候条件,如温度、湿度、有无干湿交替、有害气体浓度、腐蚀性物质含量及锈蚀防护措施等;速度型指标对管线的恶化程度指单位时间内保护层老化的速度,绝缘电阻等因素的影响。

四、总结

对于建筑电气管线耐久性的监测及评估,国家还未出台相关的标准,在评价电气管线耐久性的过程中,涉及到的很多因素既随机又模糊,各指标间有时甚至出现不可预测性和矛盾性,这与我国建筑电气管线耐久性监测评估技术滞后于电线电缆的制造应用技术有很大关系。因此,对耐久性监测及评估体系进行研究,不断提高耐久性监测技术也是从业人员的目标。

作者:方妙锦 陆小锋 朱妙青