煤(méi)礦井下生產環(huán)境惡劣和工作狀況不穩定,工作麵長,負荷波動大。電纜長期受到高電壓、強電(diàn)場的作用,加(jiā)之井下空氣潮濕、散(sàn)熱條件差,工人經常拖動電纜,這些都(dōu)會使電纜絕(jué)緣層劣(liè)化(huà),導致絕緣強度下降,損耗增大,甚至(zhì)引發(fā)嚴重的供(gòng)電事故(gù)。國內外學者和研究人員經過多年分析總結,將常見的電纜絕緣故障原因分為機械損傷、絕緣老化變質、過負荷、絕緣受潮和過電壓。
1、外力機械損傷
分析近幾年的運行統計數據可知,因機械(xiè)損傷(shāng)造成的(de)電纜故障差不多占供電事故的一半以上。主要表現為:電纜敷設安裝時施工不規範,固(gù)定不牢固;井(jǐng)下工人經常拖動電纜;車輛輾壓(yā),地麵沉降及振動等原因。如果損傷較輕,需要幾個月甚至幾年才可能使受損(sǔn)部位發生擊(jī)穿。如果破壞嚴重則會直接引發(fā)短路故障影(yǐng)響煤礦的安全生產。
2、絕緣(yuán)老化(huà)變質
電纜長期運行過程中,在高電壓、強電磁場的作用下,絕緣介質內(nèi)部氣隙發生電離,產生臭氧、硝鼓等酸(suān)性化學成分,腐蝕(shí)絕緣介質,使得(dé)絕緣性能大大下降。電(diàn)磁(cí)場的熱效應和機(jī)械作用,也會使絕緣(yuán)介質發生物理老化。除此之外(wài),電纜敷設區(qū)的酸堿化學成分也會腐蝕(shí)電纜的外護套、鎧裝等(děng)保護層,使(shǐ)其絕緣性能降低。電纜(lǎn)絕(jué)緣層的老化是不(bú)可避免的。一般來說,電纜的預期壽命基本能達到10^7h以上。據統計(jì),絕緣老化故障率約為1/5,通常發生在電纜使用壽命(mìng)的後期(約25年後)。
3、過(guò)負荷
電(diàn)纜長(zhǎng)期處於過負荷運行狀態(tài),由於電流的熱效(xiào)應、電荷的(de)集膚效(xiào)應、鋼鎧的渦流損耗和(hé)絕緣介質損耗等原因,再加之電纜(lǎn)安裝密集、通風不良等因(yīn)素(sù),使得(dé)電纜溫度升高,加速絕緣層發生碳化等(děng)物理性變化,久(jiǔ)而久之造成(chéng)絕緣擊穿,引發火災。
4、絕緣受潮
絕緣受潮不僅(jǐn)與電纜所處環境條件有關,而且(qiě)與電纜接頭等附件的製作工藝密切相關。煤礦井下通風條件欠佳,空氣潮濕,如果電纜接頭密封不良,或者電纜本(běn)身存在氣隙、裂紋等質量缺陷,空氣中(zhōng)的水(shuǐ)分就會進入到電纜絕緣內部,在電場的作用下,發展形成水樹枝,逐漸損壞電纜的絕緣介質,使得絕緣性能下降。
5、過電壓
過電壓主要指大氣過電壓、操作過電壓和係統內部過電壓,電纜絕緣層本身存在的缺陷(xiàn)在過電(diàn)壓的作用下會發(fā)生擊穿造成電纜事故。