導線是電機產(chǎn)品的重要組成部分,尤其是對于大功率、高電壓的產(chǎn)品,導線的選擇和保護更為重要。廣義來說,導線由導體和絕緣體組成,是一個相對簡單的項目。但是,從需求和合規(guī)性的分析來看,滿足不同工作條件的需求并不是一件簡單的事情。最直接的要求是導體的材料和直徑能滿足載流要求,絕緣層的電氣強度、耐老化和耐腐蝕性能能滿足要求。因此,電機產(chǎn)品引線的選擇應結合產(chǎn)品本身和實際工況進行考慮。
對于電機產(chǎn)品,不同電壓產(chǎn)品應選擇不同公差等級的引線。最直觀的對比就是高壓電機和低壓電機使用的引線的區(qū)別。顯然,高壓電機的引線絕緣層要厚得多。
在實際生產(chǎn)、加工和使用過程中,電機的導線會受到一定程度的損壞,如導線的絕緣皮損壞,導線被壓縮后導體部分斷裂,一些導體在連接過程中沒有得到充分利用。我們要強調(diào)的是,導線的任何損壞都有可能對電機造成傷害,導線應該是電機制造商和用戶的重點保護對象。
絕緣應潮濕。這種情況也很常見,通常發(fā)生在直埋或排氣管中的電纜接頭處。比如不合格的電纜接頭和潮濕氣候下制作的接頭,會造成水或水蒸氣進入接頭,在長時間的電場作用下形成水樹枝(本文詳細介紹),逐漸破壞電纜的絕緣強度,造成故障。
外部損壞。根據(jù)近年來的運行分析,特別是經(jīng)濟高速發(fā)展的海浦東,相當一部分電纜故障是由機械損壞造成的。比如安裝時施工不規(guī)范,容易造成機械損傷;在直埋電纜上進行土木工程施工,在運行中容易損壞電纜。有的時候,如果損壞不嚴重,需要幾個月甚至幾年的時間才能使受損部位完全突破形成故障;有時,如果損壞嚴重,可能會發(fā)生短路故障,直接影響安全生產(chǎn)。
長期低過載運行。過載運行時,由于電流的熱效應,當負載電流通過電纜時,必然會引起導體發(fā)熱。同時,電荷的趨膚效應、鋼裝甲的渦流損耗和介質(zhì)損耗也會產(chǎn)生額外的熱量,使電纜的溫度升高。長期超負荷運行時,溫度過高會加速絕緣老化,甚至絕緣會擊穿。特別是在炎熱的夏季,電纜的溫升往往會導致電纜的弱絕緣先擊穿,因此夏季電纜故障較多。
化學腐蝕。電纜直接埋在有酸堿效應的區(qū)域時,電纜的鎧裝、鉛皮或外保護層經(jīng)常被腐蝕,保護層長期遭受化學腐蝕或電解腐蝕,導致保護層失效,絕緣降低,電纜失效。
環(huán)境和溫度。電纜所處的外部環(huán)境和熱源也會導致電纜溫度過高,絕緣擊穿,甚至爆炸起火。
電纜接頭故障。電纜接頭是電纜線路中最薄弱的環(huán)節(jié),經(jīng)常會發(fā)生由人員直接失誤造成的電纜接頭故障。在制作電纜接頭的過程中,如果有一些原有的網(wǎng),如接頭壓接松動、發(fā)熱不足等,電纜頭的絕緣會降低,從而導致事故的發(fā)生。
在高電場強度的作用下,絕緣某一區(qū)域形成的枝晶被局部破壞。在電場的持續(xù)作用下,樹枝狀微通道沿電場方向貫穿整個絕緣。它通常決定絕緣壽命
主要因素。雷電是人們最早熟悉的樹枝化擊穿。后來在含有空氣隙的固體絕緣中和油浸紙絕緣中也發(fā)現(xiàn)樹枝化擊穿。樹枝都是起始于絕緣中電場集中的地方。在干燥介質(zhì)中,引發(fā)和發(fā)展主要是電場強度的作用,稱為電樹枝。脈沖電壓和接地短路也能產(chǎn)生電樹枝。在潮濕的介質(zhì)中,在電場強度比較低的條件下,經(jīng)過電場的長時期作用也能產(chǎn)生樹枝,在樹枝的擴展過程觀測不到放電,稱為水樹枝。如果介質(zhì)中含有雜質(zhì)和水分或化學溶液進入介質(zhì)中,在低電場的長期作用下,產(chǎn)生有顏色的樹枝,稱為電化學樹枝。因為水樹枝和電化學樹枝的引發(fā)機理相似,習慣上也可統(tǒng)稱為水樹枝。
電樹枝的通道是空心的,直徑約為10微米,在透明固體中可用顯微鏡觀測其形狀和長度,輪廓清晰。圖中所示為高能電子注入有機玻璃,接地短路形成的電樹枝。而水樹枝的光學觀測是非常模糊的,沒有分枝,它是由微小的水滴及連接它們的水絲組成。當水分跑出之后樹枝消失,浸水之后又能重現(xiàn)。電化學樹枝根據(jù)介質(zhì)中滲入的化學成份可出現(xiàn)各種顏色。有些水樹枝是生長在一個核心上的,當核心分別含有鐵、鋁和硫時,電化學樹枝的顏色分別是褐棕色、藍色和綠色。
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