高压电缆进水快速修复技术

赵和凡

（冀中能源峰峰集团有限公司，河北 邯郸 056500）

一、引言

随着煤矿采掘机械化率不断提高，矿井开采广泛应用电能，电缆是其输电的主要手段。因此，如何使用维护电缆对煤矿安全生产有着重要的作用。由于煤矿开采深度不断加深，矿山企业面临的水患威胁也越来越大。当矿井淹井后，如何快速恢复供电是很现实的问题。

二、交联聚乙烯电力电缆

1.电缆特性

交联聚乙烯电力电缆是指电缆的绝缘层采用将线性分子结构的聚乙烯（PE）材料通过特定的加工方式，形成网状分线结构的交联聚乙烯电力电缆。其允许长期工作温度为90℃，短路允许温度到250℃，在保持其原有优良电气性能的前提下，大大地提高了使用性能。

交联聚乙烯电力电缆是新型电缆，具有优良的介电性能，耐热良好,比聚氯乙烯电缆、聚乙烯电缆都高，不仅在电气、热机械、耐化学腐蚀方面性能优良，而且具有重量轻、终端结构简单、安装敷设方便、使用中不受高度落差限制、无漏油引发火灾危险等优点，因此在工矿企业中得到了广泛应用。

2.电缆受潮的因素

电缆在储藏、运输、敷设过程中难免受潮，特别是在井下湿度比较大，在施工中稍有不慎，如电缆外皮受损、端部防潮封头处理不良、存放时间太长等，都会使之受潮。

3.电缆受潮的危害

交联聚乙烯电力电缆进水受潮分为线芯进水受潮和缓冲层进水受潮。电缆线芯进水受潮，水分子会被电缆高聚物材料吸收、吸附或扩散，将导致其体积电阻、表面电阻和击穿场强下降。在高电压作用下，产生领结形式发散性气隙，出现“水树枝”现象。“水树枝”现象将造成交联聚乙烯电缆局部应力增加，在高温作用下出现明显氧化、电缆导电性增加，最终导致电缆热击穿。在低温下，“水树枝”现象经过长时间氧化作用，会逐渐转换为“电树”现象，对电缆造成严重破坏。缓冲层主要由半导电黏合剂、高速膨胀吸水树脂和半导电聚合膨松材料组成，能起到阻水和机械缓冲作用。当电缆进水受潮时，遇水后膨胀成为晶体状，长期运行也会诱发“水树枝”现象产生，进而引发电缆护套受损。

4.电缆受潮的修复技术

（1）气体压入法：干燥空气压入除湿法、氮气压入除湿法。

（2）真空析出法：真空泵析出法、高压气流析出法。

（3）加热蒸发法：加热空气输入法、低压大电流加热法。

（4）修复液注入法：硅氧烷修复液。

三、井筒高压电缆修复技术实践

梧桐庄矿井筒动力电缆为交联聚乙烯铠装电缆，型号MYJV42-185mm26/10kV、外径76mm、长1200米/根，数量18条。发生故障为电缆接头和线芯进水接地，井底切开电缆后，护套和线芯断面连续淋水。根据进水电缆的规格型号，制定出如下综合修复技术方案（图1）。

图1

1.自然控水

将井底和地面端的电缆头切开，利用井筒中垂直电缆的水的重力，将大量的存水自然控出。

2.压水通气、热风干燥

在地面端口安装压风适配器，并与过滤器、干燥器、加温器及压缩机连接。先用空压机向在地面端口适配器输送经过精滤的0.3MPa空气，电缆实际长度1000m，加压3h后，井下端头有水滴溢出端头线芯。

3.氮气除湿、干燥（图1）

充氮过程：通过减压阀来控制氮气输出的压力，压力要选择适当，一般在0.035MPa。在另一端观察出水情况，如果未发现有水出来，可将充入气体的压力适当提高，直至发现水分为止。然后停止供气，持真空1h，重复循环直至看不到水分。

4.通电加热、负压吸空

电力电缆受潮后用1台大电流发生器对其进行加热干燥处理，以提高电缆的绝缘电阻。工作时电压应降低至60～70V。电抗器起限流和调节焊接电流的作用，改变电抗器的电抗就可以调节电流。可利用交流电焊机的这种特性，用普通交流电焊机的低压输出来替代大电流发生器。

首先对施工中受损的高压电力电缆的外观进行检查，查看外皮有无损伤，如果电力电缆破损，应立即将电力电缆的外皮作好绝缘处理。

5.压注干燥液

压力注入电缆修复液是一项电介质绝缘提高技术，通过向水树老化XLPE电缆内部注入特制的修复液，使其由线芯缝隙渗入绝缘层中，利用其与水树通道内水的反应，消耗水分子，生成介电性能良好的有机聚合物，将水树通道填充，达到修复的绝缘目的。有数据表明，该技术最好可延长电缆使用寿命达 40年。

由于梧桐庄矿快速恢复生产的要求，压力注入电缆修复液技术在项目的第一期工程暂不实施，待供电系统恢复正常后，在项目第二期安排具体实施。

6.检测技术指标

（1）直流泄漏。在电力电缆的一相上施加电缆额定工作电压5倍的试验电压，其它相均同时与外皮一起短路连接并接地，测量出电力电缆在直接耐压过程中于0.25倍、0.5倍、0.75倍、1.0倍试验电压下各相停留1min、5min、10min时读取的泄漏电流值，记录读取的数据并列出表格、比较各相间、各时间的泄漏电流值，注意在每完成一相泄漏电流值的测量后，一定要进行放电接地，而且接地时间不应少于2min。如遇到测量时相间不平衡系数大于2、同时泄漏电流值比前一次有明显增大、泄漏电流上下波动很大、泄漏电流随试验电压增加而急剧上升、或随时间延长而有上升现象时，说明电力电缆存在着缺陷，不能投入使用，必须处理。

（2）吸收比。在测量电力电缆芯线吸收比时一般用2500V兆欧表，将电力电缆的一相接兆欧表的输出火线上，其他相均同电缆外皮连接并且接地，测量出电力电缆在15s和60s时的绝缘电阻值。用15s时的绝缘电阻值与60s时的绝缘电阻值相比较，这个比值就称为吸收比，其值的大小直接反映此电力电缆的受潮程度。

比值越大，电缆受潮程度越大；比值越小，电缆受潮程度也就越小。当这个比值大于1.3时，就说明这条电缆已受潮比较严重，不能投入运行，必须经过干燥处理后才能使用。

7.封堵端头

电缆干燥结束测试合格后，及时将电缆端头用堵水接头或堵水终端进行防水封堵，也可用电缆防水封帽封堵。

四、结语

井下和矿山电缆用量大，成本高，电缆受潮的修复技术可降低煤矿系统成本和减少不安全因素。