建筑電氣管線耐久性監(jiān)測(cè)及評(píng)估研究

文/方妙錦、陸小鋒、朱妙青 浙江 紹興

一、影響建筑電氣管線耐久性的因素分析

1、管線材料物理、化學(xué)性質(zhì)等變化對(duì)耐久性的影響。建筑電氣管線在建筑物中四通八達(dá)，縱橫交錯(cuò)，電線電纜的絕緣性能對(duì)建筑電氣以及整個(gè)建筑物體的全壽命周期都產(chǎn)生很大影響。電氣管線的絕緣損壞時(shí)，可能導(dǎo)致火災(zāi)、電氣設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果，甚至造成重大人員傷亡事故，必須予以重視。

2、氣候、環(huán)境變化對(duì)管線耐久性的影響。我國地大物博，幅員遼闊，南北氣候差異非常大，各種氣候條件使的建筑電氣管線的耐久性也受到不同程度的影響，如受熱、凍融破壞、電場(chǎng)作用、化學(xué)腐蝕等引起絕緣層老化現(xiàn)象。絕緣層老化主要表現(xiàn)為絕緣電阻下降、介質(zhì)損耗增大等，一些氣候、環(huán)境因素對(duì)絕緣材料的影響，一種是可逆的，如受潮后，經(jīng)過干燥處理可以使管線材料恢復(fù)原有特性，另一種是不可逆的，如絕緣材料的熱老化、機(jī)械老化、電壓老化等。長期的實(shí)踐表明，熱老化與溫度的關(guān)系，溫度越高，對(duì)材料的絕緣要求也越高，相同材料的耐久性指數(shù)則會(huì)下降。機(jī)械老化主要是絕緣材料在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生的缺陷，并且缺陷隨時(shí)間的推移逐漸擴(kuò)大，引起局部放電，也成為電-機(jī)械擊穿現(xiàn)象。

3、管線敷設(shè)方式對(duì)管線耐久性的影響。建筑電氣管線敷設(shè)也是影響耐久性的一個(gè)因素，管的敷設(shè)能起到對(duì)電線電纜的保護(hù)作用，避免線路受到外力因素的破壞。穿管敷設(shè)有明敷和暗敷，暗敷包括埋墻、埋地和埋樓板，現(xiàn)在的建筑電氣管線大部分是穿管暗敷，只有在電氣豎井或地下室配電房的電纜溝內(nèi)，電纜才可能是不穿管敷設(shè)在空氣中。

二、建筑電氣管線耐久性監(jiān)測(cè)方法

1、直流分量監(jiān)測(cè)法。要闡述直流分量監(jiān)測(cè)法，首先要引入一個(gè)概念，就是水樹枝現(xiàn)象。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，是由于水分侵入電纜后，受到電場(chǎng)的作用，并由于電場(chǎng)強(qiáng)度不均勻和電應(yīng)力集中，因此形成水樹枝現(xiàn)象，進(jìn)一步了解水樹枝現(xiàn)象，可以對(duì)交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣狀態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)診斷。直流分量監(jiān)測(cè)法就是通過監(jiān)測(cè)水樹枝的整流作用及其在電纜導(dǎo)體和屏蔽層之間產(chǎn)生的直流電流的大小和極性關(guān)系，從而判斷電氣管線的絕緣性能。

2、直流疊加監(jiān)測(cè)法。直流疊加監(jiān)測(cè)法的基本原理是，將直流電源加在接地電壓互感器的某處，形成直流電壓與電纜絕緣交流電壓的疊加，從而測(cè)量出直流泄露的電流值，通過公式換算，用絕緣電阻來表示。這一方法是在帶電的高壓電纜上加入一個(gè)50伏的直流電壓，讀取流過電纜絕緣層的泄露電流，然后計(jì)算電纜的絕緣電阻，根據(jù)絕緣電阻來判斷電纜的老化情況。直流疊加法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑電氣管線的連續(xù)監(jiān)測(cè)，并且根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)電纜壽命曲線預(yù)測(cè)進(jìn)行即時(shí)更新，由絕緣電阻的變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)電纜的運(yùn)行情況，做出耐久性評(píng)價(jià)。

3、精度改善監(jiān)測(cè)法。由于上述兩種檢測(cè)法在精度方面都存在缺陷，如電纜老化會(huì)使電纜屏蔽層產(chǎn)生化學(xué)電動(dòng)勢(shì)電壓，對(duì)直流分量監(jiān)測(cè)法影響較大；當(dāng)接地電壓互感器加低壓直流電壓時(shí)，對(duì)于直流疊加監(jiān)測(cè)法來說，由于正負(fù)抵消的原理，單向雜散干擾電流對(duì)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。為了消除這些影響，采用精度改善監(jiān)測(cè)法，提高儀器的測(cè)量精度，并且從測(cè)量數(shù)據(jù)入手，使數(shù)據(jù)處理結(jié)果更為精確，以保證在線數(shù)據(jù)測(cè)量特征對(duì)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性的判別。

4、其他在線監(jiān)測(cè)法。還有其他幾種在線監(jiān)測(cè)方法，如局部放電法，tg＆法等。局部放電法的特點(diǎn)是能檢測(cè)出建筑電氣管線有缺陷的地方發(fā)生局部放電現(xiàn)象，在理論上可以在線監(jiān)測(cè)，但由于干擾因素較多，實(shí)際中在線監(jiān)測(cè)困難較大。tg＆法的特點(diǎn)是在運(yùn)行電壓下能檢測(cè)電氣管路劣化程度，應(yīng)用較多，但需要特殊的在線監(jiān)測(cè)儀器。每種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，做到相互配合和彌補(bǔ)，以此來為電纜絕緣老化等問題的評(píng)估提供依據(jù)。

三、建筑電氣管線耐久性評(píng)估研究

1、管線耐久性評(píng)估的程度型指標(biāo)。對(duì)于建筑電氣管線耐久性的評(píng)價(jià)，涉及到很多因素，而這些因素具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，彼此相互作用和關(guān)聯(lián)，各因素變化對(duì)管線耐久性的影響，不能用精確的數(shù)量來表述，只能是模糊的概念描述。因此，程度型指標(biāo)的評(píng)估，一般用專家分析法和隸屬度分析法，對(duì)管線的外觀情況和惡化程度進(jìn)行評(píng)估。外觀情況指管線裂縫的寬度，有無發(fā)黃、斑駁、剝落的情況，有無腐蝕情況等；程度型指標(biāo)對(duì)管線惡化程度指管線的老化程度，是由管線絕緣程度和電纜溫度等共同作用決定的。

2、管線耐久性評(píng)估的速度型指標(biāo)。構(gòu)成電氣管線的材料，每一個(gè)質(zhì)量因子均有其正常運(yùn)行時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，如主絕緣電阻、護(hù)套絕緣電阻、電纜溫度、環(huán)境溫度等，這些標(biāo)準(zhǔn)與管線老化的速度相比較，就形成了評(píng)價(jià)管線耐久性的速度等級(jí)指標(biāo)。因此，速度型指標(biāo)的評(píng)估，一般用多因素評(píng)定法和二級(jí)綜合評(píng)估向量法，對(duì)管線的環(huán)境條件況和惡化程度進(jìn)行評(píng)估。環(huán)境條件指管線使用環(huán)境的氣候條件，如溫度、濕度、有無干濕交替、有害氣體濃度、腐蝕性物質(zhì)含量及銹蝕防護(hù)措施等；速度型指標(biāo)對(duì)管線的惡化程度指單位時(shí)間內(nèi)保護(hù)層老化的速度，絕緣電阻等因素的影響。

四、總結(jié)

對(duì)于建筑電氣管線耐久性的監(jiān)測(cè)及評(píng)估，國家還未出臺(tái)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，在評(píng)價(jià)電氣管線耐久性的過程中，涉及到的很多因素既隨機(jī)又模糊，各指標(biāo)間有時(shí)甚至出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)性和矛盾性，這與我國建筑電氣管線耐久性監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)滯后于電線電纜的制造應(yīng)用技術(shù)有很大關(guān)系。因此，對(duì)耐久性監(jiān)測(cè)及評(píng)估體系進(jìn)行研究，不斷提高耐久性監(jiān)測(cè)技術(shù)也是從業(yè)人員的目標(biāo)。

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