本文转载自【南方电缆网】

[摘要]通过对一起"奇怪"低压电缆故障的分析﹐应用"涡流"理论对其解释﹐并提出如何避免"涡流"对电缆设备的危害。

关键词﹕电缆﹑涡流﹑交变磁场

某小区的低压供电电缆在投运仅仅15天后﹐其中一栋家属楼的配电柜就发生了起火冒烟现象﹐浓烟是从配电柜下面的保护管里散发出的﹐伴随着一股烧焦烤糊的气味﹐这个保护管为近似直角弧度的钢管﹐长6m。把敷设在钢管内部的6m电缆抽出﹐发现钢管以外的电缆全都完好﹐而钢管内部的电缆外护套大部分烧熔粘结﹐进一步对电缆解剖﹐发现电缆的内护套﹑绝缘层烧糊情况却不是很严重。如图1所示。

奇怪的是敷设在钢管内的其中一段电缆却基本完好﹐如图2所示﹐此段电缆长约1.5m﹐而此段所处的位置正好位于钢管的直角拐弯处﹐同样是处于钢管内敷设﹐烧毁的程度却相差很大。而另一个奇怪的现象是从解剖结果来看﹐外护套严重烧焦﹐甚至脱落﹐而内护套﹑绝缘层烧毁的情况不是很严重﹐看来烧毁电缆的热源是从外向里传递﹐并不是通用电缆过流线芯发热引起的原因﹐但是这个热源又是什呢?

这条电缆长约120m﹐型号为VV22一1kV一4×l20mm2﹐从低压配电室送出﹐直埋敷设﹐进入家属楼的配电柜时为穿管敷设。

首先电缆被烧毁到这个程度﹐热源来自哪里?电缆受损处没有热力管道﹐这个热能肯定是来自电流的"热效应"﹐而如此大的"热能"将电缆外护套烧焦﹐"涡流"的可能性最大﹐因为涡流生热是由导体本身发热生成的﹐不需要借助于其它媒质来传递。涡流是一种电磁感应现象﹐即就是块状的金属放在变化的磁场中﹐金属块中将生成感应电流﹐这种电流在金属块内自成闭合回路﹐形成涡电流﹐由于整块金属的电阻很小﹐所以涡流常常很强﹐这将使金属块大量发热。生成涡流的前提是必须要有交变磁场﹐我们知道当导体中通过交变电流﹐在其周围就会生成交变磁场。对该电缆而言﹐属于带铠装的三相四线制电缆﹐因三相四线电缆通过电流时﹐3根火线流经的电流相互作用后的矢量和与零线电流相平衡﹐被钢铠所包围的交流电流矢量和ΣI =0﹐钢管和钢铠中均无交变磁通通过﹐所以不会有涡流效应。因此﹐只有当电缆发生故障﹐绝缘损坏时﹐钢铠上流经故障电流﹐也就是说电缆对外表现的电流矢量和ΣI不等于零﹐必定在钢管中有交变磁通通过﹐也就生成了涡流﹐从而使钢管严重发热﹐对电缆进行由外向内的热力作用﹐烧焦外护套﹐进一步造成绝缘的粘结。

同时由于电缆在拐弯处时﹐流经钢铠上的电流形成的磁力线方向发生了改变﹐磁力线在此处的分布不是很密集﹐而是比较疏散﹐造成磁通的变化率很小﹐钢管在此处生成的涡流很小﹐散发的热能对电缆的损伤比较轻微﹐造成钢管内部电缆烧毁的程度不同。

经过现场进一步的排查分析﹐发现在离配电箱10m处的草坪下面﹐电缆一相接地﹐接地电阻为1kΩ﹐故障点有明显的挖伤痕迹﹐而配电箱的保护装置设置有误没有动作﹐从而出现了这起因"涡流"造成的奇怪现象。

通过对这起事故的分析﹐使我们更加认识到"涡流"的危害性﹐为了在以后工作中避免"涡流"对电缆造成损坏﹐在电缆施工中﹐我们应正确应用"涡流"有关的基本知识﹐如"单芯电缆敷设时不允许穿入钢管等铁磁性物体中"﹑"不允许将三芯铠装电缆当单芯交流铠装电缆使用"﹑"单芯电缆在安装时不允许穿过闭合的铁磁性支持物﹐如不能使用铁包箍"﹑"一般情况下﹐单芯电缆不允许两端直接接地"等﹐确保施工质量和电缆设备的安全。