布爾臺煤礦電纜腐蝕因素分析及對策

摘 要：本文闡述了電纜腐蝕失效的機理及基本形式，針對腐蝕破壞的各種影響因素，提出了預(yù)防煤礦電纜過早腐蝕的相關(guān)技術(shù)措施，為提高煤礦電纜的使用壽命及供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能提供參考。

關(guān)鍵詞：電纜腐蝕；因素； 技術(shù)措施；

0引言

電纜是煤礦運行必備的供電設(shè)施。在煤礦發(fā)生電纜因地下酸堿土壤、污水浸漬和雜散電流的作用而被腐蝕，致使電纜金屬護層出現(xiàn)麻點、開裂，甚至穿孔而被擊穿的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了煤礦的安全運行。因此，正確分析電纜腐蝕失效的各種形式及影響因素，研究和探索提高電纜使用壽命的技術(shù)途徑，對保障煤礦的供電可靠性乃至安全運行具有現(xiàn)實的意義。

1.電纜腐蝕的基本形式

1.1大氣腐蝕

煤礦大多建在城鎮(zhèn)市郊，這些區(qū)域大氣中含有相當(dāng)數(shù)量的塵埃顆粒物和Cl2、H2S、NH3、NO2等氣體，是產(chǎn)生大氣腐蝕的直接原因。

1.2土壤腐蝕

土壤中含有不同程度的水分及電解質(zhì)，且各處的組分常常差異較大，故可將潮濕土壤視作不均勻的電解液。在土壤與電纜之間會構(gòu)成各種類型的腐蝕電池，促使電纜受到腐蝕。

1.3微生物腐蝕

土在常年潮濕的土壤中，由于微生物的作用，土壤的酸堿度發(fā)生一定的變化，同時，微生物的新陳代謝能夠直接促進陽極區(qū)或陰極區(qū)的電化學(xué)反應(yīng)或削弱金屬表面膜的抗蝕力，為電化學(xué)腐蝕創(chuàng)造必要的條件，直接或間接地促使電纜腐蝕。

1.4雜散電流腐蝕

煤礦及周圍存在電氣機車、電焊機以及利用大地做回路的直流電氣裝置，其中有部分電流因地線和大地的絕緣不良，會從地線的某處流入土壤，這部分漏泄電流在土壤中要尋找電阻小的部位通過，此時埋在附近的電纜就會有電流流進流出，然后再通過土壤流回電源負(fù)極，此過程因電解作用使電纜護套金屬表面失去電子而受到腐蝕。

2.電纜腐蝕因素分析

2.1制造和施工質(zhì)量的影響

電纜金屬護套在制造和施工過程中，由于受到外部沖壓、焊接和拉伸作用而產(chǎn)生固定的或交變的內(nèi)應(yīng)力，電纜在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下將產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞。此外，施工過程中若電纜接頭密封不嚴(yán)，使環(huán)境中的水分及導(dǎo)電介質(zhì)侵入絕緣層也易導(dǎo)致電纜腐蝕。

2.2介質(zhì)pH 值的影響

pH 值是影響電纜腐蝕的重要因素，對于不同的介質(zhì)、不同的金屬，pH 的影響都不一樣。無論pH升高或降低腐蝕程度均會增加。

2.3土壤理化性質(zhì)的影響

⑴土壤結(jié)構(gòu)

土壤的孔隙、透水性及通氣度直接影響電纜的腐蝕過程，如黏土土粒較小以微孔隙為主，粒間孔隙都較小，孔隙中常充盈著水分而通度并不大；土粒較大以大孔隙為主，粒間孔隙都較大，因而透水性較強，對水的毛細(xì)管作用較弱。由于土壤結(jié)構(gòu)和潮濕程度不同，會產(chǎn)生通氣差電池而腐蝕電纜。

⑵含鹽濃度差異

電纜腐蝕程度與土壤的化學(xué)性質(zhì)有直接關(guān)系，介質(zhì)中含鹽濃度不同時，會由于濃差電池的作用而受到腐蝕。在一定范圍內(nèi)，當(dāng)含有活性離子時， 靠近較濃溶液的區(qū)域為陽極，電纜受到腐蝕。土壤所含的可溶性鹽類主要有硝酸鹽、碳酸鹽、氯鹽及硫酸鹽等。

⑶濕度

濕度很小時腐蝕速度不大。隨著含水量的增加，電解液相應(yīng)增多，腐蝕電池的工作回路電阻減小，腐蝕速度增加。當(dāng)濕度達(dá)到10%～25%時，腐蝕速度增加到最大值；當(dāng)濕度增加到25%～40%時，腐蝕速度反而降低；當(dāng)濕度>40%時，腐蝕速度則急劇降低，這是因為土壤已形成連續(xù)的飽和濕土層，完全阻隔了空氣向電纜表面擴散。

⑷電阻系數(shù)

土壤電阻系數(shù)與電纜腐蝕有密切關(guān)系，土壤電阻系數(shù)小的地段易引起電纜腐蝕。如顆粒大、含砂石多、含水分及鹽分少的土壤，其電阻系數(shù)一般比較大，腐蝕性較小。黏土和含有機質(zhì)、鹽分、腐殖質(zhì)多的土壤，其系數(shù)一般比較小，腐蝕性較大。

3.煤礦電纜防蝕技術(shù)措施

3.1改進電纜護層結(jié)構(gòu)和材料

電纜護層材料可選用彈性塑料，這類材料有熱塑性塑料（聚乙烯、聚氯乙烯、交聯(lián)聚乙烯等）及合成橡膠（丁基橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠等）2 種，其中以熱塑性塑料用得較多，尤其是聚乙烯作為電纜的防蝕層已成為最常用的材料。護層結(jié)構(gòu)有繞包護套型及綜合護套型。目前不少國家普遍采用塑料綜合護套電纜，這種結(jié)構(gòu)具有良好的防蝕性能。

3.2表面防蝕處理

在電纜表面提供一個干燥的永久涂層。有機防蝕護層是一種耐蝕涂料，主要用于防止工業(yè)大氣腐蝕及弱腐蝕性的土壤及水對電纜的腐蝕，亦可防止因天氣和空氣污染因素對電纜的腐蝕。常用的涂料種類有瀝青、過氯乙烯及瀝青環(huán)氧樹脂等。國外采用玻璃纖維與瀝青環(huán)氧樹脂涂料結(jié)合使用，涂裝在地下電纜或埋設(shè)管的外層，厚度為0.25～1.5 mm，防蝕效果很好。此外，可采用一種在金屬護套表面形成一個抗蝕鍍層的方法，使電纜與外界環(huán)境有效隔離。

3.3保障電纜敷設(shè)質(zhì)量規(guī)范電纜溝施工標(biāo)準(zhǔn)

在設(shè)計電纜敷設(shè)線路時，應(yīng)收集線路經(jīng)過區(qū)域的土壤資料，調(diào)查、分析、判斷土壤和地下水的侵蝕程度，盡量選擇無腐蝕性的地帶進行敷設(shè)。在含有酸、堿等化學(xué)物質(zhì)的土壤中或者敷設(shè)地點附近含有這些物質(zhì)時，應(yīng)加強電纜的外層保護，如將電纜穿在耐腐蝕的管道中與土壤隔離，或者采用電纜溝、電纜構(gòu)架等方式敷設(shè)。電纜溝的施工要求包括：

⑴電纜溝要求地面平整，有坡度，無積水，無雜物。

⑵電纜必須放在電纜支架上，要求排放整齊，綁扎固定，電纜表面清潔無積塵。

⑶入變電所的電纜溝必須設(shè)置防火隔墻并封堵，變電所高壓柜進出線及穿墻電纜兩側(cè)必須粉刷防火涂料。

⑷電纜溝道、電纜支架完整、牢固。

⑸電纜溝蓋板嚴(yán)密，以防塵土和雜物掉落。

⑺電纜溝應(yīng)有良好的通風(fēng)，排水口設(shè)施，如積水難以排除的部位，打滲水坑。

⑻與重型車輛行車路面有交叉的電纜溝必須穿管處理并設(shè)有標(biāo)示牌。

⑼變電所內(nèi)電纜溝每10米處及轉(zhuǎn)彎處應(yīng)放置鼠藥或其他防鼠器具。

3.4減少雜散電流影響

為防止電纜敷設(shè)附近雜散電流對其電解腐蝕，減少流向電纜的雜散電流，凡是電纜金屬護層與大件金屬物體接近的地點都必須有電氣絕緣。當(dāng)電纜與電車軌道平行敷設(shè)時，二者距離應(yīng)>2 m，若不能保持這一距離，電纜則應(yīng)穿在絕緣管中敷設(shè)。在雜散電流密集點應(yīng)增設(shè)排流裝置，并使電纜鎧裝上任何部位的電位不超過周圍土壤電位1 V 以上。加強電車軌道與大地之間的絕緣，以限制鋼軌漏電。

3.5電纜故障測試

電力電纜腐蝕過程中阻抗特性指標(biāo)將發(fā)生變化，而利用電纜測試技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)電纜腐蝕跡象和破壞點。電纜測試技術(shù)采用的是時域反射（TDR）原理，即對電纜發(fā)射一電脈沖，將電脈沖的發(fā)射和反射的變化以時域形式計算出故障距離，通過波形圖的分析可以早期判別電纜腐蝕的發(fā)生。目前常用的測試技術(shù)有電橋法、低壓脈沖法和沖擊高壓閃絡(luò)法。

4.結(jié)論

本文闡述了電纜腐蝕的基本形式，并分析了電纜腐蝕的主要原因，從護層結(jié)構(gòu)與材料選擇、表面防蝕、電纜敷設(shè)與規(guī)范電纜溝施工、減少雜散電流及電纜故障測試等方面，采取措施，提高電纜的使用壽命，保證供電可靠性。

參考文獻：

[1]沈華東. 煤礦電纜腐蝕因素分析及對策[J]. 煤礦機械，2014，35（01）：173-175.

[2]武剛. 礦用電纜腐蝕原因分析及其對策措施[J]. 能源技術(shù)與管理，2016，41（06）：149-150.

[3]上官鋒. 煤礦井下電纜故障原因分析及預(yù)防技術(shù)[J]. 山東煤炭科技，2011（05）：54-56.

[4]林敏順. 煤礦井下高壓鎧裝電纜絕緣管理[J]. 設(shè)備管理與維修，1997（03）：17-18.

作者簡介：

宋愛柱（1973.05）性別：男 籍貫：河北省邯鄲市 學(xué)歷：高中，畢業(yè)于邯鄲一中職稱：無職稱 研究方向：煤炭方面.