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三、自然条件
1、白蚁损伤
白蚁是地下电力电缆的大敌,特别是东南亚和我国南方湿热地区,经常发生白蚁侵蚀电缆塑料护层的事故。白蚁遇到电缆时,除了啃咬之外,还会分泌出蚁酸,严重腐蚀电缆绝缘和护层,导致电缆绝缘性能下降甚至短路。因此,在电缆使用部门制定的敷设规程中,都有关于电缆线路防蚁措施的明文规定。
电缆的防蚁性能试验方法有三种,即国家标准GB2951.38和机械行业标准JB/T10696.9-2011规定的击倒法、群体发和蚁巢法防蚁试验。以往多年来,采用最多的是群体法。但经过多年来电缆蚁害防治经验教训,击倒法和群体法试验,并不能真实地反映电缆在不同环境中的防蚁性能。于是,广东电网公司从2009年起的电力电缆招标中,规定防蚁电缆必须通过蚁巢法试验,电缆试样的被蛀蚀状况必须要达到I级水平。
2、鼠类损伤
鼠类对地下电缆的损害主要是啃咬造成的机械损伤,当电缆护层材料的硬度低于老鼠门齿的硬度时,电缆就很有可能被老鼠啃咬。世界上还没有统一的电缆防鼠试验标准,但各国都有自己制定的试验方法。我国JB/T10696.10-2011规定了大鼠啃咬试验方法。另外,由山东华能线缆有限公司牵头制定的国家标准《防鼠和防蚁电线电缆通则》,已于2016年3月19日召开了编制工作启动会,不久我国即可拥有正式的防鼠防蚁电缆产品标准。
3、霉菌损伤
早在上个世纪50年代末,有些国家就已经规定湿热带地区使用的电器产品应具有防霉性能。我国针对出口到这些地区的电线电缆,制定了相关的湿热带用电线电缆防霉性标准。在我国南方部分地区,由于各年份中气候的湿热程度、延续时间不同、地域以及电线电缆使用环境的差异,直埋电缆霉害程度也不等。
根据有关微生物霉菌繁殖研究报告,霉菌生长的主要条件是温度和湿度。适合霉菌生长的一般温度是15℃~35℃,而最适宜的温度是25℃~30℃,当温度低于0℃或高于40℃时,霉菌实际上停止生长。适合霉菌生长的相对湿度为80%~90%,而当相对湿度超过95%时,是霉菌生长最为旺盛的条件。因此环境温度为30℃±2℃和相对湿度大于95%时,最适合于霉菌大量繁殖。海南岛的湿热气候正好适合于霉菌大量繁殖生长。
如果电缆表面大量生长霉菌,对电缆的性能有较大影响,会引起:电缆表面变色、起麻点、腐烂;绝缘电阻、体积电阻率、介电强度下降,引起漏电,甚至绝缘击穿;绝缘和护套材料分子发生化学降解,材料机械性能明显降低,丧失其保护作用;潮气水分进入电缆内部,引起严重的电气性能故障等。
4、雷电影响
在雷暴发生时,如果线路上使用的避雷器等品质不良或接地保护不妥,落雷会击中避雷器,使线路负荷突然增大产生过电压,导致电缆中产生过电压冲击浪涌,造成电缆绝缘击穿。在我国南方包括海南岛雷雨频繁的地区,电缆线路遭受雷击事故屡见不鲜。
四、化学腐蚀
1、敷设环境化学腐蚀
如果电缆沟内的积水或直埋土壤中含有腐蚀性成分,例如硫酸或硝酸等,电缆表面长期与这些腐蚀性物质接触,会发生严重的化学腐蚀。如果电缆护层被损坏,水分进入电缆后会左右纵向扩散。在某些地区的地下水质和土壤严重受化学污染的情况下,如果电缆路径选择不当,电缆沟构筑不良,回填物腐蚀性太大,都会使电缆绝缘和护套有机材料的分子发生化学降解而导致电缆被腐蚀现象,使电缆绝缘电阻下降,甚至丧失绝缘电阻。
2、酸雨化学腐蚀
对电缆危害严重的化学腐蚀因素,除了敷设环境的水质和土壤状况以外,还有现代酸雨的严重影响。
所谓酸雨,是由于大量燃烧化石燃料(煤炭、石油、天然气)或生物物质燃料,将酸性化合物(如二氧化硫,、二氧化碳和二氧化氮,主要是二氧化硫)排放至空气中,造成降雨中含硫酸、硝酸等酸性物质的现象。酸雨的主要成分是二氧化硫。一般认为,如果雨水的PH值小于5.6,可被认为是酸雨。形成酸雨的主要原因是工厂二氧化硫排放过量造成的。现在,世界上正在实施的"节能减碳"和"节能减排",其目的主要是减少硫化物和碳化物的排放量,以保护清洁的大气环境。
我国已有20多个省市发生酸雨灾害,主要分布在长江以南地区。酸雨不但对农作物、森林、草原、鱼类等造成非常严重的灭绝性危害,而且对金属物品的腐蚀也相当严重,对电线电缆、铁路轨道、船舶车辆、输电线路、桥梁、房屋、机电设备等均会造成严重损害。
四川大学学报曾发表一份研究报告《酸雨作用下酸性土壤酸化过程中铜的腐蚀行为》。实验证明,酸雨会增大铜的腐蚀速率。铜的受腐蚀表面主要是氧化亚铜(Cu2O)和氧化铜(CuO)。
酸雨对直埋电缆的危害途径是:空气中的二氧化硫与雨水反应生成亚硫酸,亚硫酸被氧化成硫酸:
SO2+H2O=H2SO3
2H2SO3+O2=2H2SO4
含有硫酸的雨水,在高气温环境中,从电缆护层破损点或电缆接头处进入电缆,对绝缘层、护层和铜导体都会发生腐蚀作用。硫酸腐蚀电缆护层和绝缘层,使其分子结构发生降解而损坏,使绝缘电阻严重下降,甚至失去绝缘和保护作用。硫酸与铜反应生成蓝色的硫酸铜(CUSO4)结晶体,遇水成为蓝色硫酸铜溶液。。
CU+2H2SO4=CUSO4+SO2↑+2H2O
前几年,土壤腐蚀性大、酸雨重灾区的重庆市某供电部门,就在电缆端部发现了蓝色液体和绝缘层损坏的现象。如果电缆外皮损坏严重,特别是在高温、高湿、强日光的季节,如果发生酸雨,或者土壤中的硫酸含量较大,电缆进水很多,这种蓝色硫酸铜溶液会迅速沿着电缆长度上扩散,直到从电缆破损处和电缆端部溢出。硫酸铜溶液可以导电,渗入绝缘层内后,更曾强了绝缘层的导电性,进而使绝缘层的电阻急剧下降,失去绝缘作用,发生电缆短路事故。
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