控制电缆霉变研究及处理措施

引言

控制电缆所处环境复杂,具有阴暗潮湿、通风效果差等特点。随着使用时间的增加,架设在桥架上的控制电缆会出现霉变的迹象,尤其是在空气湿度较大、通风效果差的位置,霉变更为明显。电缆表面长霉后,不仅影响其表观质量,还会减弱绝缘材料的介电强度,甚至出现电击穿,由此诱发严重的安全事故。

因此,以科学的方法诊断电缆霉变现象,评估该部分电缆的性能,并采用合理的方法进行处理至关重要,本文将就此加以探讨。

1长霉对控制电缆造成的不良影响

1.1长霉对无护套绝缘电线电缆的不良影响

(1）影响产品外观,使其表面变色,擦净后在霉菌生长区域留下痕迹。

(2）影响表面绝缘电阻,有漏电的可能。

(3）影响体积电阻率。

(4）最严重的情况下,会降低介电强度,可能发生电击穿,虽然概率很低。

(5）不排除影响机械性能的可能,但可以肯定的是,要发展到材料的机械性能明显降低并产生严重危害,时限必然大大超过前几种现象。

1.2长霉对有护套绝缘电线电缆的不良影响

从理化性能和电气性能的变化现象来看与无护套电缆相似,若将电缆表面蔓延的霉菌擦干净,且电缆在以后的敷设和运行中,护套不再生长霉菌,则从本质上来说,其对电线电缆的长期使用影响不大,但护套表面会留下生长过霉菌的痕迹[1]。另外,采用改性控制电缆霉变制剂制作的控制电缆,在湿热及高电场、高磁场等特殊环境下长时间运行没有发生明显的霉变,绝缘未受到明显影响,使用寿命得到了有效延长。

2长霉电缆的检测及诱因分析

2.1霉菌检测

电缆霉变情况如图1、图2所示,可以发现,电缆上呈现出较多0.5～1cm的白色霉菌,形态分布方面以片状为主,局部掺杂部分斑点状。部分电缆的霉菌生长能力较强,影响范围较大。电缆长霉的区域普遍存在空气流通效果差、湿度大的特点,电缆表面呈潮湿状态,而反观未长霉电缆的区域,则以干燥状态为主。

图1廊道.长霉电缆现场图

图2厂房B长霉电缆现场图

以廊道A(电缆长霉严重）、厂房B(电缆长霉程度轻微）两处为例,对电缆的霉菌、周边的空气、积尘、积水取样,安排检测,结果显示共存在包含黄曲霉、黑曲霉在内的7种霉菌,均为常见污染菌。

从数量方面来看,廊道A的霉菌总量较多,相比之下,长霉程度轻微的厂房B仅存在少量的霉菌:中层、下层电缆桥架的空气样品检测结果显示,该处霉菌较多,笔者认为该现象与霉菌孢子沉降积累有关。

通过对电缆表面霉菌的分析可知,廊道A、厂房B两处电缆表面霉菌分别达到260'FU/cm2、95'FU/cm2,显然具有前者污染重、后者污染轻的特点。此外,环境积尘检测结果显示,各部分样品的积尘中均有霉菌及其孢子,且含量较大,相比之下又以廊道A电缆桥架处最为明显,该部位积尘中的霉菌量明显偏高,达到335'FU/g,厂房B虽然存在霉菌,但有所减少,为102'FU/g。对于环境积水的检测,结果显示其中虽然存在霉菌,但总量相对较少,保持在合理区间内。

由此可见,廊道A周边环境中霉菌较多,大量分布在空气和积尘中:而厂房B虽然也存在部分霉菌,但相对较少。进而得知,在导致电缆霉菌污染的各类因素中,环境因素占据的比重较大。

2.2长霉诱因

电缆长霉现象的出现与其材料特性、周边环境均有密切关联。电缆生产过程中会掺入包含炭黑、碳酸钙在内的多类添加剂,而这些添加剂对霉菌的生长有促进作用。目前市场上应用较为广泛的无卤低烟阻燃护套,其中填充了丰富的氢氧化物和硬脂酸,给霉菌的产生创造了条件。霉菌是否生长一定程度上还取决于周边环境,例如温度、湿度、气流,通常在湿度较大的环境中容易出现霉菌。长霉区域的分布有其特定的规律,通常集中在地表以下。部分地表和墙体存在积水,通道也偏潮湿,该处的相对湿度较大:通风口布设位置规划在通道的上方,但该部分风口面积较小,并不能形成良好的空气对流,若此处产生霉菌且未得到有效的清理,霉菌将在空气的流动下扩散,导致通道区域内有较为严重的霉味。除此之外,局部空气中霉菌含量较高,电缆由于长时间静置而产生大量积尘,部分区域还有油污附着,也是霉菌生长的诱因。

3长霉电缆的性能评估

电厂运行过程中不具备电缆断电的条件,受此限制,无法从中截取部分电缆用于测试。为了满足测试需求,采取的是压缩模量测试和近红外光谱分析的方法,以无损方式完成测试(全程电缆均不存在受损的问题）。

实测结果显示,无论哪类电缆,长霉部位的压缩模量均较大,相比用于测试的未长霉电缆而言,增加约20%,从这一角度来看,长霉部位的电缆护套变硬,较之于正常状态下的电缆而言,其物理性能发生了变化。从既有试验数据来看,压缩模量变幅在60%以上时才会显现出物理性能的显著变化,而实测结果显示长霉电缆的弹性模量虽有变化但幅度较小,意味着长霉电缆尚未严重老化。根据图3可知,各样品的图谱数据并无显著差异,意味着长霉与未长霉的外护套均保持相对稳定的状态(指化学变化层面）。

图3样品的红外光谱

前述分析结果显示,长霉虽然会使电缆护套的物理性能发生改变,但对化学性能的影响轻微,在此影响下,电缆的功能虽然受损但并不严重。

现有的防霉技术方案往往是在电缆制作过程中添加普通防霉剂、霉菌抑制剂、除霉分解因子等混合制剂,以防止控制电缆在湿热及高电场、高磁场等特殊环境下发生霉变,其现场实用效果并不理想,达不到防霉的目的,控制电缆霉变问题未得到有效控制,电网设备运行风险依旧存在。

新研制的改性电网专用控制电缆霉变制剂主成分为专业的75号工业防霉剂、纳米氧化锌、沸石粉、水杨酰苯胺、恶唑酮,副成分为除霉分解因子、霉菌抑制剂、抗氧化剂、抗衰变剂、微量稳定剂。在电缆制作过程中渗入该制剂,能从源头抑制霉菌生长,在湿热及高电场、高磁场等特殊环境下防止电缆霉变,提高绝缘护套的表面绝缘电阻、体积电阻率和介电强度,有效延长控制电缆使用寿命,保障电网安全稳定运行。

4电缆霉变的防治措施

电缆终端得到有效密封时,被外护套包裹的绝缘层性质稳定,未见长霉现象。部分电缆已经长霉但未劣化,此时如果能以科学的方法有效防治,后期使用护套、无霉菌生长的情况,则对电缆的长期使用不会造成太大影响[3]。在电缆霉变的防治工作中,主要应根据霉变原因采取针对性方法,较为常见的有两类:(1）物理方法,降低温度和湿度,予以足够的光照,尽可能消除长霉的条件。(2）化学方法,借助防霉防腐剂来达到防治霉菌污染的效果。但需注意的是,所用的防霉防腐剂必须满足环保要求,不可对人体健康造成伤害,也不可损伤电缆材料,在使用过程中可采取表面擦拭、空气喷洒等方法。

在霉菌防治过程中,需要考虑到防治效果、操作便捷性、环保特性、成本等多方面要求。结合经验,下文提出了现阶段较为常见的几种方法,并在分析优劣的基础上评估其可行性。

(1）整体更换电缆。确定存在发霉现象的电缆,挑选具有耐霉菌特性的电缆进行替换,从根源上解决电缆霉变问题。该方法的优势在于可以根治霉变,但操作难度大、周期长、成本高。

(2）改造通风系统。先确定电缆霉变的区域,对该处的通风系统进行改造升级,切实优化现场环境,以保证温度、湿度、空气流动速度等更加合理。该方法适应性较好,可以长期规避电缆霉变问题,但也存在成本较高的局限性。同时,通风系统的改造是一项系统性的工作,涉及诸多细节,对实际执行提出了较高的要求。总体来看,改造通风系统有一定的可行性,具体还需权衡成本、改造效果等,确定综合应用效果较佳的方案。

(3）喷洒防霉剂。若电缆存在发霉现象,可先清理其上的霉菌,待该处保持相对洁净的状态后,喷洒防霉剂。该方法的优势在于操作便捷、成本低:不足之处在于难以从根源上防治霉菌,即后续可能仍有霉变现象,从长远角度来看,需在电缆霉变的处理方面投入较多的时间和精力。因此,喷洒防霉剂的方法可行性欠佳,但在条件允许时可作为备用方案。

(4）喷涂防霉涂层。若部分电缆已经发霉,可先清理其表面残留的霉菌及各类杂物,待该处恢复洁净状态后,喷涂防霉涂层。该方法的优势在于成本较低,操作具有便捷性,能够确保电缆在相对较长的一段时间内不发生霉变:但必须在正式操作前组织现场试验验证,确定最为合适的方案。因此,喷涂防霉涂层的方法有较高的可行性,可以灵活地应用在电缆霉变防治工作中。

5结语

综上所述,霉变是控制电缆使用期间较为常见的问题,此现象的出现与现场偏潮湿、通风效果差等因素有关,同时电缆材料自身特性也会在一定程度上促使霉变的产生。电缆霉变的影响较为严重,可能会导致绝缘性能下降,甚至诱发安全事故。因此,建议相关部门给予高度重视,对更换电缆、优化通风系统、喷洒防霉剂、喷涂防霉涂层等方法进行可行性分析,以合理的方式完成电缆霉变的防治工作。