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矿用控制电缆绝缘老化,该如何有效预防?

2025-11-12 09:05:53
作者:翊成网络g

特种电缆


在煤矿开采的复杂系统中,矿用控制电缆是传递指令、保障设备协同运转的“神经中枢”,而绝缘层则是守护这一“中枢”安全的核心屏障。一旦绝缘层出现老化破损,不仅可能导致电缆短路、信号中断,引发采掘设备停机,更可能因电火花点燃矿井瓦斯、煤尘,酿成重大安全事故。据煤矿安全事故统计数据显示,约30%的电气安全事故与电缆绝缘老化直接相关。因此,深入剖析矿用控制电缆绝缘老化的成因,构建全生命周期的预防体系,对保障煤矿安全生产具有至关重要的现实意义。

矿用控制电缆的绝缘老化并非单一因素作用的结果,而是环境侵蚀、物理损伤、电气应力等多维度因素长期叠加的过程。煤矿井下特殊的作业环境,是加速绝缘老化的首要外部诱因。井下空气湿度常年保持在85%以上,部分积水区域甚至长期浸泡电缆,水分子会逐渐渗透到绝缘材料内部,破坏其分子结构,导致绝缘电阻下降。同时,井下存在的硫化氢、二氧化硫等腐蚀性气体,会与绝缘层发生化学反应,使绝缘材料出现发脆、龟裂现象,尤其是在pH值低于6的酸性水浸泡下,绝缘层的老化速度会提升2-3倍。

温度波动是绝缘老化的“隐形加速器”。煤矿井下采掘工作面的温度可达30-40℃,而电缆在负载运行时自身会产生焦耳热,导致绝缘层温度进一步升高。以常用的交联聚乙烯绝缘电缆为例,其长期允许工作温度为90℃,若持续在超过允许温度的环境下运行,绝缘材料的氧化反应会急剧加速,每升高10℃,绝缘寿命将缩短一半。此外,冬季井下温度骤降时,绝缘材料会因低温变脆,在电缆弯曲或轻微震动时易出现裂纹,为后续老化埋下隐患。

物理损伤与机械应力则直接破坏绝缘层的完整性。电缆敷设过程中,若拖拽时与巷道岩壁、金属支架发生剧烈摩擦,或被采掘设备碾压、碰撞,会导致绝缘层出现划痕、破损;长期悬挂的电缆若承重不合理,会在重力作用下产生拉伸应力,使绝缘层内部出现微观裂纹。同时,井下设备运转产生的持续震动,会使电缆与接线端子的连接处反复受力,导致绝缘层疲劳老化,这些物理损伤都会成为水分、腐蚀性气体侵入的“突破口”。

电气应力的长期作用会从内部瓦解绝缘层的绝缘性能。电缆在运行过程中,绝缘层需承受额定工作电压,而井下电网的电压波动、操作过电压等,会使绝缘层承受的电场强度超过设计值,引发局部放电。局部放电产生的高能粒子会撞击绝缘分子,破坏其化学键,形成电树枝状老化通道;同时,电缆绝缘层中的杂质或气泡会成为电场集中点,加速局部老化进程,导致绝缘击穿。

科学预防矿用控制电缆绝缘老化,首先要从源头抓起,做好电缆选型与质量把控。选型需严格匹配井下工况,在高瓦斯、高腐蚀区域,应优先选用具有隔爆、阻燃、耐腐性能的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆(如MYJV系列),其绝缘层抗老化性能是普通橡皮绝缘电缆的3倍以上;在积水或潮湿区域,需选用防水性能优异的铠装电缆,铠装层不仅能增强机械防护,还能有效阻隔水分渗透。采购环节必须严格审核厂家资质,对进场电缆进行抽样检测,重点检测绝缘电阻、击穿电压、阻燃性能等指标,杜绝不合格产品流入井下。

规范的敷设与安装是延缓绝缘老化的关键环节。电缆敷设前需清理巷道内的尖锐杂物,在岩壁、支架等易摩擦部位加装防磨保护套;采用悬挂敷设时,应选用专用电缆挂钩,挂钩间距控制在0.8-1.2米,避免电缆因过度下垂产生拉伸应力;穿越巷道交叉口、设备基础等区域时,需加装保护管,防止机械碰撞损伤。接线环节要确保端子连接牢固,避免因接触不良产生局部过热,同时采用绝缘密封胶对接口进行密封处理,防止水分侵入。此外,电缆敷设应避免与热力管道、高压电缆并行,与高压电缆的间距需大于0.5米,减少电磁干扰与温度影响。

建立动态的运行监测体系,能及时发现绝缘老化的早期隐患。日常巡检中,运维人员需重点检查电缆绝缘层是否存在龟裂、发黏、变色等现象,用手触摸感受电缆温度,若出现异常发热(超过环境温度15℃以上)需立即停机排查。定期检测工作中,每季度需用兆欧表测量电缆的绝缘电阻,对于额定电压1kV的电缆,绝缘电阻应不低于10MΩ,若连续两次检测值下降幅度超过30%,需进行进一步的耐压试验。引入在线监测技术是提升监测精度的有效手段,通过在电缆上安装温度传感器、局部放电传感器,实时采集运行数据,当监测到绝缘层温度异常或局部放电超标时,系统立即发出预警,实现“早发现、早处理”。

合理的运行负荷与电压控制,能从内部减少绝缘层的电气应力损伤。煤矿机电部门需根据电缆载流量合理分配负载,避免电缆长期过负荷运行,通常电缆的实际负载电流不应超过额定载流量的80%;加强井下电网调压装置的维护,确保电压稳定在额定值的±5%范围内,减少电压波动对绝缘层的冲击。同时,定期对井下变压器、避雷器等设备进行检修,防止操作过电压、雷击过电压等异常电压作用于电缆,延长绝缘层使用寿命。

完善的日常维护与定期保养是预防绝缘老化的保障措施。建立电缆维护台账,详细记录电缆的敷设位置、投用时间、检测数据等信息,为全生命周期管理提供依据。每月对电缆接头、弯曲部位等易老化区域进行重点检查,清理附着的煤尘、油污,防止腐蚀性物质长期堆积;在冬季来临前,对暴露在低温环境的电缆进行保温处理,避免绝缘层脆化。对于运行超过10年的老旧电缆,即使外观无明显老化迹象,也需缩短检测周期,必要时进行预防性更换,避免因绝缘层性能衰退引发事故。

此外,提升运维人员的专业素养是预防工作落地的关键。定期开展电缆维护技术培训,内容涵盖绝缘老化成因、排查技巧、应急处理等知识,确保运维人员能准确识别老化隐患;制定严格的安全操作规程,明确电缆检修、更换的作业流程,杜绝违章操作导致的绝缘损伤。同时,建立奖惩机制,鼓励运维人员主动发现并处理隐患,形成“人人重视绝缘保护、人人参与设备维护”的良好氛围。

结语:矿用控制电缆绝缘老化的预防是一项系统工程,需贯穿电缆“选型-安装-运行-维护”的全生命周期,既需要精准把控源头质量,也需要规范过程管理,更需要依托技术手段实现动态监测。煤矿企业唯有充分认识绝缘老化的危害,构建“预防为主、防治结合”的管理体系,才能有效延缓电缆绝缘老化进程,降低电气安全风险。随着煤矿智能化建设的推进,将物联网、大数据等技术与电缆监测深度融合,实现绝缘老化的精准预测与智能预警,必将成为未来煤矿电缆安全管理的发展方向,为煤矿安全生产筑牢“神经防线”。


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