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高壓交聯電力電纜附件選型的若干問題(一)

發布日期:2016-6-22?|?關注:

摘要:高壓交聯電纜附件的正確選型不僅影響電纜工程的施工和投資,也直接影響電纜系統的安全運行和使用壽命。文章扼要分析了當今國內、外常用產品的結構特點及制造、安裝和使用中應注意的問題,提出高壓交聯電纜附件的選型原則,并對涉及結構選型方面的一些問題進行了探討。

  關鍵詞:高壓交聯電纜;電纜附件;戶外終端;GIS終端;中間接頭;結構選型;品質評判

  110kV及以上電壓等級的交聯電纜在我國已有20余年運行歷史,期間發生過不少絕緣擊穿事故。統計表明,這些擊穿事故大多數發生在電纜附件上,電纜本體故障率較低。分析電纜附件故障的原因,除安裝質量問題外,有不少是由于電纜附件本身存在問題而引起的,包括選型不當和制造質量。因此,在電纜工程項目中,選擇合適的電纜附件至關重要。

  1電纜附件選型原則

  評判電纜附件品質的因素是多元的,原則上有以下幾個方面。

  (1)電氣性能。電氣性能的好壞是評判電纜附件品質的首要原則。主要考慮電纜附件的電場分布是否合理,改善電場分布的措施是否恰當,材料的電氣強度、介質損耗和產品的絕緣余度等。同時,還須考慮電氣性能的穩定性,包括電纜附件材料的化學、物理性能和結構的穩定性等。例如應力控制材料性能是否穩定,應力錐是否容易變形,電纜絕緣回縮對電纜附件的電場分布的影響及防止措施,各種材料結合的相容性,結合界面性能的穩定性等。此外,還應考慮電纜附件的熱性能,如介質損耗、導體連接的接觸電阻及其穩定性、熱量的傳導釋放、熱脹冷縮對各部件電性能和機械性能的影響等。

  (2)密封性能。密封防潮性能直接影響電纜附件的電氣性能和使用壽命。終端的密封結構是否可靠、穩定。一般來說,中間接頭也應有一個與之相匹配的金屬防潮外殼,特別是直埋或使用在潮濕環境中。

  (3)機械性能。終端應該有足夠的抗彎、防震的能力。中間接頭應能承受一定的拉力和防止外力損傷的措施。

  (4)工藝性能。工藝性能是電纜附件設計和選型的一個重要的條件,安裝工藝應盡量簡單,便于現場施工,工期要短;品質優良的產品對現場環境要求和對安裝工人技術水平依賴不高;安裝質量容易控制,質量可靠等。

  (5)適合本工程的要求。當今國內、外市場上超高壓交聯電纜附件品種繁多,結構多不相同。眾多類型的電纜附件各有特點,近十多年來相互并存和發展。電纜附件的選型應該根據實際使用要求決定,不必盲目追求新潮,適用才是最好。

  (6)制造廠商的質量保證體系。這一條是重要而又容易被忽視的選型原則。預制型電纜附件出廠時,制造廠提供的是橡膠預制件、預制應力錐、瓷套、外殼、浸漬劑等零部件和材料,在現場安裝時再裝配成整體終端或接頭。每一個零部件的制造質量和安裝工藝好壞都直接影響電纜附件的質量。這套質量保證程序至少應包括以下內容:①出廠時,應該嚴格對關鍵零部件(例如橡膠應力錐、GIS的環氧樹脂套管、浸漬劑、中間接頭的預制件等)進行出廠試驗。仔細檢查(審查)試驗和測量設備是否可靠,試驗方法是否有效、試驗人員是否訓練有素和試驗記錄是否齊全;②制造廠派遣的安裝和施工人員是否受到嚴格培訓和有足夠的施工經驗;③制造廠不同部門之間的協調是否良好;④以往的銷售和運行記錄。

  2主要型式及特點

  2.1電纜終端

  國內、外新建設的高壓電纜工程,大多是采用預制型電纜附件。預制型電纜終端的種類很多,傳統的預制型終端的內絕緣采用預制應力錐控制電場,外絕緣是瓷套管(或環氧樹脂套管)。套管與應力錐之間一般都充硅油或者聚丁烯、聚異丁烯之類的絕緣油。出廠時,制造廠提供的是橡膠預制應力錐、瓷套、絕緣油等零部件,在現場安裝時再裝配成終端?,F代預制型終端有3種基本結構:

  (1)將橡膠預制應力錐機械擴張后套在電纜的絕緣層上,其典型結構示意圖見圖1。這種結構的特點是應力錐直接套在電纜的絕緣上,依靠應力錐材料自身的彈性保持應力錐與電纜絕緣層之間的界面上的應力和電氣強度。歐美一些國家的電纜制造廠商,如我國用戶熟悉的瑞士Brugg、意大利Pirelli、法國Nexans等公司以及我國沈陽電纜廠、上海三原電纜附件公司和北京國電四維電力技術公司都有這種結構的產品。它的外絕緣是瓷套(GIS終端一般用環氧樹脂套管),內絕緣是一個合成橡膠(硅橡膠或乙丙橡膠)預模制應力錐,瓷套(或環氧樹脂套管)內注入合成絕緣油。顯然,這種結構簡單,但是存在2個令人關心的技術問題:①合成橡膠應力錐與浸漬油的相容性;②在高電場和熱場作用下,預模制的橡膠應力錐老化會引起界面壓力的變化(松弛),從而降低電氣強度。以上2個問題實際上就是一個材料問題。合適的材料既可以使合成橡膠與浸漬油相容,又可以確保良好的老化性能。上述產品的長期安全運行經驗可以說明這一點。

  (2)采用彈簧壓緊裝置。這種結構的特點是在應力錐上增加一套機械彈簧裝置以保持應力錐與電纜之間界面上的應力恒定,輔以對付在高電場和熱場作用下,橡膠應力錐老化后可能會引起的界面壓力的變化(松弛)。圖2為在戶外終端應力錐上加彈簧壓緊裝置的結構示意圖(GIS終端上采用的彈簧壓緊裝置結構與戶外終端是一樣的)。彈簧5通過喇叭形的鋁合金托架4將壓力傳遞到應力錐3上。由于環氧套2的限制,彈簧壓力分解,增加了應力錐與電纜絕緣層的界面壓力。這種結構還有一個很重要的特點,就是它的橡膠應力錐與浸漬油基本隔離,從而消除了應力錐材料溶漲的可能性。日本和韓國的電纜制造廠商采用了這種結構,我國湖南省長沙電纜附件公司的產品也是這種結構。這種在應力錐上增加彈簧裝置的結構在設計上似乎更周全些,但結構復雜,對制造和現場安裝的要求高,現場安裝所需的時間也增長。


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