超高压XLPE电缆附件的性能及选型.pdf

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2008年第2期
上海电力
经验交流
超高压XLPE电缆附件的性能及选型
李音杰
(上海电缆输配电公司,上海200072)
摘要:电缆附件及安装的好坏直接影响到电缆的安全运行和使用寿命,就110kV及以上电压等级 XLPE
电缆常见的几种中间接头的结构、特点及其在安装使用中应注意的问题,进行扼要介绍。
关键词:电缆附件;接头;电场
中图分类号:TM203文献标识码:B
头中必须有相应的金属密封措施,如搪铅。此外
在GIS开关内的电缆终端头还需要有防止SF6
110kV及以上电压等级XLPE电缆在我国气体进入终端的密闭措施。
已有20余年的运行历史,多年来这类电缆在安装
机械性能
后的试验和运行中有时会发生绝缘击穿故障。通
接头应能承受机械力,如;中间接头的两端必
常来说这些故障很少发生在电缆本体上,而主要须有适当的余线,在终端处也应有相应的电缆弯
集中在电缆附件上。究其原因,除安装质量外,还曲半径,使电缆能承受一定的电动力等机械力。
有不少是由于电缆附件本身存在问题而引起的故2.4工艺的易操作性
障。因此在XLPE电缆的应用中,电缆附件的选
工艺性能是接头设计和选型的一个非常重要
型就显得特别重要。目前,在我国供电系统中应的条件,安装工艺应具有易操作性,便于现场施
用的高压XIPE电缆中间接头有以下几种型式:工,尽可能地使工期缩短;安装质量容易控制,质
绕包型;模塑型;预制型。
量可靠等。
2接头的设计与选型原则
3绕包型接头
2.1电气性能
这种型式的接头应用最早,在中压等级有良
电气性能的好坏是接头设计与选型所要考虑好的运行记录。为了使电场分布均匀,降低轴向
的首要原则
场强,这类接头都要削一个较长的铅笔头和包
(1)要考虑接头的电场分布是否合理,改善个应力锥。由于这类接头是在现场用绝缘带包
电场分布的措施是否恰当,接头的绝缘余度、接头绕,绝缘带层间不可避免地会有气隙和杂质,包绕
材料的电气强度、介质损耗等。
的形状也不一定能完全达到设计的要求,因此包
(2)应考虑电气性能是否稳定,包括接头材绕型接头的设计电场强度要比其他形式接头的设
料的化学、物理性能、接头结构的稳定性等,如中计电场强度要低,接头的尺寸较大。这种接头的
压电缆常用的应力控制材料(应力管、应力带等)电场分布如图1所示。
性能是否稳定,应力锥是否容易变形(如绕包式应
力锥),绝缘回缩对电场分布的影响及防止揹施,各
种材料结合的相容性,结合界面性能的稳定性等。
(3)应考虑接头的热性能,如介质损耗、导线
图1绕包型接头的电场分布图
连接的接触电阻及其稳定性、热量的传导释放、热
从图1中可看出,各等位线的密度在接头部
胀冷缩对各部件电性能和机械性能的影响等。
位远低于电缆本体,在复合界面上的沿面场强远
2.2密封性能
低于径向场强,因此这类接头虽然用到220kV,
密封防潮性能直接影响接头的电性能。高压也有安全运行的实例,但由于存在以下问题,逐渐
电缆都有一个金属防潮层(即金属护层),因此接被预制型接头取代。
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(1)安装环境要求高:由于绝缘带是一层层达到一定的压力,以保持界面的电气强度,如图2
包上去的,为避免在层间粘染上外界的尘土、杂所示。
质、潮气,要搭一个防尘工作棚,即使这样,由于静
电的原因,在包绕中还不时要停下机器,处理被静
电吸在已包好的绝缘带上的尘土。
2)安装エ人技术水平要求高:在导体绝缘
末端要削一个铅笔头(反应力锥),在绝缘屏蔽末
应力锥:2-屏蔽罩;
端要包一个应力锥。虽然可通过计算或采用模板
3-一环氧树脂绝缘筒;4-一压力弹簧
来控制应力锥的形状,但仍难达到设计的理想值,
图2预制组装型接头
有可能引起局部场强的增高。
5.1.2安装要点
(3)在安装后的运行中还可能出现危及接头
中间的环氧绝缘体采用锁紧环方式固定,使
安全远行的问题:这些问题可能引起接头形状变之不能轴向移动。即,在接管上安装一个锁紧环,
形,使电场发生畸变,导致局部场强增高,危及接在锁紧环两侧对称的地方有两个短销,在环氧筒
头的安全运行
体内腔有两道滑槽,待将环氧筒体滑动到位之后,
(4)安装工期较长
再把环氧筒体旋转90°,使短销将环氧筒体锁定。
模塑型接头
此步骤的要点是,电缆、弹簧卡、应力锥、环氧筒体
必须处于一直线,才能确保应力锥位置没有偏差,
模塑型接头是采用与电缆本体绝缘同样材料不会发生击穿事故。接头采用三段式金属保护
的带材包绕后,再加热或辐照成形,使其与电缆绝管,即中间环氧绝缘体外保护管和两侧端部保护
缘成一整体。这类接头可以做得很小,甚至可以管2。
慠得和电缆本体等直径。从这类接头的电场分布5.1.3适用范围
来看,它可以作得和电缆本体一样,电场分布均为
此种接头适用于比较宽敞的地方,如隧道内,
径向,几乎不产生轴向电场,但这类接头也存在以因为要在施工场地内搭建支架,以配合接头附件
下问题
的安装。
(1)对环境要求条件更高,更要严格地防尘、5.1,4优点
防潮;对工作人员的技术水平要求也更高。
(1)接头的主绝缘环氧树脂绝缘筒及两端的
(2)模塑工艺较难控制,加热的长度、温度、应力锥均在工厂预制,其绝缘性能可靠。在安装
时间都对模塑质量有很大的影响。尤其是大截面时只要保证电缆本体的绝缘处理合格,预制件的
电缆的热传导作用,不可忽视。
各结合面干净无潮,其绝缘性能即可得到保证。
模塑型接头在我国应用较少,且有过事故记
(2)图3为275kV预制组装型接头的电场
录。因此这类接头除在特定条件外(如长距离水分布图。从图3可看出,应力锥与环氧树脂绝缘
底电缆的连接、把接头做在排管、管道内等),没有筒和应力锥与电缆绝缘结合面上的等位线分布相
必要采用这种费力费时的接头
当均匀合理,最高切向电场强度只有1.4kV/
mm。安装时应力锥的形状不会改变,只要剥切
预制型接头
尺寸不错,其电场分布就可达到预期的目的,而不
预制型接头可分为以下两种类型
像绕包型接头那样受诸多因素的影响2
组合预制接头
5.1.5缺点
结构
(1)由于环氧树脂与电缆的绝缘材料
组合预制接头通常使用在大截面(导体截面(XL.PE)和应力锥的材料(EPDM)的膨胀系数差
在1000mm2以上)高压电缆的中间接头上,它将别很大(差一个数量级),在温度变化时将引起压
预制应力锥(通常为乙丙橡胶)和预制环氧绝缘体力的变化并产生相对位移
在现场组装,并采用弹簧紧压件将预制应力锥和
为解决这一问题并保证应力锥与电缆和环氧
交联电缆界面、应力锥与预制环氧绝缘体界面间树脂绝缘筒结合面的压力,不得不在两端各加
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