高壓交聯(lián)電力電纜附件選型的若干問(wèn)題(一)

摘要：高壓交聯(lián)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(tǒng)的安全運(yùn)行和使用壽命。文章扼要分析了當(dāng)今國(guó)內(nèi)、外常用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制造、安裝和使用中應(yīng)注意的問(wèn)題，提出高壓交聯(lián)電纜附件的選型原則，并對(duì)涉及結(jié)構(gòu)選型方面的一些問(wèn)題進(jìn)行了探討。

　　關(guān)鍵詞：高壓交聯(lián)電纜；電纜附件；戶外終端；GIS終端；中間接頭；結(jié)構(gòu)選型；品質(zhì)評(píng)判

　　110kV及以上電壓等級(jí)的交聯(lián)電纜在我國(guó)已有20余年運(yùn)行歷史，期間發(fā)生過(guò)不少絕緣擊穿事故。統(tǒng)計(jì)表明，這些擊穿事故大多數(shù)發(fā)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(zhì)量問(wèn)題外，有不少是由于電纜附件本身存在問(wèn)題而引起的，包括選型不當(dāng)和制造質(zhì)量。因此，在電纜工程項(xiàng)目中，選擇合適的電纜附件至關(guān)重要。

　　1電纜附件選型原則

　　評(píng)判電纜附件品質(zhì)的因素是多元的，原則上有以下幾個(gè)方面。

　　(1)電氣性能。電氣性能的好壞是評(píng)判電纜附件品質(zhì)的首要原則。主要考慮電纜附件的電場(chǎng)分布是否合理，改善電場(chǎng)分布的措施是否恰當(dāng)，材料的電氣強(qiáng)度、介質(zhì)損耗和產(chǎn)品的絕緣余度等。同時(shí)，還須考慮電氣性能的穩(wěn)定性，包括電纜附件材料的化學(xué)、物理性能和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等。例如應(yīng)力控制材料性能是否穩(wěn)定，應(yīng)力錐是否容易變形，電纜絕緣回縮對(duì)電纜附件的電場(chǎng)分布的影響及防止措施，各種材料結(jié)合的相容性，結(jié)合界面性能的穩(wěn)定性等。此外，還應(yīng)考慮電纜附件的熱性能，如介質(zhì)損耗、導(dǎo)體連接的接觸電阻及其穩(wěn)定性、熱量的傳導(dǎo)釋放、熱脹冷縮對(duì)各部件電性能和機(jī)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(jié)構(gòu)是否可靠、穩(wěn)定。一般來(lái)說(shuō)，中間接頭也應(yīng)有一個(gè)與之相匹配的金屬防潮外殼，特別是直埋或使用在潮濕環(huán)境中。

　　(3)機(jī)械性能。終端應(yīng)該有足夠的抗彎、防震的能力。中間接頭應(yīng)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(shè)計(jì)和選型的一個(gè)重要的條件，安裝工藝應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)施工，工期要短；品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求和對(duì)安裝工人技術(shù)水平依賴(lài)不高；安裝質(zhì)量容易控制，質(zhì)量可靠等。

　　(5)適合本工程的要求。當(dāng)今國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)上超高壓交聯(lián)電纜附件品種繁多，結(jié)構(gòu)多不相同。眾多類(lèi)型的電纜附件各有特點(diǎn)，近十多年來(lái)相互并存和發(fā)展。電纜附件的選型應(yīng)該根據(jù)實(shí)際使用要求決定，不必盲目追求新潮，適用才是**。

　　(6)制造廠商的質(zhì)量保證體系。這一條是重要而又容易被忽視的選型原則。預(yù)制型電纜附件出廠時(shí)，制造廠提供的是橡膠預(yù)制件、預(yù)制應(yīng)力錐、瓷套、外殼、浸漬劑等零部件和材料，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)再裝配成整體終端或接頭。每一個(gè)零部件的制造質(zhì)量和安裝工藝好壞都直接影響電纜附件的質(zhì)量。這套質(zhì)量保證程序至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：①出廠時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格對(duì)關(guān)鍵零部件(例如橡膠應(yīng)力錐、GIS的環(huán)氧樹(shù)脂套管、浸漬劑、中間接頭的預(yù)制件等)進(jìn)行出廠試驗(yàn)。仔細(xì)檢查(審查)試驗(yàn)和測(cè)量設(shè)備是否可靠，試驗(yàn)方法是否有效、試驗(yàn)人員是否訓(xùn)練有素和試驗(yàn)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(yán)格培訓(xùn)和有足夠的施工經(jīng)驗(yàn)；③制造廠不同部門(mén)之間的協(xié)調(diào)是否良好；④以往的銷(xiāo)售和運(yùn)行記錄。

　　2主要型式及特點(diǎn)

　　2．1電纜終端

　　國(guó)內(nèi)、外新建設(shè)的高壓電纜工程，大多是采用預(yù)制型電纜附件。預(yù)制型電纜終端的種類(lèi)很多，傳統(tǒng)的預(yù)制型終端的內(nèi)絕緣采用預(yù)制應(yīng)力錐控制電場(chǎng)，外絕緣是瓷套管(或環(huán)氧樹(shù)脂套管)。套管與應(yīng)力錐之間一般都充硅油或者聚丁烯、聚異丁烯之類(lèi)的絕緣油。出廠時(shí)，制造廠提供的是橡膠預(yù)制應(yīng)力錐、瓷套、絕緣油等零部件，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)再裝配成終端?，F(xiàn)代預(yù)制型終端有3種基本結(jié)構(gòu):

　　(1)將橡膠預(yù)制應(yīng)力錐機(jī)械擴(kuò)張后套在電纜的絕緣層上，其典型結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是應(yīng)力錐直接套在電纜的絕緣上，依靠應(yīng)力錐材料自身的彈性保持應(yīng)力錐與電纜絕緣層之間的界面上的應(yīng)力和電氣強(qiáng)度。歐美一些**的電纜制造廠商，如我國(guó)用戶熟悉的瑞士Brugg、意大利Pirelli、法國(guó)Nexans等公司以及我國(guó)沈陽(yáng)電纜廠、上海三原電纜附件公司和北京國(guó)電四維電力技術(shù)公司都有這種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。它的外絕緣是瓷套(GIS終端一般用環(huán)氧樹(shù)脂套管)，內(nèi)絕緣是一個(gè)合成橡膠(硅橡膠或乙丙橡膠)預(yù)模制應(yīng)力錐，瓷套(或環(huán)氧樹(shù)脂套管)內(nèi)注入合成絕緣油。顯然，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是存在2個(gè)令人關(guān)心的技術(shù)問(wèn)題：①合成橡膠應(yīng)力錐與浸漬油的相容性；②在高電場(chǎng)和熱場(chǎng)作用下，預(yù)模制的橡膠應(yīng)力錐老化會(huì)引起界面壓力的變化(松弛)，從而降低電氣強(qiáng)度。以上2個(gè)問(wèn)題實(shí)際上就是一個(gè)材料問(wèn)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(chǎn)品的長(zhǎng)期安全運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以說(shuō)明這一點(diǎn)。

　　(2)采用彈簧壓緊裝置。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在應(yīng)力錐上增加一套機(jī)械彈簧裝置以保持應(yīng)力錐與電纜之間界面上的應(yīng)力恒定，輔以對(duì)付在高電場(chǎng)和熱場(chǎng)作用下，橡膠應(yīng)力錐老化后可能會(huì)引起的界面壓力的變化(松弛)。圖2為在戶外終端應(yīng)力錐上加彈簧壓緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(GIS終端上采用的彈簧壓緊裝置結(jié)構(gòu)與戶外終端是一樣的)。彈簧5通過(guò)喇叭形的鋁合金托架4將壓力傳遞到應(yīng)力錐3上。由于環(huán)氧套2的限制，彈簧壓力分解，增加了應(yīng)力錐與電纜絕緣層的界面壓力。這種結(jié)構(gòu)還有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，就是它的橡膠應(yīng)力錐與浸漬油基本隔離，從而消除了應(yīng)力錐材料溶漲的可能性。日本和韓國(guó)的電纜制造廠商采用了這種結(jié)構(gòu)，我國(guó)湖南省長(zhǎng)沙電纜附件公司的產(chǎn)品也是這種結(jié)構(gòu)。這種在應(yīng)力錐上增加彈簧裝置的結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上似乎更周全些，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)制造和現(xiàn)場(chǎng)安裝的要求高，現(xiàn)場(chǎng)安裝所需的時(shí)間也增長(zhǎng)。

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