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    高壓交聯電力電纜附件選型的若干問題(三)

    發布日期:2016-6-22?|?關注:

    3選型的若干問題

      初人超高壓電纜附件領域的用戶,選型時容易進入追求新潮的誤區,認為新開發的產品一定比老產品好,其實不然。在上述圖1-圖5各類電纜終端中,每種結構都具有一系列優點,但也存在一些弱點。而且,某個結構的某個特點,在某種使用場合下是優點,在另一種使用場合也許成為不希望存在的缺點。

      3.1硅橡膠復合套管和瓷套的選擇

      圖1、圖2和圖3的各類終端都可以用硅橡膠復合套管代替瓷套作為戶外終端的外絕緣,制造廠也作出明碼標價提供給用戶選擇。復合套管質量小,方便了運輸和現場安裝。與瓷套相比,復合套管的最大優點是有優良的防爆性能。終端內絕緣發生擊穿時,終端內部壓力劇增,甚至使瓷套爆炸。瓷套是脆性材料,爆炸后的碎片會泱及周邊其他電氣設備和人員安全。柔性的復合絕緣材料正好能克服瓷套的這一弱點,保證了周圍人員和設備的安全。這是硅橡膠復合套管突出的優點。然而,硅橡膠復合套管是有機復合材料,它的穩定性比無機材料的瓷套差。由于復合套管投運時間還不長,這一點尚未積累足夠的、運行令人信服的資料。我們可以參考材質與之類同的線路絕緣子運行經驗。

      我國輸變電設備約200萬支復合絕緣子的十幾年的運行經驗證明,硅橡膠復合絕緣材料的機械特性、電氣性能和穩定特性等均能滿足運行要求。但是,根據線路絕緣子的運行經驗,復合絕緣子在運行一定年限后會出現增水性下降、機械特性下降、電氣性能下降、密封劣化等現象。文獻[1]對全國各地區已運行1-11年的不同電壓等級的復合絕緣子進行調查,發現不少絕緣子的表面增水性減弱,傘套材料脆化、硬化、粉化、開裂、傘裙材料起痕、樹枝狀通道、損蝕,傘裙變形嚴重。不同地區劣化程度不一樣。文章認為,這說明大氣條件對復合絕緣子的劣化有較大影響。另一方面,文章也指出,相同運行條件下,不同制造廠的產品的劣化程度也不一樣。

      正確的選擇應根據實際的使用條件確定,比如在大城市人口和設備密集地區,硅橡膠復合套管的防爆性突現了重要性;相反,在一些氣候條件惡劣的地區,選用瓷套也許更合適,因為終端爆炸的幾率很小。

      3.2全預制干式合成絕緣戶外終端和傳統預制式終端的選擇

      全預制干式合成絕緣戶外終端的結構簡單、質量小,特別是現場安裝十分方便。由于終端內不存在絕緣油和氣,徹底消除了油、氣泄漏的可能,給用戶一種沒有隱患的安全感。柔性的結構又允許它以橫、豎或任何方向安裝使用。圖4、圖5所示的全預制干式合成絕緣戶外終端都通過了嚴格的鑒定試驗,并且也安全地運行了一定時間,已經證明了這種類型的終端能滿足運行要求。今后,在我國110kV電壓等級的電纜系統中還會繼續使用。但這并不是證明它的結構完美無缺,或有可能淘汰傳統預制式終端結構。

      除了存在3.1中討論到的有機復合材料作外絕緣的一些缺點外,還有一個令人關注的電場問題。圖7、圖1的傳統預制式戶外終端電場分布的計算結果。從圖上不難看出,應力錐附近的等位線最密集,是電纜終端電場最集中的部位。眾所周知,絕緣界面的絕緣強度比絕緣材料本體低。因此,在設計終端內絕緣時,設計者總是盡可能地把絕緣界面處置在電場分布相對比較均勻和電場強度相對較弱的地方。

      先看圖1傳統預制式戶外終端,應力錐附近有這樣幾個絕緣界面(由中心向四周):應力錐的橡膠絕緣與絕緣油界面;絕緣油與瓷套內壁界面;瓷套外壁與大氣界面。其中,界面1即應力錐的橡膠絕緣與絕緣油的界面等位線最密集,說明這里電場最集中。然而,應力錐的橡膠與絕緣油的界面電氣強度還是比較高的,而且也很穩定。界面的電氣強度最低的部位是界面3,即瓷套外壁與大氣界面,而且受污穢、水分、紫外線等大氣條件的影響,絕緣強度不穩定。但是這里的等位線密度比界面1疏松得多,也即電場強度弱得多。因此,整個

      終端的電場分布十分合理,電場集中的部位用高強度介質(包括界面),介質強度差的部位,電場強度不高。

      再看圖4的全預制干式戶外終端。定性地分析,圖4的全預制干式戶外終端應力錐橡膠的沿面上的電場分布應該與圖6的計算結果接近。事實上,設計者為了降低這部分的場強,調整了應力錐形狀和增加了應力錐的尺寸(主要是絕緣橡膠的厚度),但是這些都不會大幅度降低該處電場分布。應力錐的橡膠界面還是處于高場強下。必須注意,這種結構的應力錐表面是直接暴露在大氣中,不僅界面的絕緣強度低而且受污穢、水分、紫外線等大氣條件的影響,絕緣強度不穩定??梢酝茢?,特別是在重污穢地區或紫外線強烈的南方,長時間老化之后,絕緣性能會有所下降。

      從上述2個分析例子可以看到,眾多類型的電纜附件,各有所長,很難確定哪一種最佳或哪一種最差,這也是這些電纜附件能在近十多年時間里并存發展的原因。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。

      3.3不要簡單地認為安裝工藝越簡單越好

      有的用戶選型時容易把安裝施工的方便性置于太重要的位置。超高壓電纜附件有一個特點:制造廠在出廠時提供的是橡膠預制應力錐、瓷套、絕緣油等零部件和材料,在現場安裝后才成為成品--完整的、保證質量的附件產品。因此,安裝施工是保證整個產品質量的十分重要的部分??梢赃@么說,同一套產品,不同水平的施工人員安裝的結果,產品的水平也不一樣。好的安裝工藝對現場環境要求和對操作工人技術水平要求相對比較低,安裝質量容易控制,產品質量容易保障。嚴格講,超高壓電纜附件的安裝是制造廠工作的一部分,而不是用戶的工作。對用戶來說,重要的是安裝后的附件產品的可靠性。

      當然,確保所選附件的可靠性,除了正確選型外,還涉及到生產制造、施工安裝和試驗驗收等一系列問題。安裝工藝簡便與否確實是電纜附件選型的一個重要條件,但是沒有必要把安裝施工的方便性置于太重要的位子。

      4結束語

      可靠性是高壓電纜附件選型的最根本原則。高壓電纜附件品質的可靠性可以從電氣性能、密封防潮性能、機械性能和工藝性能等方面進行評判。制造廠商的生產管理也直接影響電纜附件的總體質量。因此,制造廠商的質量保證體系也是評判電纜附件品質的重要原則。

      5參考文獻

      [1]吳光亞等.復合絕緣子的運行特性及可靠性分析.電力設備,2004,5(4):63-68.

      


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