防海水電纜及技術(shù)難點(diǎn)

交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜（XLPE）

交聯(lián)聚乙烯絕緣（XLPE）海底電纜發(fā)展于上世紀(jì)80年代，多數(shù)用于220kV及以下電壓等級［1］，其制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還遠(yuǎn)不如充油海底電纜．截止到目前，電壓等級zuì高的XLPE交流海底電纜是耐克森（NEXANS）公司正在為位于挪威海的大型OrmenLange天然氣田安裝的2.2km長的420kV4根單心海底電纜．500kV交流長距離海底電纜，目前應(yīng)用的僅有充油電纜．

與充油電纜相比，XLPE電纜具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①XLPE電纜是固體絕緣，不需復(fù)雜的充油系統(tǒng)，不需要檢測油位、控制油壓，運(yùn)行費(fèi)用低；

②XLPE電纜沒有鉛護(hù)套，彎曲半徑小、質(zhì)量輕，可生產(chǎn)、敷設(shè)的長度更長，且在敷設(shè)安裝和運(yùn)輸時都要比充油電纜簡單；

③XLPE海底電纜的電氣性能和機(jī)械性能也都優(yōu)于充油電纜．正因如此，XLPE絕緣海底電纜的發(fā)展有著更廣闊的前景，但也有眾多技術(shù)問題尚需解決．普通的交聯(lián)聚乙烯電纜在直流電壓作用下，電纜絕緣中的空間電荷會在某處集中，從而造成此處局部場強(qiáng)過高而被擊穿．在絕緣材料中采用添加劑可以減緩電纜絕緣中空間電荷累積，使得交聯(lián)聚乙烯電纜可以用于直流高壓供電．2002年，dì一根擠包型單心直流海底電纜（輕型直流電纜，瑞典ABB），電壓±150kV，長度40km，容量330MW，用于連接紐約長島和美國的康涅狄格．這種直流海底電纜采用3層聚合材料擠壓成單極性電纜，內(nèi)外屏蔽層與絕緣層同時擠壓，具有高強(qiáng)度、環(huán)保和便于掩埋等優(yōu)點(diǎn)，適用于深海等惡劣環(huán)境．

XLPE絕緣直流海底電纜現(xiàn)zuì高電壓可達(dá)320kV交流電纜絕緣中的等效電容隨電纜長度增加而增大，在能量傳輸過程中，等效電容與電源間不停地進(jìn)行著充電放電，其充電電流可達(dá)到*值而影響正常有功負(fù)荷的傳輸，所以交流海底電纜有個理論上的極限傳輸距離，多個跨海工程表明，該距離約為40km［3］，超過這個距離，采用交流傳輸電能就不具經(jīng)濟(jì)性了．而直流電纜長度不受充電電流限制，無需無功補(bǔ)償裝置，制造安裝簡便，介損和導(dǎo)體損耗小，有著良好的市場前景．但高壓直流海底電纜還有如空間電荷積累機(jī)理及其抑制方法、直流電壓下的絕緣老化機(jī)理、新開發(fā)絕緣材料的*穩(wěn)定性，局部放電的影響等眾多問題有待研究解決．"

一般超高壓交流海底電纜都是單心的，但由于3心交流海底電纜可以節(jié)省生產(chǎn)和敷設(shè)的費(fèi)用，所以大截面、

高電壓等級的3心XLPE交流海底電纜也在逐步推廣．2008年，耐克森公司在加拿大敷設(shè)了世界上dì一根電壓達(dá)245kV的3心XLPE絕緣海底電纜．聚乙烯（PE）絕緣電纜和EPR（乙丙橡皮）絕緣電纜乙丙橡皮電纜與XLPE電纜（tgδ≤0.0005）相比，介損正切值tgδ、和介電常數(shù)ε都比較大，但與聚乙烯電纜相比更能防止樹枝及局部放電，一般只用于中等電壓的海底電纜．截至目前為止，zuì高等級的乙丙橡皮海底電纜是2001年安裝在意大利威尼斯－穆拉諾－梅斯特（Venezia-Murano-Mestre）的150kV海底電纜．ZR-RVV阻燃電源線10平方

充氣式電纜

充氣式海底電纜在結(jié)構(gòu)上與充油電纜很相似，也使用預(yù)先浸漬好的紙帶做絕緣，再充入帶壓力的氮?dú)?，帶壓力的氣體填充了紙帶間的空隙，提高了擊穿電壓．充氣式海底電纜可用于交直流輸電，它比充油式電纜更適合于較長的海底電纜網(wǎng)．但由于需在深水下使用高氣壓操作，故此增加了設(shè)計(jì)電纜及其配件的困難，該電纜一般限于水深為300m以內(nèi)．

海底電纜的相關(guān)技術(shù)問題

海底電纜的防水

當(dāng)機(jī)械應(yīng)力或外力造成電纜護(hù)套及絕緣損傷、接頭損壞時，潮氣或水分會沿著電纜縱向和徑向間隙浸入，降低絕緣的電氣強(qiáng)度，因此多數(shù)高壓海底電纜都具

有防止水分入侵的縱向、徑向防水措施．徑向措施主要是在絕緣屏蔽和金屬屏蔽層外面繞包半導(dǎo)電阻水膨脹帶，在金屬屏蔽層外面添加金屬防水層即金屬護(hù)套，中壓電纜電場強(qiáng)度相對較低，一般使用鋁塑復(fù)合護(hù)套，也有僅用聚合物護(hù)套的，高壓電纜則采用鉛、鋁、不銹鋼的金屬密封套．聚合物護(hù)套具有防水性，但卻有一定的吸水率，這是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)主要是由結(jié)晶相和無定形相組成的半結(jié)晶高聚物．結(jié)晶相結(jié)構(gòu)緊湊，無定形相中的分子排列疏松，分子間存在較大的間隙．在交變電場的作用下，極性的水分子不斷來回翻轉(zhuǎn)，可以透過間隙和晶界缺陷處滲透到絕緣材料中．采用聚合物護(hù)套時，護(hù)套里要加具有吸水作用的阻水劑．

縱向阻水主要采用①壓緊型線心；②在導(dǎo)線之間和纜心屏蔽區(qū)添加阻水性物質(zhì)，阻斷水分在纜心中的擴(kuò)散通道．縱向阻水采用阻水粉填充效果好，它的吸水量為自身的幾十倍乃至幾千倍，吸水強(qiáng)度大、膨脹率高，吸水后可迅速膨脹形成凝膠狀物質(zhì)，阻塞滲水通道，終止水分和潮氣的進(jìn)一步擴(kuò)散和延伸，使受潮電纜的長度降到zuì低。

討論電力工程中電纜敷設(shè)事宜

供電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量、ān全性和可靠性不僅與電線電纜本身質(zhì)量有關(guān)，還與電纜附件和線路的施工質(zhì)量有關(guān)。

　　1.電纜的敷設(shè)方式

　　電纜的敷設(shè)方式有以下幾種:直埋敷設(shè)、穿管敷設(shè)、淺槽敷設(shè)、電纜溝敷設(shè)、電纜隧道敷設(shè)、架空敷設(shè)幾種方式都有優(yōu)缺點(diǎn),一般要考慮城市發(fā)展規(guī)劃,現(xiàn)有建筑物的密度電纜線路長度敷設(shè)條數(shù)及其周圍環(huán)境的影響等。從技術(shù)上比較,電纜隧道方式和電纜溝敷設(shè)方式便于電纜的施工、維護(hù)和檢修。在一些發(fā)達(dá)國家城市中,城市規(guī)劃建設(shè)時,已考慮公用隧道。實(shí)踐證明公用隧道運(yùn)行效果良好,大大降低了重復(fù)投資次數(shù)和反復(fù)開挖路面的現(xiàn)象,但初期投資巨大,建筑材料耗資金,在國內(nèi),由于各種因素的限制,這種敷設(shè)方式是極少的。相比而言,直埋敷設(shè)和淺槽敷設(shè)則是屬于經(jīng)濟(jì)型的敷設(shè)方式,直埋電纜是zuì經(jīng)濟(jì)而廣泛系用電敷設(shè)方式,它運(yùn)用于郊區(qū)和車輛通行不太頻繁的地方。但不利于電纜的維護(hù)和檢修,一旦遇到電纜故障,即使使用測試儀測出故障點(diǎn),也要重新挖開電纜溝,極不方便。因此電纜敷設(shè)方式的選擇,要結(jié)合實(shí)際情況,根據(jù)工程條件、環(huán)境特點(diǎn)、電纜型號和數(shù)量等因素,用發(fā)展的眼光,按照滿足運(yùn)行可靠性、便于維護(hù)的要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的原則確定。

　　2.電纜的選型

　　常用的電力電纜有油浸電纜、聚氯乙烯絕緣電纜、交聯(lián)聚乙烯電纜等,根據(jù)使用場合的不同,又延伸為不同種類的特種電纜。目前,隨著生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的不斷提高,交聯(lián)聚乙烯電纜已成為使用zuì廣的電纜產(chǎn)品,在電纜選型時,應(yīng)根據(jù)使用的不同環(huán)境和條件,結(jié)合具體情況進(jìn)行選擇,盡量減少穿越各種管邊鐵路,公路和通訊電纜;如采用直埋和淺槽敷設(shè)方式時,應(yīng)考慮使用加鋼鎧的電纜。

　　3.電纜截面積的選擇

　　電纜截面積的選擇,關(guān)系到投資多少、線路的損耗和電壓質(zhì)量、電纜的使用壽命等。如選用截面積偏小,會導(dǎo)致電壓質(zhì)量下降、線路損耗過大,則會使初期投資太高。因此應(yīng)根據(jù)負(fù)荷預(yù)測結(jié)果,發(fā)展規(guī)劃,選擇合適的截面積,使電力電纜滿足zuì大工作電流下的纜芯溫度要求和電壓降要求,zuì大短路電流作用下的熱穩(wěn)定要求。由于負(fù)荷預(yù)測工作難度性高、準(zhǔn)確性較低,因此,選擇電纜截面積時,還要滿足《城市中低壓配電網(wǎng)改造技術(shù)導(dǎo)則》和《城市電力網(wǎng)規(guī)劃導(dǎo)則》要求。

　　在三相四線制低壓電網(wǎng)選用電力電纜時,還要考慮零線截面積的選擇,在公用低壓網(wǎng)絡(luò)中,由于受用戶因素影響較大,三相負(fù)荷平衡難以控制,為改善電壓質(zhì)量,降低線損,零線截面積應(yīng)與相線截面積相同。

　　4.關(guān)于電纜網(wǎng)絡(luò)及電纜網(wǎng)絡(luò)自動化

　　隨著電力電纜在配電網(wǎng)中的不斷推廣與使用,配電網(wǎng)可分為電纜網(wǎng)絡(luò)和架空網(wǎng)絡(luò)(含架空、電纜混合網(wǎng)絡(luò))?！蛾P(guān)于<城市中低壓配電網(wǎng)改造技術(shù)導(dǎo)則>的實(shí)施情況及補(bǔ)充意見》也對電纜配電網(wǎng)絡(luò)自動化提出了具體要求。因此,在配電網(wǎng)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)采用電纜網(wǎng)絡(luò)時,應(yīng)按照配電自動化的要求,采用新技術(shù)、新設(shè)備,有條件的要考慮自動化試點(diǎn)工作,條件不成熟的也要在配套設(shè)備選型時,考慮有充分余地,為實(shí)現(xiàn)自動化方案打下基礎(chǔ)。

ZR-RVV阻燃電源線10平方　　5.電力電纜施工中應(yīng)注意的問題

　　(1)、是大電流電力電纜引發(fā)的渦流問題

　　電力電纜在施工中,有采用鋼支架的,有采用鋼質(zhì)保護(hù)管的,有采用電纜卡與架空敷設(shè)的,凡是在電力電纜周圍形成鋼(鐵)性閉合回路的,均有可能形成渦流,特別是在大電流電力電纜系統(tǒng)中,渦流更大。在電力電纜施工時,必須采取措施,使電纜周圍不能形成鋼(鐵)性閉合回路,防止電纜引起渦流現(xiàn)象發(fā)生。

　　(2)、是電力電纜的轉(zhuǎn)彎引起的機(jī)械性損傷問題

　　由于電力電纜外徑較大,運(yùn)輸、敷設(shè)較為困難,電力電纜對轉(zhuǎn)彎半徑的要求也比較嚴(yán)格。電力電纜在施工中,如果轉(zhuǎn)彎角度過大,可能使導(dǎo)體內(nèi)部受到機(jī)械損傷,而機(jī)械損傷因被電纜絕緣強(qiáng)度下降,直到出現(xiàn)故障,施工中發(fā)現(xiàn)一次電纜頭故障,在電纜頭制作時,三根電纜頭長度*,與設(shè)備連接時由于受地形限制,中相電纜頭偏長而成為拱形,電纜頭根部受損放電。后采取措施,在設(shè)備的連接,適當(dāng)縮短中相電纜頭連接長度,使三相電纜頭均不受外力,實(shí)踐證明運(yùn)行效果良好。由此可見,電纜施工過程中,要盡可能減少電纜受到的扭力,在電纜轉(zhuǎn)彎和裕留電纜時,讓電纜處于自然彎曲,杜絕內(nèi)部機(jī)械損傷現(xiàn)象。

　　(3)、是電力纜防潮問題

　　運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,中、低壓電力電纜故障大部分為電纜中間接頭和終端頭故障,而中間接頭和終端頭故障則大部分是因密封不良,潮氣侵入而造成絕緣強(qiáng)度下降,而中、低壓電力電纜網(wǎng)多采用樹枝狀供電方式,電纜終端頭數(shù)量較多,因此把好電纜終端頭和中間接頭堵漏密封關(guān)是保證電纜ān全可靠運(yùn)行的重要措施之一。

　　(4)、是中、低壓電力電纜接地問題

　　在公用中、低壓電力電纜網(wǎng)上,由于三相負(fù)荷不是相等的,因此,如果采用有金屬護(hù)層的電纜,必須考慮金屬護(hù)層的接地問題,并保證在金屬護(hù)層的任一點(diǎn)非接地處的正常感應(yīng)電壓不得大于100V。我們認(rèn)為,在中、低壓電纜網(wǎng)中,所有電纜接頭處均應(yīng)設(shè)置接地極(網(wǎng)),并使金屬護(hù)層可靠接地。