高壓電纜的選擇和應(yīng)用

關(guān)于高壓電纜的選擇和應(yīng)用1.高壓電纜的種類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)高壓電纜型式主要有自容式充油電纜和擠包絕緣電纜兩大類。擠包絕緣電纜又有交聯(lián)聚乙烯電纜和低密度聚乙烯電纜兩種型式。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著電纜制造技術(shù)的發(fā)展，以及防火、環(huán)保等方面要求的提高，交聯(lián)聚乙烯電纜得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。而充油電纜的使用已達(dá)到一個(gè)世紀(jì)，技術(shù)成熟，其壽命和高可靠性使其在高壓領(lǐng)域仍占有主導(dǎo)低位。第2頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天交聯(lián)聚乙烯電纜交聯(lián)聚乙烯電纜是近30年來(lái)發(fā)展起來(lái)很有前途的塑料電纜。這種電纜電場(chǎng)分布均勻，沒(méi)有切向應(yīng)力，重量輕，載流量大。第3頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天自容式充油電纜一般簡(jiǎn)稱為充油電纜，其特點(diǎn)是利用壓力油箱向電纜絕緣內(nèi)部補(bǔ)充絕緣油的辦法，消除因溫度變化而在紙絕緣層中形成的氣隙，以提高電纜的工作電場(chǎng)強(qiáng)度。第4頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天兩種電纜的比較電氣性能方面交聯(lián)聚乙烯作為電纜的絕緣介質(zhì)，具有十分優(yōu)越的電氣性能，其性能指標(biāo)比充油電纜要好。熱性能和機(jī)械性能聚乙烯樹(shù)脂經(jīng)交聯(lián)工藝處理后，大大提高了電纜的耐熱性能，交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的正常工作溫度達(dá)90℃，比充油電纜的高。因而在相同導(dǎo)體截面時(shí)，載流量比充油電纜大。第5頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天敷設(shè)安裝由于交聯(lián)聚乙烯是干式絕緣結(jié)構(gòu)，不需敷設(shè)供油設(shè)備，這樣給線路施工帶來(lái)很大的方便。交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的接頭和終端采用預(yù)制成型結(jié)構(gòu)，安裝比較容易。另外，敷設(shè)交聯(lián)聚乙烯電纜的高差不受限制。交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜與充油電纜相比較有很多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著一定的缺點(diǎn)：第6頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天高電壓等級(jí)的交聯(lián)電纜開(kāi)發(fā)時(shí)間還不長(zhǎng)，因此無(wú)論在制造工藝上還是運(yùn)行使用上的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)遠(yuǎn)不如充油電纜，在理論和實(shí)踐上都還有一些問(wèn)題有待解決，其中最根本性的問(wèn)題是對(duì)其長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性和使用壽命的評(píng)價(jià)至今沒(méi)有取得一致的結(jié)論。交聯(lián)聚乙烯作為一種絕緣介質(zhì)，雖然在理論上具有十分優(yōu)越的電氣性能，但作為制成品的電纜，其性能受工藝過(guò)程的影響很大。運(yùn)行一段時(shí)期后，容易出現(xiàn)“樹(shù)枝”老化現(xiàn)象，使整體絕緣下降，從而降低電纜的使用壽命。第7頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天高壓交聯(lián)電纜本體的絕緣介質(zhì)具有十分優(yōu)越的電氣性能，但其連接部位（終端和接頭）的絕緣品質(zhì)還是比不上充油電纜附件，特別是一旦終端或接頭附件密封不良而受潮后，容易引起絕緣破壞。由于充油電纜和交聯(lián)電纜各有所長(zhǎng)，目前國(guó)內(nèi)使用二者220kV的電纜兼而有之。第8頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.高壓電纜的選擇絕緣種類選擇交聯(lián)聚乙烯（XPLE）電纜具有優(yōu)良的電氣性能和機(jī)械性能，施工方便，是目前最主要的電纜品種，可推薦優(yōu)先使用。充油電纜的制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，電氣性能優(yōu)良，可靠性也高，但需要供油系統(tǒng)，有時(shí)需要塞止接頭。對(duì)于220kV及以上電壓等級(jí)，經(jīng)與交聯(lián)電纜作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后認(rèn)為合適時(shí)仍可選用充油電纜。第9頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天導(dǎo)體截面的選擇導(dǎo)體截面應(yīng)從有關(guān)的電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中列出的標(biāo)稱截面中選取，在選擇導(dǎo)體截面時(shí)應(yīng)考慮以下因素：在規(guī)定的連續(xù)負(fù)荷、周期負(fù)荷、事故緊急負(fù)荷以及短路電流情況下電纜導(dǎo)體的最高溫度。在電纜敷設(shè)安裝和運(yùn)行過(guò)程中受到的機(jī)械負(fù)荷。絕緣中的電場(chǎng)強(qiáng)度。第10頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天電纜終端的選擇電纜終端的設(shè)計(jì)取決于所要求的工頻和沖擊耐受電壓值（可能與電纜所要求的值不同）、大氣污染程度和電纜終端所處位置的海拔高度。參考：《高壓電纜選用導(dǎo)則》DL/T401-2002第11頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.高壓電纜的應(yīng)用概述

廣東惠州液化天然氣電廠總規(guī)劃裝機(jī)容量為6臺(tái)350MW級(jí)單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，分兩期建設(shè)。本期工程3臺(tái)單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組以發(fā)電機(jī)-變壓器組單元接線形式接入電廠220kV配電裝置，220kV配電裝置為SF6氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備(GIS)。第12頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第13頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天

由于GIS出線征地問(wèn)題，導(dǎo)致GIS布置離主廠房變壓器區(qū)較遠(yuǎn)，考慮到電纜進(jìn)線的可行性和實(shí)用性，最終選擇采用高壓電纜進(jìn)線。高壓電纜選用耐克森（上海）電氣器件有限公司的220kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜（主變回路截面1200mm2,高壓備變回路截面400mm2），其中電纜終端也是耐克森公司產(chǎn)品。第14頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天電纜布置方式本期工程最終選擇較易實(shí)現(xiàn)的一字型布置，電纜固定在支架上。電纜一側(cè)終端為A排變壓器區(qū)220kV戶外終端，通過(guò)架空線與220kV戶外氧化鋅避雷器及主變高壓側(cè)聯(lián)接；另一側(cè)終端為220kVGIS終端。電纜布置斷面圖見(jiàn)附圖，電纜溝寬1300mm、深1100mm，四回路分兩條電纜溝敷設(shè)，每?jī)苫卦谕瑐?cè)垂直排列；每回路三相平行排列，電纜軸線之間間距為250mm。第15頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第16頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第17頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天電纜敷設(shè)方式為了補(bǔ)償環(huán)境溫度和負(fù)荷變化等因素產(chǎn)生熱脹冷縮的熱機(jī)械效應(yīng)，220kV電纜采用水平方向柔性蛇形敷設(shè)。考慮到電纜長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性及安全性，電纜在GIS側(cè)、主變側(cè)以及電纜溝中裝設(shè)一套專用的電纜固定夾。電纜進(jìn)GIS經(jīng)電纜夾層上GIS電纜終端，在電纜夾層應(yīng)用特制的電纜固定支架固定電纜。第18頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第19頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第20頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天電纜終端的安裝

電纜終端的制作要求由電纜終端供應(yīng)商派遣有經(jīng)驗(yàn)、有資格的技師負(fù)責(zé)，現(xiàn)場(chǎng)搭專用封閉帳篷，嚴(yán)格控制環(huán)境溫度、濕度和清潔度。耐克森公司為本工程提供的是SOA1.245-01/3-245kV戶外電纜終端以及SFY1.245-11/0-245kVGIS電纜終端。與GIS連接的GIS電纜終端考慮在電纜夾層制作完成后，穿過(guò)樓板預(yù)留孔后與開(kāi)關(guān)站設(shè)備層的GIS進(jìn)線套管聯(lián)接，電纜夾層凈高為3m，可滿足電纜終端與電纜連接制作完畢后由水平放置改為立起時(shí)所需的最小高度。與主變壓器連接的戶外電纜終端可在電纜頭坑內(nèi)制作完成后，通過(guò)架空線與220kV戶外氧化鋅避雷器及主變高壓側(cè)聯(lián)接，電纜頭坑凈空3m，寬2.6m。第21頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第22頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天電纜彎曲半徑問(wèn)題在敷設(shè)電纜前，一定要清理電纜溝道中的石塊等雜物，每個(gè)轉(zhuǎn)彎處的彎曲半徑必須大于廠家要求的電纜敷設(shè)允許的最小彎曲半徑，否則就會(huì)損傷電纜外護(hù)套，電纜投入運(yùn)行后，易發(fā)生因絕緣強(qiáng)度不夠?qū)е露搪?、擊穿等供電故障。?3頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第24頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第25頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天電纜預(yù)留長(zhǎng)度問(wèn)題考慮到電纜蛇形敷設(shè)、電纜終端制作等因素和將來(lái)可能的故障檢修，結(jié)合本工程的實(shí)際條件，在220kV開(kāi)關(guān)站電纜夾層內(nèi)，設(shè)置了電纜預(yù)留段，每回電纜在電纜夾層盤(pán)繞一圈。按耐克森公司所提供“電纜在無(wú)牽引力的情況下彎曲，其最小彎曲半徑為2640mm”，因此電纜盤(pán)一圈所要用的電纜長(zhǎng)度約為17米。

第26頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第27頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天電纜現(xiàn)場(chǎng)絕緣耐壓試驗(yàn)問(wèn)題

為了保證電纜安全可靠運(yùn)行，電纜安裝完畢后需要做絕緣耐壓試驗(yàn)，絕緣耐壓試驗(yàn)可分為直流耐壓和交流耐壓試驗(yàn)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明：直流耐壓試驗(yàn)不能有效的發(fā)現(xiàn)交流電纜中的缺陷，甚至造成電纜的絕緣隱患。因此國(guó)內(nèi)外有關(guān)部門(mén)廣泛推薦采用交流耐壓取代傳統(tǒng)的直流耐壓。IEC62067/CD要求220kV電壓等級(jí)以上的交聯(lián)電纜不允許直流耐壓。本工程220kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)在電纜敷設(shè)和終端制作完成后，整根電纜連同終端做工頻耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)將通過(guò)GIS的試驗(yàn)套管加電壓到電纜上，施加試驗(yàn)電壓216kV，持續(xù)時(shí)間為1h.為了防止被試驗(yàn)設(shè)備擊穿擴(kuò)大事故，降低對(duì)試驗(yàn)設(shè)備容量要求，對(duì)與電纜相聯(lián)的主變壓器和GIS要求與電纜斷開(kāi)并做屏蔽和接地。第28頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天電纜金屬護(hù)套的連接和接地

為了減少金屬護(hù)套損耗，提高電纜的輸送容量，在高壓電纜中常使用金屬護(hù)套對(duì)地絕緣，并在施工時(shí)根據(jù)線路的不同情況按照經(jīng)濟(jì)合理的原則在護(hù)套的一定位置采用特殊的連接和接地方式，裝置護(hù)層絕緣保護(hù)器等，以保證金屬護(hù)套在最高電壓時(shí)對(duì)地絕緣正常。電纜金屬護(hù)套的連接和