高壓電纜的選擇和應(yīng)用

關(guān)于高壓電纜的選擇和應(yīng)用第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日1.高壓電纜的種類和結(jié)構(gòu)特點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80年代以來，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越廣泛的應(yīng)用。而充油電纜的使用已達到一個世紀，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，共31頁，2023年，2月20日，星期日交聯(lián)聚乙烯電纜交聯(lián)聚乙烯電纜是近30年來發(fā)展起來很有前途的塑料電纜。這種電纜電場分布均勻，沒有切向應(yīng)力，重量輕，載流量大。第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日自容式充油電纜一般簡稱為充油電纜，其特點是利用壓力油箱向電纜絕緣內(nèi)部補充絕緣油的辦法，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強度。第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日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，其性能指標比充油電纜要好。熱性能和機械性能聚乙烯樹脂經(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90℃，比充油電纜的高。因而在相同導(dǎo)體截面時，載流量比充油電纜大。第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日敷設(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，但是也存在著一定的缺點：第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日高電壓等級的交聯(lián)電纜開發(fā)時間還不長，因此無論在制造工藝上還是運行使用上的技術(shù)和經(jīng)驗遠不如充油電纜，在理論和實踐上都還有一些問題有待解決，其中最根本性的問題是對其長期運行可靠性和使用壽命的評價至今沒有取得一致的結(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，其性能受工藝過程的影響很大。運行一段時期后，容易出現(xiàn)“樹枝”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，共31頁，2023年，2月20日，星期日高壓交聯(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，目前國內(nèi)使用二者220kV的電纜兼而有之。第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日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行經(jīng)驗豐富，電氣性能優(yōu)良，可靠性也高，但需要供油系統(tǒng)，有時需要塞止接頭。對于220kV及以上電壓等級，經(jīng)與交聯(lián)電纜作技術(shù)經(jīng)濟比較后認為合適時仍可選用充油電纜。第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日導(dǎo)體截面的選擇導(dǎo)體截面應(yīng)從有關(guān)的電纜產(chǎn)品標準中列出的標稱截面中選取，在選擇導(dǎo)體截面時應(yīng)考慮以下因素：在規(guī)定的連續(xù)負荷、周期負荷、事故緊急負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)安裝和運行過程中受到的機械負荷。絕緣中的電場強度。第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日電纜終端的選擇電纜終端的設(shè)計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，共31頁，2023年，2月20日，星期日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)劃裝機容量為6臺350MW級單軸燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，分兩期建設(shè)。本期工程3臺單軸燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組以發(fā)電機-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關(guān)設(shè)備(GIS)。第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日

由于GIS出線征地問題，導(dǎo)致GIS布置離主廠房變壓器區(qū)較遠，考慮到電纜進線的可行性和實用性，最終選擇采用高壓電纜進線。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，共31頁，2023年，2月20日，星期日電纜布置方式本期工程最終選擇較易實現(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。電纜布置斷面圖見附圖，電纜溝寬1300mm、深1100mm，四回路分兩條電纜溝敷設(shè)，每兩回在同側(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，共31頁，2023年，2月20日，星期日第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日電纜敷設(shè)方式為了補償環(huán)境溫度和負荷變化等因素產(chǎn)生熱脹冷縮的熱機械效應(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，共31頁，2023年，2月20日，星期日第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日電纜終端的安裝

電纜終端的制作要求由電纜終端供應(yīng)商派遣有經(jīng)驗、有資格的技師負責(zé)，現(xiàn)場搭專用封閉帳篷，嚴格控制環(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，穿過樓板預(yù)留孔后與開關(guān)站設(shè)備層的GIS進線套管聯(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，共31頁，2023年，2月20日，星期日第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日電纜彎曲半徑問題在敷設(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，否則就會損傷電纜外護套，電纜投入運行后，易發(fā)生因絕緣強度不夠?qū)е露搪贰舸┑裙╇姽收?。?3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日電纜預(yù)留長度問題考慮到電纜蛇形敷設(shè)、電纜終端制作等因素和將來可能的故障檢修，結(jié)合本工程的實際條件，在220kV開關(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繞一圈。按耐克森公司所提供“電纜在無牽引力的情況下彎曲，其最小彎曲半徑為2640mm”，因此電纜盤一圈所要用的電纜長度約為17米。

第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日電纜現(xiàn)場絕緣耐壓試驗問題

為了保證電纜安全可靠運行，電纜安裝完畢后需要做絕緣耐壓試驗，絕緣耐壓試驗可分為直流耐壓和交流耐壓試驗。近年來國內(nèi)外的試驗和運行經(jīng)驗證明：直流耐壓試驗不能有效的發(fā)現(xiàn)交流電纜中的缺陷，甚至造成電纜的絕緣隱患。因此國內(nèi)外有關(guān)部門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)場交流耐壓試驗在電纜敷設(shè)和終端制作完成后，整根電纜連同終端做工頻耐壓試驗，試驗將通過GIS的試驗套管加電壓到電纜上，施加試驗電壓216kV，持續(xù)時間為1h.為了防止被試驗設(shè)備擊穿擴大事故，降低對試驗設(shè)備容量要求，對與電纜相聯(lián)的主變壓器和GIS要求與電纜斷開并做屏蔽和接地。第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期日電纜金屬護套的連接和接地

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