第七章-電力電容器和電力電纜

第七章-電力電容器和電力電纜第一頁，共39頁。第一節(jié)：電力電容器

1.1電力電容器主要用途1并聯(lián)電容器：并聯(lián)在線路上；補(bǔ)償感性負(fù)荷，提高功率因數(shù)2串聯(lián)電容器：串連在線路上；補(bǔ)償長距離線路的感抗，從而減小電壓降，改進(jìn)電壓調(diào)整率，提高傳輸容量；3耦合電容器：載波通訊及測量保護(hù)功能4電容式電壓互感器：內(nèi)含耦合電容器5脈沖電容器：用于沖擊電壓發(fā)生器和沖擊電流發(fā)生器第二頁，共39頁。第三頁，共39頁。1絕緣介質(zhì)的作用：絕緣、儲能2比特性：單位體積所儲存的能量（對直流或沖擊電容器而言）或無功功率（交流電容器）；表征技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；第一節(jié)：電力電容器

1.2電力電容器的比特性第四頁，共39頁。第一節(jié)：電力電容器

1.3對電力電容器介質(zhì)的要求1介電強(qiáng)度高2介電常數(shù)大3介質(zhì)損耗小4耐老化5工藝性好、與其他材料的相容性好第五頁，共39頁。第一節(jié)：電力電容器

1.4液體介質(zhì)1電容器油、變壓器油：現(xiàn)逐步淘汰；電氣性能好，無毒；易老化、可燃。2合成液體：硅油耐燃－用于車船設(shè)備；多種合成油絕緣特性更好，介損小、耐局放，與薄膜相容，毒性低、能生物降解－廣泛用以浸漬全膜電容器。第六頁，共39頁。第一節(jié)：電力電容器

1.5固體介質(zhì)1電容器紙：現(xiàn)逐步淘汰；厚度薄、雜質(zhì)少；介損大、易吸潮。2合成材料薄膜：機(jī)械電氣性能好、其中聚丙烯膜介損極??；要求表面粗糙化并高真空下浸漬。3金屬化膜：在薄膜上噴涂0.01微米厚的鋁或鋅層；具有“自愈性”－缺陷處短路電流蒸發(fā)金屬層從而恢復(fù)絕緣，特別適用于要求無油、防爆場所。第七頁，共39頁。第一節(jié)：電力電容器

1.6組合絕緣-估算介損和介電常數(shù)由于薄膜介損低于紙，浸漬后介損低很多第八頁，共39頁。第一節(jié)：電力電容器

1.6組合絕緣-估算起始放電場強(qiáng)當(dāng)U1達(dá)到氣泡放電電壓Ud時：當(dāng)極間距離d不變時，采用更薄的紙或膜有利于提高此組合絕緣的局放特性。氣泡上的電壓：第九頁，共39頁。第一節(jié)：電力電容器

1.6組合絕緣-估算起始放電場強(qiáng)當(dāng)每層膜的厚度一定，則平均起始放電場強(qiáng)隨總厚度的下降而升高提高油壓=》提高了氣泡擊穿電壓沖擊電壓和直流電壓下局放脈沖少=》介電強(qiáng)度高第十頁，共39頁。第一節(jié)：電力電容器

1.6組合絕緣-工作場強(qiáng)工作條件不同、要求壽命不同，許用工作場強(qiáng)有顯著差異長期運(yùn)行的交流電容器許用工作場強(qiáng)要小于局放熄滅場強(qiáng)第十一頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.1基本情況截止到2001年6月，北京地區(qū)投運(yùn)的高壓電纜線路情況：220千伏電源電纜線路16路63.225公里220千伏聯(lián)絡(luò)電纜線路15路0.949公里110千伏電源電纜線路114路283.422公里110千伏聯(lián)絡(luò)電纜線路82路4.722公里（其中110千伏及以上充油電纜60多公里）XLPE絕緣電纜最早投運(yùn)時間是1988年9月，電纜生產(chǎn)廠家：日本藤倉電纜公司，至今已經(jīng)運(yùn)行14年。第十二頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.1基本情況

國產(chǎn)XLPE絕緣電纜主要采用：上海電纜廠、沈陽古河電纜有限公司、鄭州電纜廠、山東電纜廠、北京威克瑞電纜廠、杭州華新電纜有限公司等廠家的電纜。

進(jìn)口XLPE絕緣電纜主要采用：日本藤倉公司、日本住友公司、日本昭和公司、日本三菱公司、日本日立公司、法國阿爾卡特、德國AEG公司、澳大利亞澳力公司、法國雪力克公司的產(chǎn)品。第十三頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜2.2電纜鋪設(shè)北京地區(qū)電纜線路大部分采用敷設(shè)安裝在電纜隧道內(nèi)，也有一部分采用敷設(shè)安裝在磚槽內(nèi)。第十四頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.2基本結(jié)構(gòu)導(dǎo)電線芯：銅：易焊接，導(dǎo)電性好機(jī)械性好，對油老化的催化作用較強(qiáng)；鋁：價格低，輕；多股扭絞；常為圓形。絕緣介質(zhì)：常用鉸鏈聚乙烯材料（XLPE）；油紙絕緣；充油電纜；充氣電纜。電纜護(hù)套：防止水分侵入絕緣層；保護(hù)絕緣層不受腐蝕；加以鋼帶或鋼絲鎧裝提高機(jī)械強(qiáng)度；鉛包柔軟，鋁包機(jī)械強(qiáng)度高。鎧甲外包裹瀝青、浸漬紙組成的外護(hù)套。第十五頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.2基本結(jié)構(gòu)-塑料電纜導(dǎo)電線芯、半導(dǎo)體層、塑料絕緣層、半導(dǎo)體層、金屬護(hù)層、鎧甲、橡膠護(hù)套；常用鉸鏈聚乙烯材料（XLPE）；是發(fā)展趨勢第十六頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.2基本結(jié)構(gòu)-油紙電纜利用油浸紙做絕緣介質(zhì)，油填充紙的空隙。為使工作溫度下介質(zhì)不流動，常用粘性浸漬劑，導(dǎo)致熱脹冷縮（隨負(fù)荷變化）造成空隙；落差較大時，浸漬劑向下流淌，導(dǎo)致上部空隙更多僅用于35kV及以下第十七頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.2基本結(jié)構(gòu)-充油電纜利用油浸紙做絕緣介質(zhì)選用粘性小的浸漬劑，并施加油壓選用更薄的紙或薄膜-纖維合成紙選用合成油分為自容式充油電纜和鋼管充油電纜電壓等級可達(dá)500kV第十八頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.2基本結(jié)構(gòu)-各種材料對比第十九頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.3電場分布極其改善總包絕緣型中，電場非圓柱型，絕緣層中存在垂直分量和切向分量，容易在較低電壓下就出現(xiàn)滑閃放電，僅用于10kV以下第二十頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.3電場分布極其改善多數(shù)電纜為同軸圓柱電場，為降低線芯附近的場強(qiáng)，可采用分階絕緣：如在由m層介質(zhì)串聯(lián)成的同軸圓柱體中，交流下在半徑rn處第n層的最大場強(qiáng)為：對油紙絕緣，在線芯附近用高密度的薄紙，不但介電常數(shù)大，使該處場強(qiáng)降低，而且介質(zhì)的電氣強(qiáng)度高。第二十一頁，共39頁。第二十二頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.3電場分布極其改善直流電場分布取決于電阻率，可在線芯處選用電阻率較低的介質(zhì)；負(fù)荷的變化通過溫度變化影響電阻率，從而影響電場分布第二十三頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.3電場分布極其改善高壓油紙電纜老化：原因：局部放電過程：線芯附近油隙發(fā)生局放=》浸漬劑分解，間隙擴(kuò)大=》帶電質(zhì)點(diǎn)穿透紙帶=》電場出現(xiàn)很強(qiáng)的切向分量=》滑閃放電改進(jìn)：分階絕緣、絕緣層內(nèi)外包半導(dǎo)電層；提高油壓。第二十四頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.3電場分布極其改善高壓塑料電纜老化：原因：電樹枝、水樹枝、電化學(xué)樹枝過程：雜質(zhì)引發(fā)局放=》通道擴(kuò)大改進(jìn)：分階絕緣、絕緣層內(nèi)外包半導(dǎo)電層；盡可能消除雜質(zhì)電樹第二十五頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.4場強(qiáng)選取第二十六頁，共39頁。電纜的故障

隨著高壓電纜線路的逐年增加和投運(yùn)時間的逐年增長，XLPE電纜存在的一些問題已逐漸顯現(xiàn)出來，事故也開始不斷增加。特別是發(fā)生在電纜接頭中的絕緣擊穿事故呈上升趨勢。

自從1997年北京發(fā)生了第一起超高壓電纜運(yùn)行故障以來，到目前共發(fā)生各類故障15起，其中電纜接頭、終端故障13起，占87%，接頭盒：繞包型、模塑型、預(yù)制型、組裝型終端：戶外終端、GIS終端、油浸終端第二十七頁，共39頁。應(yīng)力錐第二十八頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.4電纜接頭盒－澆注式第二十九頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.4電纜接頭盒－充油式第三十頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.4電纜接頭盒－預(yù)制式第三十一頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.4電纜接頭盒-應(yīng)力錐擊穿第三十二頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.4電纜接頭盒-應(yīng)力錐擊穿第三十三頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.5電纜終端第三十四頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.5電纜終端第三十五頁，共39頁。第二節(jié)：電力電纜

2.6應(yīng)力錐尺寸確定按沿MN各處軸向場強(qiáng)Ea保持恒定的原則來設(shè)計：第三十六頁，共39頁。第二節(jié)：電力