35kV屏蔽型可分離連接器在小型化配電設(shè)備上的應(yīng)用

文／福建中能電氣股份有限公司 陳添旭／

0 引言

城市化進(jìn)程的加快和城市電力負(fù)荷的不斷增長，越來越多的35kV擠包絕緣電力電纜應(yīng)用在城市配電系統(tǒng)中，市場需要一種最佳方案來解決35kV電力電纜線路的分支連接或設(shè)備終端連接。同時，需要一種更加緊促并適合戶外運行環(huán)境的配電設(shè)備來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的戶內(nèi)空氣絕緣配電設(shè)備。一些國內(nèi)企業(yè)曾試圖將國外35kV或36kV可分離連接器引進(jìn)國內(nèi)市場，終因技術(shù)參數(shù)不符合國內(nèi)電網(wǎng)技術(shù)要求而失敗。近年來國內(nèi)成功開發(fā)出的35kV等級屏蔽型可分離連接器完全適合國內(nèi)電網(wǎng)實際要求，填補(bǔ)了這一領(lǐng)域的空白。

1 35kV屏蔽型可分離連接器的結(jié)構(gòu)特點

典型的35kV屏蔽型可分離連接器的剖面結(jié)構(gòu)如圖1所示，它們不僅使電纜與設(shè)備套管之間的電氣連接無裸露金屬件，而且充分考慮電場分布的均衡，主體絕緣的內(nèi)外都有半導(dǎo)電屏蔽層，將導(dǎo)體連接處電場畸變和電纜絕緣軸向收縮以及切削電纜絕緣反應(yīng)力錐等很難處理的問題都予以回避了，外表面直接接地，無需外部絕緣距離，對電器設(shè)備向小型化、全封閉方向發(fā)展起到促進(jìn)作用。

外屏蔽層：它使可分離式連接器的外表面保持零電位，帶電可觸摸，無需外部絕緣距離。中間絕緣層：它將高壓電極與地電極可靠隔離，承受工作電壓及各種過電壓長期作用，因此其耐電強(qiáng)度及長期穩(wěn)定性能是保證整個可分離連接器完成輸配電任務(wù)的最重要部分；它還要能耐受發(fā)熱導(dǎo)體的熱作用而保持應(yīng)有的介電強(qiáng)度。內(nèi)屏蔽層：采用半導(dǎo)電橡膠硫化成型，與主絕緣復(fù)合成一體。它使電纜導(dǎo)體連接處的空氣隙處于等電位下，不會放電，電纜絕緣末端不需要切削反應(yīng)力錐，即使電纜絕緣有軸向收縮，只要其端部未縮到接頭內(nèi)半導(dǎo)電層以外，就不會影響接頭性能。它使電場分布均勻，運行更加安全，消除了可能存在的潛在危險，使電纜終端的壽命延長。雙頭螺栓：它將壓接端子固定在設(shè)備套管與絕緣塞之間。緣塞及絕緣塞蓋：它用來固定壓接端子，將可分離連接器安裝孔封堵，通過半導(dǎo)電絕緣塞蓋罩住尾部，使外表面屏蔽接地。容性測試點：采用嵌入式金屬部件，當(dāng)帶電運行時，其金屬部件與外屏蔽層之間有一定的電位差，可以用來安裝帶電顯示器，也可以通過半導(dǎo)電測試帽短接并屏蔽。接地孔：用來將外屏蔽層接地。壓接端子：起到電氣過度連接。根據(jù)電纜導(dǎo)體選擇對應(yīng)規(guī)格的銅或鋁材。電纜適配器：又稱為應(yīng)力錐，通過漏斗狀應(yīng)力錐來改善電力電纜外屏蔽層斷開處的電場分布，它同時還是不同規(guī)格電纜的適配器。

圖1 可分離連接器剖面結(jié)構(gòu)示意圖

2 國內(nèi)外35kV電壓等級可分離連接器絕緣水平的差別

如表1所示，國內(nèi)外關(guān)于35kV電壓等級可分離連接器的絕緣水平要求差異很大，這主要是不同國家及地區(qū)電壓等級的細(xì)微差別和中性點接地方式的巨大差異造成的。在選擇35kV可分離連接器時，一定要考慮國內(nèi)35kV電壓等級對電纜附件的標(biāo)準(zhǔn)要求，不能盲目選用國外產(chǎn)品。據(jù)了解，北京某公司在2004年曾盲目引進(jìn)歐洲某公司36kV電壓等級可分離連接器，送到武漢高壓研究所準(zhǔn)備做試驗，后來發(fā)現(xiàn)技術(shù)參數(shù)不符合國內(nèi)35kV電壓等級要求而放棄；上海在引進(jìn)國外35kV電壓等級GIS開關(guān)時，曾配套36kV電壓等級可分離連接器，因為不符合國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，后來改用52kV電壓等級產(chǎn)品[6]。

3 35kV屏蔽型可分離連接器在緊促型配電設(shè)備上的應(yīng)用

3.1 35kV屏蔽型可分離連接器在GIS 開關(guān)柜上的應(yīng)用

傳統(tǒng)的35 (40.5) kV金屬封閉開關(guān)設(shè)備，因為采用空氣作為絕緣介質(zhì)，考慮到設(shè)備的絕緣配合，體積很大。如KYN61-40.5型鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)尺寸為1400mm×2800mm×2600mm（寬×深×高），其中電纜室的空間約占1/4。對于高海拔地區(qū)以及凝露嚴(yán)重的地區(qū)，還要增加絕緣件的爬電距離，開關(guān)設(shè)備體積更大。

上世紀(jì)90年代以來，隨著城市用電量的日益增加，在城市內(nèi)負(fù)荷密度高的地區(qū)增建新的變電所變得十分困難。解決這一難題的有效措施是改建原有變電所，選用占地面積小、性能優(yōu)越的新型GIS開關(guān)柜。在GIS開關(guān)柜的設(shè)計上，電纜進(jìn)出線采用屏蔽型可分離連接器，無需考慮電纜室的外部絕緣配合和爬電距離，采用絕緣性能優(yōu)良的SF6氣體代替大氣作為柜體內(nèi)部絕緣介質(zhì)，可以大幅度減小開關(guān)設(shè)備的占地面積和空間體積。例如，國外某企業(yè)推出的35kV等級GIS開關(guān)柜尺寸只有650mm×1380mm×2250mm（寬×深×高），體積減少了80%。GIS開關(guān)柜采用SF6密封結(jié)構(gòu)，柜內(nèi)各電器設(shè)備不受柜外周圍環(huán)境和小動物的影響，可靠性得到提高。

3.2 35kV屏蔽型可分離連接器在電纜分支箱上的應(yīng)用

近幾年以來，在一些大型工礦企業(yè)和工業(yè)園區(qū)，需要對35kV電力電纜進(jìn)行分支、連接；城市架空線入地改造工程也需要新型電纜附件解決原來35kV架空線路的分支連接。以前因為沒有合適的電纜附件，35kV電力電纜線路有時為了解決分支連接問題，將電力電纜引出到電線桿上，通過戶外電纜終端分支后再分別進(jìn)入地下。這種方式的缺點是電纜分支連接容易受到外界的影響，與周圍的環(huán)境不協(xié)調(diào)，有些地區(qū)空間受限，沿海地區(qū)還容易受臺風(fēng)影響。

35kV電纜分支箱與城市配電網(wǎng)絡(luò)中大量采用的10kV電纜分支箱原理相同，它采用全絕緣、全密封、全屏蔽的可分離連接器組合連接，結(jié)構(gòu)緊促，如圖2所示。典型的35kV四分支電纜分支箱尺寸只有800mm×1300mm×1500mm（寬×深×高）。這種電纜分支箱直接安裝在戶外水泥臺上，防凝露，抗洪水，防污染，可用于任何惡劣環(huán)境。若采用“H”型穿墻套管，圖2所示的電纜分支箱不需要“T”接就可以完成四路分支，更加緊促。

圖2 可分離連接器在35kV電纜分支箱應(yīng)用示意圖

3.3 35kV屏蔽型可分離連接器在戶外箱式變電站上的應(yīng)用

表1 國內(nèi)外35kV可分離連接器技術(shù)參數(shù)比較

采用可分離連接器和配套的套管，可以使35kV箱式變電站電纜室的體積縮小一半以上，如果采用GIS開關(guān)柜作為箱式變電站的高壓間隔開關(guān)，可以使35kV箱式變電站的體積大大減少。目前，國內(nèi)已經(jīng)有一些制造企業(yè)開始設(shè)計小型化、緊促型箱式變電站。

4 35kV單芯電力電纜金屬護(hù)套的接地方式

為了限制35kV單芯電力電纜護(hù)套在正常運行及線芯短路時的工頻感應(yīng)過電壓、雷電作用及操作過電壓時電纜護(hù)套的過電壓，電纜金屬護(hù)套必須采取適當(dāng)?shù)慕拥胤绞剑缱o(hù)套單端接地、護(hù)套中點接地、護(hù)套交叉互聯(lián)、電纜換位金屬護(hù)套交叉互聯(lián)等。由于35kV可分離連接器的外屏蔽層需要直接接地，當(dāng)使用35kV單芯電力電纜時，在可分離連接器連接處的電纜金屬護(hù)套要采用直接接地方式。

5 結(jié)論

選用適合國內(nèi)電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求的屏蔽型可分離連接器，可以實現(xiàn)35kV擠包絕緣電力電纜與配電設(shè)備之間的全絕緣、全密封、全屏蔽連接，適合35kV電壓等級GIS開關(guān)柜、戶外電纜分支箱和戶外箱式變電站小型化趨勢。若采用單芯電力電纜，在可分離連接器連接處的電纜金屬護(hù)套要采用直接接地方式。

[1]GB 311.1-97 高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合.

[2]GB/T 12706.4-2002 額定電壓1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及其附件.第4部分：額定電壓6kV（Um=7.2kV）到35kV （Um=40.5kV）電力電纜附件試驗要求.