高壓電纜附件選型的分析與研究

摘 要：電纜附件是電纜線路的重要組成部分，是電纜系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，因制造質(zhì)量不好、材料選用不當(dāng)或安裝工藝不正確而造成的事故率高達(dá)百分之六十至八十。本專題結(jié)合工程實(shí)際通過對(duì)電纜附件的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及參數(shù)間的制約關(guān)系，以及對(duì)材料、施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)條件和產(chǎn)品的特性進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：電纜附件；電纜頭；護(hù)層保護(hù)器

電纜附件是電纜線路重要的組成部分，電纜敷設(shè)完成后需將各種電纜附件，按照一定設(shè)計(jì)工藝，在現(xiàn)場(chǎng)安裝到電纜端部，與電纜本體組合成不可分割的整體，電纜附件的電氣絕緣、通流能力、機(jī)械性能和密封性能均應(yīng)滿足電纜安全運(yùn)行的要求。通過對(duì)220kV的交聯(lián)電纜附件的材質(zhì)、施工工藝和產(chǎn)品的特性等方面進(jìn)行分析比較，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，選出適合于工程現(xiàn)場(chǎng)需求的型號(hào)。

1 電纜終端頭

電纜終端分為戶內(nèi)和戶外電纜終端，戶內(nèi)電纜終端廣泛使用GIS終端，戶外電纜終端常采用的有瓷套式終端、復(fù)合套管式終端、全預(yù)制式終端。其特性如下：

GIS電纜終端可分為濕式GIS終端和干式GIS終端。濕式GIS終端是向套管內(nèi)充絕緣澆注劑，安裝和實(shí)驗(yàn)時(shí)需廠家配合完成，工序繁瑣，占地較大，運(yùn)維的工作量大。干式GIS終端不需加絕緣澆注劑，避免了漏油現(xiàn)象，使用壽命長(zhǎng)，安裝及運(yùn)維簡(jiǎn)便，占地較小。干式GIS終端的結(jié)構(gòu)形式有插拔式和裝配式，兩者主要是在頂部密封處理及尾管結(jié)構(gòu)上有所不同，在產(chǎn)品選型時(shí)還需與GIS開關(guān)配套。

瓷套式戶外終端具有良好的耐氣候性、抗漏痕、電蝕能力和憎水性能。但瓷套式戶外終端重量較大，裝卸、運(yùn)輸、施工不方便且防爆性能較差，瓷套是脆性材料，爆炸后的碎片會(huì)殃及周邊其它電氣設(shè)備和人員安全，不適合在人員較密集的場(chǎng)所使用。

復(fù)合套管戶外終端的重量輕，運(yùn)輸和安裝比較方便。有優(yōu)良的防爆性能，復(fù)合絕緣材料正好能克服瓷套爆炸時(shí)碎片殃及周邊設(shè)備和人員安全的這一弱點(diǎn)，適合人員密集的場(chǎng)所使用。缺點(diǎn)是它的穩(wěn)定性比瓷套差。在運(yùn)行一定年限后會(huì)出現(xiàn)憎水性，機(jī)械特性和電氣性能也會(huì)下降，并且密封會(huì)有劣化現(xiàn)象。

全預(yù)制式戶外終端由性能優(yōu)異的硅橡膠整體成型，安裝時(shí)只需處理好電纜本體，將終端套入電纜端頭即可；其重量輕，運(yùn)輸和安裝比較方便，運(yùn)行過程中易維護(hù)；整個(gè)終端為全干式結(jié)構(gòu)，運(yùn)行時(shí)可杜絕因漏油等原因造成的運(yùn)行事故和環(huán)境危害，110kV及以下戶外電纜終端主要采用全預(yù)制式電纜終端，220kV及以上電壓等級(jí)因絕緣性能及電應(yīng)力等問題，目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上尚未有全預(yù)制式戶外終端，一般采用瓷套式或復(fù)合套管式充油電纜終端。

2 中間接頭

目前主要采用的接頭有繞包式接頭、模塑式接頭、組合預(yù)制式接頭、整體預(yù)制式接頭。

繞包式接頭在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)需要用專用設(shè)備繞包機(jī)繞包絕緣，絕緣層間有空隙和雜質(zhì)，形狀不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，接頭的尺寸較大，施工時(shí)間較長(zhǎng)，不適合110 kV 及以上等級(jí)的電纜接頭，優(yōu)點(diǎn)是適用性強(qiáng)，適用于多種型式的電纜，可用于接頭事故備件。

模塑式接頭施工時(shí)對(duì)環(huán)境的要求高，對(duì)加熱的溫度、時(shí)間和冷卻過程有嚴(yán)格的工藝要求，較難把控，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間較長(zhǎng)，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。

組合預(yù)制式接頭的主要絕緣都在工廠內(nèi)制造，絕緣可靠，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要求較低，施工時(shí)間短。缺點(diǎn)是接頭較長(zhǎng)，體積大，比較笨重。

整體預(yù)制式接頭在安裝過程中預(yù)制件與電纜絕緣的界面暴露時(shí)間短，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要求較低，接頭工藝簡(jiǎn)單，機(jī)電性能好、體積小、重量輕、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便，施工時(shí)間短。

目前國(guó)內(nèi)外110kV、220kV交聯(lián)電纜中間接頭常采用整體預(yù)制型接頭。

3 護(hù)層保護(hù)器

電纜護(hù)層保護(hù)器用于限制金屬護(hù)層上的感應(yīng)電壓，確保外護(hù)套不被過電壓擊穿。若擊穿將導(dǎo)致金屬護(hù)套出現(xiàn)多點(diǎn)接地，進(jìn)而產(chǎn)生環(huán)流造成損耗發(fā)熱，導(dǎo)致絕緣局部過熱并加速老化。

目前國(guó)內(nèi)外常采用的氧化鋅保護(hù)器。正常狀態(tài)保護(hù)器呈現(xiàn)高阻態(tài)，在低電壓時(shí)泄漏電流小，當(dāng)過電壓超過保護(hù)器的電壓閥值則迅速?gòu)母咦钁B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥钁B(tài)，釋放電流，當(dāng)過電壓消失后，又恢復(fù)到高阻態(tài)，保障電纜的安全。

電纜工程中一般有三處需裝設(shè)護(hù)層保護(hù)器，首先金屬護(hù)套單點(diǎn)直接接地的電纜，在其金屬層電氣通路的末端，設(shè)置保護(hù)器，其次在交叉互聯(lián)接地的電纜線路中，未直接接地的絕緣接頭處設(shè)置保護(hù)器 ，另外進(jìn)GIS站的電纜在GIS筒尾部法蘭與電纜護(hù)層間需跨接保護(hù)器。

護(hù)層保護(hù)器的額定電壓和動(dòng)作電壓應(yīng)能保證在電纜金屬護(hù)套上產(chǎn)生最大工頻感應(yīng)過電壓時(shí)保持不動(dòng)作，額定電壓值越低越有利于保護(hù)電纜護(hù)層絕緣，但過低則可能引起保護(hù)器的頻繁動(dòng)作，縮短了保護(hù)器使用年限。保護(hù)器的額定電壓、動(dòng)作電壓和殘壓三者之間相互關(guān)聯(lián)、相互制約。

對(duì)于220kV電纜護(hù)層保護(hù)器通過最大沖擊電流時(shí)的殘壓不得大于47.5/2≈33.58kV。并且系統(tǒng)短路時(shí)產(chǎn)生的最大工頻過電壓作用下，在可能長(zhǎng)的切除故障時(shí)間內(nèi)，護(hù)層電壓限制器應(yīng)能耐受，工程中一般選擇保護(hù)器殘壓不大于10kV。2000μs方波電流表明護(hù)層保護(hù)器的通流能力，工程中一般要求2000μs方波電流為600A，經(jīng)相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證基于8/20μs標(biāo)稱放電電流為10kA 設(shè)計(jì)的護(hù)層保護(hù)器適合用于220kV電力電纜線路金屬套過電壓。

4 總結(jié)

通過對(duì)電纜附件的材料、施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)條件以及產(chǎn)品的特性進(jìn)行分析及比較，建議在GIS終端產(chǎn)品選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)GIS終端的結(jié)構(gòu)形式選取與GIS開關(guān)配套的終端；110kV及以下戶外終端一般采用全預(yù)制式終端，220kV戶外終端一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選用瓷套或復(fù)合套管式充油的電纜終端；110kV及以上交聯(lián)電纜中間接頭普遍使用是整體預(yù)制型結(jié)構(gòu)；電纜護(hù)層保護(hù)器的主要技術(shù)參數(shù)需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選取相應(yīng)的型號(hào)。選用的電纜附件均需符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求，以確保高壓電纜線路安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：陳金虎（1985），男，漢族，山西臨汾人，本科，工作單位：北京恒華偉業(yè)科技股份有限公司，研究方向：電氣工程。