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    110kV電纜附件基本知識發布時間:2016-10-31

    1  簡介  


    高壓電纜附件是由中低壓附件發展過來的。因此,110kV及以上交聯聚乙烯絕緣電纜終端和中間接頭的品種,與35kV及以下電纜終端和中間接頭的品種類似。


    1.1 終端 


    110kV及以上交聯聚電纜終端的主要品種為戶外終端、GIS終端(安裝在全封閉組合電器內,又稱SF6氣體終端)和變壓器終端(安裝在變壓器油箱內,又稱油中終端)。       


    目前,國外110~345kV電壓等級用的交聯電纜終端主要型式為預制橡膠應力錐終端(簡稱預制型終端),更高電壓等級的交聯電纜終端采用硅油浸漬薄膜電容錐終端(簡稱電容錐終端)。早期在110kV電壓等級曾使用過的繞包型等其他類型的終端,現在已經很少使用。



    1.2 中間接頭 


    110kV及以上交聯電纜中間接頭,按照他的功能,以將電纜金屬護套,接地屏蔽和絕緣屏蔽在電氣上斷開或連續分為絕緣接頭與直通接頭。無論是絕緣接頭或直通接頭,按照它的絕緣結構分有繞包型接頭(TJ)、包帶模塑型接頭(TMJ)、擠塑模塑型接頭(EMJ)、預制型接頭(PJ)等類型。


    預制橡膠應力錐終端和預制型中間接頭是國內目前使用的高壓交聯電纜附件的主要型式。



    2  分類  



    3  定義  


    戶外終端:在受陽光直射或暴露在氣候環境下或兩者都存在的情況下使用的終端。


    GIS 終端:安裝在氣體絕緣封閉開關設備內部以SF6氣體為外絕緣的電纜終端。


    油浸終端:安裝在油浸變壓器油箱內以絕緣油為外絕緣的液體絕緣部分的電纜終端。


    直通接頭:連接兩根電纜形成連續電路的附件,用于電纜線路接頭處直接接地場合。


    絕緣接頭:將電纜的金屬套,接地金屬屏蔽和絕緣屏蔽在電氣上斷開的接頭,用于電纜線路金屬護套交叉互聯場合,減少護層損耗。


    整體預制橡膠絕緣:集應力錐、傘裙和絕緣層于一體,成為一個整體預制件。


    4  高壓交聯電纜附件使用情況  



    5  產品型號及命名  



    6  應用實例  


      戶外終端實例圖  


      中間接頭實例圖  


      GIS終端應用實圖和結構圖  


    7  110KV附件結構特點  


    7.1 繞包型電纜終端和中間接頭


    與中低壓附件沒有本質差別,它的絕緣和內外屏蔽層也都是在現場用手工或繞包機繞報制作,不過110附件的材料比中低壓要求高的多。


    用于110電纜附件繞包材料大多是以乙丙橡膠為基才的自粘帶。用作絕緣材料的有乙丙橡膠自粘帶,用作屏蔽材料的有乙丙、丁基半導電自粘橡膠帶。


    優點:結構簡單,有一定使用經驗。繞包型電纜中間接頭比終端多。


    缺點:工藝性能受施工場地的環境條件,安裝工作人員的施工技術等因素影響較大,另外,繞包帶之間的空隙對提高局部放電的水平是一個障礙。


    一般情況下,國內已很少采用繞包型電纜附件,有些緊急搶修一時難以

    找到合適的預制型電纜附件時,用繞包型不失一個合理的方案,因為它

    的結構簡單,備料容易。


    7.2 預制型電纜附件


    國內新建設的高壓電纜工程,大多是采用預制型電纜附件。預制型電纜終端的種類很多,以下對國內外流行的主要類型及其結構特點進行評析。


    傳統的預制型終端的內絕緣采用預制應力錐控制電場,外絕緣是瓷套管(或環氧樹脂套管),如圖1所示。套管與應力錐之間一般都充以硅油或者聚丁烯、聚異丁烯之類的絕緣油。出廠時,制造廠提供的是橡膠預制應力錐、瓷套、絕緣油等零部件,在現場安裝時再裝配成終端。


      復合式外絕緣電纜終端  


    復合式外絕緣電纜終端特點:

    重量輕

    易安裝

    耐污性能強

    防爆性能好


      瓷套式外絕緣電纜終端  


    瓷套式外絕緣電纜終端特點:

    機械強度高

    絕緣性能好

    耐污染能力強


    7.3 現代預制型終端有三種基本結構


    將橡膠預制應力錐機械擴張后套在電纜絕緣上


    采用彈簧壓緊裝置


    采用一種非橡膠應力錐


    7.3.1 將橡膠預制應力錐機械擴張后套在電纜絕緣上



    特點:

    應力錐直接套在電纜絕緣上,依靠應力錐材料自身的彈性保持應力錐與電纜絕緣之間界面上的應力和電氣強度。


    歐美一些國家的電纜制造廠商,如我國用戶熟悉的瑞士Brugg,意大利Pirelli,法國Nexans,德國Siemens等公司以及我國沈陽電纜廠、上海三原電纜附件公司、北京國電四維電力技術公司都有這種結構的產品。它的外絕緣是瓷套(GIS終端一般用環氧樹脂套管)。內絕緣是一個合成橡膠(硅橡膠或乙丙橡膠)預模制應力錐,瓷套(或環氧樹脂套管)內注入合成絕緣油。


     (a)戶外終端  (b)GIS/ 變壓器終端 

     橡膠應力錐直接套在電纜絕緣層上的結構示意圖 

    圖中:

    1-導體引出桿;

    2-瓷套管;

    3-環氧樹脂套管;

    4-絕緣油;

    5-橡膠預制應力錐


    7.3.2 采用彈簧壓緊裝置


    特點:

    在應力錐上增加一套機械彈簧裝置以保持應力錐與電纜之間界面上的應力恒定,輔以對付在高電場和熱場作用下,橡膠應力錐老化后可能會引起的界面壓力的變化(松弛)。    


    這種結構還有一個很重要的特點,它的應力錐與浸漬油基本隔離,從而克服了應力錐材料溶漲的可能性。日本和韓國的電纜制造廠商采用了這種結構。我國湖南省長沙電纜附件公司的產品也是這種結構。


    在設計上它既能提供可靠的應力控制又能避開應力錐與電纜絕緣直接接觸。     


    典型的結構是美國G&W公司設計的產品,在我國已經有不少用戶。它在工廠內已經把主要的零部件:資套管、應力錐(成型鋁合金噴鍍環氧樹脂)、頂蓋、底盤和油壓調整裝置等都裝配好,并且充滿絕緣油。安裝時,當把電纜端部準備好后,把預制終端套人電纜即可。從使用角度來看,這種結構可以允許配套電纜有較大的直徑和偏心度的制造公差。


    7.4 GIS終端 


    GIS終端和變壓器終端的基本結構與各公司的戶外終端相似。由于GIS是在全封閉環境下運行,可以免受大氣條件和污穢的影響,加上SF6氣體的良好絕緣特性,所以GIS終端的外絕緣采用環氧樹脂套管,其尺寸比戶外終端瓷套小得多。它的內絕緣用的應力錐和絕緣油與戶外終端相似。


     插拔式GIS終端(干式)


    特點:

    整個終端為全干式結構,無需填充絕緣液,杜絕滲漏現象。 

    徹底解決頂部密封難題,且安裝快捷方便。

    采用插拔式全密封結構,導體與金屬之間使用鍍銀觸點鏈接。


    7.5 變壓器終端(油浸終端)


    變壓器終端的基本結構與GIS終端的基本結構十分相似,但是變壓器油與SF6氣體的電容率(介電常數)不同,因而整個終端的電場分布也不完全相同。另外,變壓器油的擊穿強度也較SF6氣體低。事實上,大多數制造廠采用的是改變變壓器終端套管高壓屏蔽罩的形狀調整電場分布,達到盡可能使變壓器終端與GIS終端相同的結構。 


      干式絕緣油浸終端  


    特點:

    采用插拔式全密封結構,導體與金屬之間使用鍍銀觸點鏈接。

    徹底解決頂部密封難題,且安裝快捷方便。

    整個終端為全干式結構,無

    需填充絕緣液,杜絕滲漏現象。 


    7.6 硅橡膠干式電纜終端


    隨著硅橡膠在電氣絕緣領域成功的使用,人們開始把硅橡膠的應用拓展到電纜終端的外絕緣領域。首先人們采用硅橡膠復合套管代替瓷套作為戶外終端的外絕緣。復合套管重量輕,有優良的防爆性,保證了周圍的人員和設備的安全。因此,它的出現受到普遍地關注,特別是使用在人口或設備密集地點。


    上世紀90年代末,一種新型的全預制干式合成絕緣戶外電纜終端問世。不久,國內的長沙電纜附件公司和廣東長國電纜附件公司相繼開發成功類似的產品。這種新型的戶外終端是集應力錐、傘裙和絕緣層于一體,成為一個整體預制件。這種結構極大地簡化了終端的安裝工序,即在通常處理完電纜并壓接好接線桿后,將整個終端預制件套人電纜的絕緣上即成。


     110KV硅橡膠干式電纜終端 


    整體預制式終端 特點:

    結構簡單,重量輕(不足瓷套終端  的1/10),安裝工序易掌握。

    防爆性能好,阻燃性好。

    極佳的抗震性能,可安裝于任何位置,   如垂直、傾斜、甚至水平。

    外絕緣結構采用大小傘群、大爬電距離, 終端底部設有泄漏電流  收集環接地,特別適用于重污穢地區。

    適用于各種護套形式的電纜。


    7.7 硅橡膠復合套管和瓷套的選擇


    復合套管重量輕,方便了運輸和現場安裝。與瓷套相比,復合套管的最大優點是有優良的防爆性能。終端內絕緣發生擊穿時,終端內部壓力劇增,甚至使瓷套爆炸。瓷套是脆性材料,爆炸后的碎片會殃及周邊其它電氣設備和人員安全。這種事故確曾發生過多起。柔性的復合絕緣材料正好能克服瓷套的這一弱點,保證了周圍的人員和設備的安全。這是硅橡膠復合套管突出的優點。       


    然而,硅橡膠復合套管是有機復合材料,它的穩定性比無機材料的瓷套差。由于復合套管投運時間還不長,這一點尚未積累足夠的、運行令人信服的資料。我們可以參考材質與之類同的線路絕緣子運行經驗。


    8  中間接頭  


     繞包型電纜中間接頭應力錐圖 


     組裝型中間接頭密封示意圖 


     組裝型接頭圖 

    1—應力錐 2—屏蔽罩 3—環氧樹脂絕緣筒 4—壓力彈簧


     預制型接頭圖 


    繞包型中間接頭目前基本不使用,用的較多的是預制型中間接頭.


    1.電纜外護套?。?電纜金屬護套?。?接地編織線扎緊焊接 

    4.防水繞包帶?。?熱收拾護套?。?澆注孔蓋板 

    7.銅殼體?。?防水密封澆注劑?。?密封圈 

    10.金屬護套絕緣隔離件 11.接地端  12.機械保護密封殼體

      預制電纜中間接頭結構圖  

    特點:

    ◆安裝快捷

    ◆施工方便

    ◆性能可靠 


     中間接頭 


     絕緣中間接頭 


     絕緣接頭使用原理圖 


    屏蔽層交叉互聯:       

    電纜線路很長時(大約在1000~1400m以上),可以采用屏蔽層交叉互聯。這種方法是將線路分成長度相等的三小段或三的倍數段,每小段之間裝設絕緣接頭,絕緣接頭處三相屏蔽之間用同軸電纜,經交叉互聯箱進行換位連接,交叉互聯箱裝設有一組護層保護器,線路上每兩組絕緣接頭夾一組直通接頭。



     中間接頭外保護盒 


    主要技術指標和電器性能

    淋雨耐壓試驗:185kV,1min

    室溫局部放電試驗:96kV, ≤1pC

    恒壓負荷循環試驗:20個周期,試驗電壓128kV,導體通電流8h,冷卻16h,導體最高溫度 95℃~ 100 ℃

    高溫局部放電試驗:96kV,1pC

    雷電沖擊:550kV(peak) , ±10次

    沖此擊后工頻耐壓試驗:160kV,15min不擊穿



    9  高電壓附件品質評判  



    評判電纜附件品質的因素是多元的,原則上有以下各幾個方面


    9.1 電氣性能 


    電氣性能的好壞:主要考慮電纜附件的電場分布是否合理,改善電場分布的措施是否恰當,材料的電氣強度、介質損耗和產品的絕緣裕度等。


    電性能的穩定性:包括電纜附件材料的化學、物理性能和結構的穩定性等,例如應力控制材料性能是否穩定,應力錐是否易變形,電纜絕緣回縮對電纜附件的電場分布的影響及防止措施,各種材料結合的相容性,結合界面性能的穩定性等。


    電纜附件的熱性能:如介質損耗、導體連接的接觸電阻及其穩定性、熱量的傳導釋放、熱脹冷縮對各部件電性能和機械性能的影響等。


    9.2 密封性能

    密封防潮性能直接影響電纜附件的電氣性能和使用壽命。終端的密封結構是否可靠、穩定。一般來說,中間接頭也應有一個與之相匹配金屬防潮外殼,特別是直埋或使用在潮濕環境中。


    9.3 機械性能

    終端應該有足夠的抗彎、防震的能力。中間接頭應能承受一定的拉力和防止外力損傷的措施。


    9.4 工藝性能

    工藝性能是電纜附件設計和選型的一個重要的條件,安裝工藝應盡量簡單,便于現場施工,工期短;對現場環境要求和對工人技術水平要求不高;安裝質量容易控制,質量可靠等。


    9.5 制造廠商的質量保證體系

    預制型電纜附件出廠時,制造廠提供的是橡膠預制件、預制應力錐、瓷套、外殼、浸漬劑等零部件,在現場安裝時再裝配成整體終端或接頭,因此,每一個零部件的制造質量和安裝工藝好壞都與產品的最終質量直接相關。


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