交聯(lián)電纜近期應做的工作 - 無圖版
hailiang --- 2007-08-17 14:16:25
1
交聯(lián)電纜近期應做的工作
1. 應制訂較為嚴格的產(chǎn)品考核標準和試驗要求
⑴ 制訂較嚴格的各項試驗標準
固態(tài)擠包力纜加工工序簡單，任何一種電壓等級的電纜絕緣，只要經(jīng)過擠包、有時要交聯(lián)，絕緣纜芯就加工完成了�？墒菍υ鯓雍唵蔚募庸すば�，要求卻非常高。一些工藝控制、或對生產(chǎn)環(huán)境的控制和絕緣料純凈程度的選擇稍有不當，就會在很大程度上影響產(chǎn)品質量，必須有較為嚴格的標準進行控制�？晌覈鴩鴺薌B 12706-91制訂時，是代表十年前的產(chǎn)品水平，現(xiàn)在IEC 60502-97國際標準公布已近兩年，要趕快修訂標準，由于國標修訂要有一段時間，企業(yè)應先修訂企業(yè)標準，現(xiàn)將線纜行業(yè)搜集到的世界各國交聯(lián)電纜產(chǎn)品標準化情況列于表１中，供各電纜企業(yè)參考。企業(yè)可根據(jù)自身產(chǎn)品質量控制情況，制訂相應的企業(yè)標準。 企標的水平是一個企業(yè)產(chǎn)品技術水平的標志，制訂相應的企標是非常重要的。從表1可見：產(chǎn)品出廠的局部放電水平在原國標中為1.5Uo-20pC，而IEC 60502-97已經(jīng)提高到1.73Uo-10pC了。實質上產(chǎn)品局部放電并不是最靈敏的方法，但目前還是唯一的方法。表2列出了日本早年[10]提出的絕緣中微孔尺寸和局部放電的關系數(shù)據(jù)，近年來日本電氣協(xié)同又提出了微孔尺寸和局部放電的計算公式，經(jīng)計算列于表3中。從表2中可見：原國標的試驗指標可允許電纜絕緣中存在800μm的大氣泡，是難以保證產(chǎn)品質量的，為此世界上一些發(fā)達國家已將局部放電的指標控制在2Uo-5pC水平。實際上如果一個企業(yè)重視產(chǎn)品質量，對中低壓交聯(lián)電纜的局放指標均可穩(wěn)定在2Uo-3pC及以下，較多的場合下局放僅為1pC及以下。對于出廠時的電壓試驗標準，IEC 60502-97中規(guī)定為3.5 Uo-5分鐘（對10kV等級電纜），及IEC 60840－98中規(guī)定為2.5Uo-30分鐘（對35kV等級電纜）。這項指標已規(guī)定得比較高了，應參照執(zhí)行。但不能對成盤電纜出廠時的電壓試驗指標規(guī)定得太高，否則將會影響電纜的使用壽命，應慎重考慮。對高壓交聯(lián)電纜也均可參照IEC 60840-98標準考核。
⑵ 交聯(lián)電纜的竣工試驗要求
交聯(lián)電纜在進行直流耐壓竣工試驗時，往往會在較低電壓下很快地擊穿，其擊穿機理還不完全清楚。最近日本有關雜志報導[10]工藝完善的交聯(lián)電纜，對施加直流耐壓影響不大。不管如何，在竣工試驗時進行直流耐壓是不確當?shù)�，這已為大家所共識。其理由為：直流電壓的絕緣擊穿機理和交流電壓完全不同，在交流系統(tǒng)中絕緣最容易擊穿的地點，直流往往不能擊穿，反之亦然。同時直流電場分布和交流電場分布也完全不同，故在交流電網(wǎng)系統(tǒng)中進行直流竣工試驗是不確當?shù)摹Ｉ虾：蛷V東中試所聯(lián)合發(fā)表文章[11]，提倡在中低壓交聯(lián)電纜上進行交流耐壓試驗，按IEC 60502-97規(guī)定，試驗電壓為1.73Uo-5分鐘。并推薦采用工頻串聯(lián)諧振變壓器進行試驗，其Ｑ值達到30及以上，即變壓器容量可減小1/30, 并建議采用YDX-35/15串聯(lián)諧振變壓器（75kVA,15kV）為10kV電纜的工頻試驗設備。該設備重量僅88kg。對35kV電纜，可采用容量大一些變壓器，設備容量也大不了多少。這一建議是可行的，也就沒有必要采用0.1赫的超低頻設備，因為該設備耗資巨大，且和上述擊穿機理不完全樣。對于110kV高壓交聯(lián)電纜，采用上述串聯(lián)諧振裝置就太龐大了，上述作者建議采用振蕩波耐壓試驗方法。該方法是1990年國際大電網(wǎng)會議21-09工作組推薦的，如無上述裝置，還是采用IEC 60840-98中建議的交流電壓Uo下24小時試驗較好。目前西門子公司正推出一種VFSR變頻諧振試驗裝置，不久將可能在高壓電纜竣工試驗時得到應用。
表 1
標準名稱
標稱電壓
U(kV)
例行試驗（耐壓、局放）項目＊ ＊＊
耐 壓 試 驗
局部放電試驗
其 它
IEC 60502-97
6～30
3.5Uo-5min
1.73Uo-10pC
IEC 60840-97
35～150
2.5Uo-30min
1.5Uo-10pC
IEC WG 11-97
220～500
220kV:2.5Uo-30min
500kV:1.9Uo-120min
1.5Uo-10pC
日本JEC 208,209
11～77
～2.53Uo-10min
第一步，第三步：
～1.3Uo-10pC(11～33kV)
～1.3Uo-5pC(66～77kV)
第二步
～2.5Uo-30pC(11～77kV)
進行微孔、雜質和凸起檢驗
美國
AEIC CS 5-86
5～35
8.7/15kV:～4Uo-5min
21/35kV:～3.4Uo-5min
26/35kV:～3.2Uo-5min
1Uo,1.5Uo,2.5Uo,3Uo-5pC
4Uo-10pC
進行微孔、雜質和凸起檢驗
AEIC CS 7-93
69～138
3Uo-15min后加
2.5Uo-30min
1Uo,1.5Uo, 2Uo-5pC
2Uo-5pC
進行微孔、雜質和凸起檢驗
德國 DIN 57273-78
VDE 0273-78
10～30
2.5Uo-5min
2Uo-5pC
瑞士 SEV-3437-80
10～30
2.5Uo-20min
2Uo-5pC
英國 BS 6622-85
6.6～33
6.6kV:～2.9Uo-5min
11～33kV:～2.4Uo-5min
～1.5Uo-10pC
瑞典 SS 4241417
12～420
12～170kV:～2.5Uo-5min
420kV:～2Uo-5min
第一步：～2Uo-10pC
第二步：～1.3～1.4Uo-10pC
法國 HN 33-S-51
HN 33-S-52
63～90
～2.2Uo-60min
未見規(guī)定
中國 GB 12706-91
GB 11017-89
1～35
110
2.5Uo-5min
2.5Uo-30min
1.5Uo-20pC(6～10kV)
1.5Uo-10pC
110kV電纜型式試驗中進行微孔雜質檢驗
＊Uo=U／ , 對國產(chǎn)電纜Uo=U/ ×1.33。 ＊＊為便于比較，將原采用壓數(shù)值，均折算成Uo倍數(shù)，成～Uo。
表 ２
電纜規(guī)格
施加電壓
1.2Uo kV
微孔尺寸
μm
放電量
pC
22kV 100mm2
33kV
66kV
77kV
16
24
48
56
260
200
100
84
0.85
0.34
0.046
0.029
22kV 100mm2
33kV
66kV
77kV
16
24
48
56
800
400
190
168
13.0
1.5
0.15
0.10
表 ３
電纜規(guī)格
微孔直徑
外施電壓(kV)下局部放電量pC
1.5Uo
1.73Uo
2Uo
2.5Uo
8.7/10kV
2400mm2
200
300
400
0.4
1.5
3.4
0.5
1.7
4.0
0.6
2.0
4.6
0.7
2.4
5.8
26/35kV
240mm2
200
300
400
0.4
1.2
2.9
0.4
1.4
3.3
0.5
1.6
3.8
0.6
2.0
4.7
2. 進行電纜可靠性研究和數(shù)理統(tǒng)計
早在七十年代就對交聯(lián)電纜進行可靠性研究，并采用威布爾參數(shù)評定電纜的老化壽命指數(shù)N值，很多專家學者都在這方面取得了較為顯著的成果。我國在90年代初，上海電纜研究所曾進行過上述研究工作[3]，因無企業(yè)支撐而停止，可靠性研究項目應包括下列內(nèi)容：
⑴交聯(lián)電纜的加速老化試驗
在2Uo電壓下進行上萬小時的浸水耐壓試驗，不斷地對各種產(chǎn)品結構作研究；
⑵電纜絕緣的微孔雜質試驗
它還包括加速老化試驗后電纜樣品的水樹、電樹檢測及研究；
⑶交聯(lián)電纜的電壓壽命試驗
采用威布爾分布進行數(shù)理統(tǒng)計和壽命評定，并進行整根電纜的工頻擊穿試驗，為綜合評價電纜壽命提供數(shù)據(jù)；
⑷交聯(lián)電纜的長期老化試驗
又稱予鑒定試驗，為CIGRE WG21-03工作組推薦，在1.7Uo下至少試驗180個加熱冷卻循環(huán)，電壓試加時間為一年；
⑸高壓電纜的沖擊擊穿試驗
用以評定高壓電纜的沖擊擊穿水平；
⑹對運行中電纜進行故障擊穿統(tǒng)計
將統(tǒng)計結果進行計算機處理，并定期公布某企業(yè)電纜的累計擊穿故障率，在國外一個企業(yè)如沒有這項統(tǒng)計，電纜是賣不出去的；
⑺綜合評定電纜的壽命指數(shù)N值
預計電纜壽命，并在企業(yè)樣本上公布電纜壽命曲線，供用戶參考。
上述試驗在日本和歐洲各電纜廠不停地工作著，如日本的N值已提高到12,最近500kV電纜已達到N=15，并及時給用戶通報。這些試驗希望生產(chǎn)交聯(lián)電纜企業(yè)自身做，或共同出資，由行業(yè)協(xié)會委托大學與研究機構從事我國交聯(lián)電纜基本理論工作。沒有這些基本理論研究，我國交聯(lián)電纜很難有飛躍突破。
3. 積極開發(fā)交聯(lián)電纜熱機械應力研究
在未來十年內(nèi)，我國500kV電纜及全套附件定會在電力網(wǎng)中投運，因此必須進交聯(lián)絕緣的基礎研究工作。日本500V交聯(lián)電纜絕緣厚度原為32mm，后改為27mm，其研究品僅25mm。日本的六大公司都在進行研究工作，并由日本很多電力公司，高等院校和六大制造企業(yè)聯(lián)合組織研究試驗，并提出了試驗研究報告，發(fā)表于“電氣協(xié)同”中[10]。實質上交聯(lián)絕緣有著優(yōu)異的介電性能，已于前述，其固有擊穿場強可高達800kV/mm，又稱本征擊穿場強，但500kV電纜的沖擊逐擊擊穿場強僅為100kV/mm，工頻逐級擊穿場強僅為50kV/mm，其工頻設計電場強度對500kV電纜而言約在15～16kV/mm之間，有著很大的厚度效應。文獻[12]提出了下列公式：
E=A·t[1-n]
其中：t為絕緣厚度(mm)，n=0.87，A=60kV/mm(對絕緣厚為13mm模擬電纜)。
如t=25mm時，EAC=40kV/mm；t=35mm時, EAC=38kV/mm。
從上例可知絕緣厚度由t=25mm增加到t=35mm時，即厚度增加了40％，可設計場強的改善只有5％，對500kV電纜增加絕緣厚度并不是一個好的選擇。早在十年前日本幾個大公司就著手研究絕緣雜質和微孔對交聯(lián)絕緣的影響，但雜質含量和顆粒大小已下降到50μm及以下，有些絕緣中雜質顆粒只10～20μm及以下，對薄絕緣模擬結構(2mm)電纜可將工頻擊穿場強提高到64～75kV/mm，但對厚絕緣就看不出雜質顆粒有多大影響。由于采用干法交聯(lián)，交聯(lián)電纜微孔尺寸可下降到5～10μm，F(xiàn)ZCV和MDCV交聯(lián)工藝的微孔尺寸已可下降到1μm及以下，但仍解決不了厚絕緣電纜在較低場強下的擊穿問題。
在90年代中期，發(fā)現(xiàn)在交聯(lián)絕緣中產(chǎn)生的熱機械應力，可使絕緣在較低的電壓下?lián)舸�，特別是厚絕緣電纜產(chǎn)生的熱機械應力更大。在對500kV電纜的研究中看到，經(jīng)過老化試驗后的電纜，其絕緣擊穿水平反而比老化前更好，這可用經(jīng)老化后的電纜，可消除熱應力來解釋。研究和消除交聯(lián)厚絕緣的熱應力，已是當前最為時新的課題了，可從研究交聯(lián)工藝和電纜的絕緣屏蔽結構來改善絕緣熱機械應力。最近西安交大在研究絕緣介質中的空間電荷分布，以及不均勻介質和空間電荷形成的關系問題，絕緣中產(chǎn)生熱應力后，形成應力開裂，就是一個不均勻的介質。同濟大學推薦了一種空間電荷的檢測方法，用空間電荷的集聚來研究絕緣應力開裂，該方法已在英國獲得成功。在今后十年內(nèi)，交聯(lián)絕緣熱應力問題一定會得到重視和較好地解決。提高厚絕緣電纜的擊穿水平是今后交聯(lián)絕緣能否向更高電壓等級前進的關鍵問題。
yxc194900 --- 2013-03-06 23:21:50
2
很好呀
-- 結束 --