劉　玲

（利思電氣（上海）有限公司，上海 201108）

論述電力電纜特點(diǎn)及對(duì)絕緣材料的要求

劉玲

（利思電氣（上海）有限公司，上海 201108）

電，已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的存在，因此電力電纜建設(shè)的不斷完善具有十分重要的意義，直接關(guān)系到人們的居住生活水平，影響著國(guó)家的發(fā)展空間，本文將通過對(duì)電力電纜供電的優(yōu)缺點(diǎn)和分類進(jìn)行詳細(xì)的闡述，分析與探究其對(duì)電網(wǎng)供電的優(yōu)勢(shì)所在，并提供一定參考性建議。

電力電纜 絕緣材質(zhì) 性能

電力電纜是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是連接發(fā)電與供電網(wǎng)絡(luò)的橋梁與紐帶，如今大型企業(yè)的快速生產(chǎn)與發(fā)展使其對(duì)電力的建設(shè)要求不斷提高，電力電纜的使用量也在逐年上升中，現(xiàn)代電力、石化、鋼鐵和煤炭等企業(yè)對(duì)電力運(yùn)行的基本要求是必須兼具安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期的特點(diǎn)，因此電纜絕緣故障的故障診斷和在線監(jiān)測(cè)對(duì)于保障供電具有十分重要的影響與作用，也是電力系統(tǒng)中致力于長(zhǎng)期研究的一個(gè)重要課題。

電力系統(tǒng)普遍龐大，電纜運(yùn)行的周期壽命較長(zhǎng)，電纜絕緣老化緩慢，因此針對(duì)電纜的診斷與檢測(cè)并沒有特別受到重視，電纜有一個(gè)致命缺陷即在絕緣內(nèi)極易引發(fā)水樹枝，水樹枝如果不加以控制就會(huì)發(fā)展成電樹枝，并形成放電致使絕緣劣化，造成最終在運(yùn)行過程中發(fā)生擊穿的現(xiàn)象，這對(duì)于持續(xù)運(yùn)行的電力系統(tǒng)而言會(huì)導(dǎo)致不可估量的惡劣結(jié)果，因此電力系統(tǒng)檢修中必不可少的環(huán)節(jié)就是電纜的故障診斷和在線絕緣監(jiān)測(cè)。

1　電纜供電的優(yōu)勢(shì)與不足

相較于傳統(tǒng)的架空線供電，電纜供電有以下幾方面的優(yōu)勢(shì):首先，電纜供電削弱了自然環(huán)境對(duì)的影響，因?yàn)槌穗娎|分接箱和戶外終端是暴露在外部，電纜線路是直接敷設(shè)在地下的，一般是不會(huì)受外界惡劣天氣的影響，但架空線路卻受到諸多天氣因素的制約，暴雨、暴風(fēng)、積雪、冰雹和沙塵暴等嚴(yán)重氣候情況造成線路斷線、斷路或其他故障出現(xiàn)的情況屢見不鮮。其次可避免外力的直接破壞，包括建筑棚架的倒塌、交通事故撞擊等引發(fā)的高壓放電、電路器材被盜或是損害。第三，可減少人身觸電事故的幾率，架空線路敞開在地面之上，線路全程都需要加裝特殊的安全設(shè)備，但電力電纜只是有若干個(gè)地點(diǎn)突出在地面上，只需對(duì)其進(jìn)行單點(diǎn)保護(hù)即可，使其防范范圍大大減小，還可提升整體的安全性與穩(wěn)定性，避免了意外事故的發(fā)生。第四，可節(jié)省地面的占地面積，架空線路走廊普遍占地面積大且平直，其走向又經(jīng)常與城市道路方向不符，也給城市建筑布局造成了一定的阻礙，而且明文規(guī)定架空線下有一部分面積是不允許搭建任何建筑物的，但電纜輸電就可避免這一規(guī)定，節(jié)省不少城市用地。第五，可提高電纜輸電功率因數(shù)，電纜芯線和外面的接地屏蔽層會(huì)形成一個(gè)電容器，也就是每相加進(jìn)無功補(bǔ)償?shù)碾娙萜?，容性電流量?huì)分量部分補(bǔ)償線路的感性無功電流，拉蒂總電流幅值。第六，電纜供電可以直接深入負(fù)荷中心，在負(fù)荷狀態(tài)密集區(qū)域會(huì)相應(yīng)減少供電半徑，不但有效減少電線的損害，還可使供電質(zhì)量得以提高。第七，可大幅度提升饋電線路的供電量，通常一條電纜通道可以容納多條電纜，因此增加饋電容量只需在電纜溝或電纜渠道內(nèi)增加電纜即可，工序操作簡(jiǎn)單，且施工期間無需長(zhǎng)時(shí)間的停電。最后，因?yàn)殡娎|是鋪設(shè)在地下的，其保密性優(yōu)良，所以正常情況下一般是不需要進(jìn)行維護(hù)工作的，也可以避免人為破壞。

但電纜供電自身也還是存在一定的不足之處的，首先電纜的建設(shè)投資費(fèi)用較大，電纜的制造材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝流程都較為嚴(yán)格，造價(jià)自然不會(huì)太低。其次電纜線路不容易進(jìn)行變更，因?yàn)殡娎|長(zhǎng)期鋪設(shè)在地下，已經(jīng)產(chǎn)生自然定形，外面的保護(hù)套已受到腐蝕，一般情況下不宜進(jìn)行移動(dòng)，這就要求電纜的鋪設(shè)規(guī)劃一開始就要設(shè)計(jì)得科學(xué)合理，必要時(shí)可采用電纜分接箱來預(yù)備留出備用的分接頭。第三，電線電纜故障點(diǎn)的測(cè)尋與修復(fù)都較為不易，即使有專門的故障點(diǎn)測(cè)尋儀器，但使用起來還是比較麻煩的。最后針對(duì)電纜附件，例如中繼接頭和終端接頭的安裝工藝、絕緣強(qiáng)度的要求普遍較高，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的施工人員必須經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)，具備一定的專業(yè)施工水平。

2　電力電纜的分類

我國(guó)自七十年代開始，電纜的使用量才開始迅速增長(zhǎng)，目前，35kV以下使用的電力電纜主要有聚氯乙烯絕緣電力電纜、油浸紙絕緣電力電纜、橡皮絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，35kV以上使用的電力電纜主要包含交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜、高壓充油電力電纜和一些新型電纜等。

2.1傳統(tǒng)電力電纜分類

橡皮絕緣電力電纜的絕緣材料是使用普通的合成橡膠或乙丙橡膠制成的，普通合成橡膠的缺陷在于耐臭氧能力不足，在電暈的作用下極易開裂，且擊穿場(chǎng)強(qiáng)較低，只適用于低壓配電系統(tǒng)和定期移動(dòng)的固定敷設(shè)線路。在用于直流電力系統(tǒng)的情況下，電纜的運(yùn)行電壓是交流電壓的兩倍。

聚氯乙烯電力電纜具有成本低、耐腐蝕、加工簡(jiǎn)單、化學(xué)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，但其損耗大、耐熱性差也是其使用受到限制的重要原因。

油浸紙絕緣電力電纜是由浸漬劑和纖維紙構(gòu)成的復(fù)合電纜，種類也分為帶絕緣電纜和分相鉛包電纜，該電纜在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中一般都會(huì)產(chǎn)生空隙，漸漸喪失絕緣性能，因此該類型電纜也只適合應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)。

高壓充油電力電纜是通過浸漬油的補(bǔ)充，消除絕緣層中的空隙來提升電纜工作場(chǎng)強(qiáng)，根據(jù)保護(hù)層的結(jié)構(gòu)分為兩類，即鋼管充油電纜和自容式充油電纜。鋼管式充油電纜中設(shè)有中心油道，密封管道內(nèi)拉入的三根屏蔽電纜使管道內(nèi)的浸漬劑粘度升高；自容式充油電纜的線芯中心有相連的油道和補(bǔ)充浸漬設(shè)備，當(dāng)電纜溫度上升或下降時(shí)，浸漬劑會(huì)自行熱脹冷縮，膨脹的油會(huì)流入浸漬設(shè)備或是從浸漬設(shè)備補(bǔ)充浸漬油。充油電纜雖然運(yùn)行良好，但其安裝不方便和維護(hù)工作不易做，致使其也在逐漸被淘汰。

交聯(lián)聚乙烯電力電纜具有合理的結(jié)構(gòu)與工藝，耐酸堿和耐腐蝕能力強(qiáng)、優(yōu)良的電氣性能的特點(diǎn)，加之安裝敷設(shè)簡(jiǎn)便，維護(hù)工作少，不會(huì)出現(xiàn)油的淌流現(xiàn)象，現(xiàn)已逐漸成為我國(guó)電力電纜主要的發(fā)展對(duì)象。

2.2新型電力電纜

結(jié)合科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)發(fā)展和目前對(duì)大容量遠(yuǎn)距離輸電的高要求，一大批新型電力電纜正在不斷涌現(xiàn)，例如超導(dǎo)電纜、管道充氣電纜、低溫有阻電纜。

低溫有阻電纜是通過冷卻技術(shù)將高純度銅或鋁導(dǎo)體來冷卻到一定的溫度，大大降低導(dǎo)體電阻系數(shù)，以此減少導(dǎo)線損耗，提高電流密度和增強(qiáng)散熱能力，有利于整體傳輸容量的增加。

超導(dǎo)電纜的出現(xiàn)是由超導(dǎo)技術(shù)引伸而來的，電纜運(yùn)行時(shí)處于超導(dǎo)狀態(tài)，此時(shí)導(dǎo)體電阻等于零，傳輸容量大于充油電纜，但由于常溫冷卻和造價(jià)降低等關(guān)鍵技術(shù)問題，使超導(dǎo)電纜很難找到一個(gè)科學(xué)合理的平衡點(diǎn)，因此超導(dǎo)電纜距離實(shí)際應(yīng)用還有一定的難度。

管道充氣電纜，即六氟化硫電纜，該電纜不僅具有架空線路的傳送能力，同時(shí)電纜的電容量和充電電流都偏小，介電系數(shù)也小，不需要額外裝設(shè)電容電流的補(bǔ)償裝置，有效的輸電距離較長(zhǎng)，運(yùn)行時(shí)的溫度上升有限，從而增加了電流傳輸容量，滿足了封閉式變電站的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

3　電力絕緣產(chǎn)品對(duì)材料的要求

3.1彈性高

彈性高可保障電力電纜芯與附件之間的結(jié)合緊密，保持界面特性，低永久變形性又可以保證套在電纜外面的附件在運(yùn)行過程中保持與電纜同呼吸的特點(diǎn)，同時(shí)，一直在低溫狀態(tài)下可保持良好的回縮彈性。

3.2阻燃性強(qiáng)

電力電纜在高壓情況下運(yùn)行，表面的污濕可引發(fā)電流泄漏的現(xiàn)象，造成材料發(fā)熱，所以電力電纜的絕緣材料必須具備優(yōu)良的阻燃性，即使在大電流通過的情況下也會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而引起燃燒。

3.3持久的遷移性

如果電力電纜附件長(zhǎng)久用于污穢環(huán)境下，表面上積聚的導(dǎo)電污穢物質(zhì)容易在潮濕天氣中受潮，甚至還會(huì)產(chǎn)生局部放電的現(xiàn)象，發(fā)生閃絡(luò)事故，因此絕緣材料必須具有持久的憎水性和遷移性，可有助于減少污穢雜質(zhì)的積累，有效防止閃絡(luò)事故的發(fā)生。

3.4高耐漏電起痕性

電力電纜在高壓運(yùn)行的情況下，表面的污濕會(huì)引起泄漏電流以外，還可能造成材料的電腐蝕，因此對(duì)材料絕緣性的要求極高，最大限度降低電腐蝕，避免產(chǎn)生導(dǎo)電碳化通道。

3.5抗紫外線強(qiáng)

電力電纜附件常年被用于戶外環(huán)境時(shí)，在強(qiáng)紫外線照射的情況下，電纜材料極易老化，對(duì)電纜附件的運(yùn)行形成了一個(gè)很大的阻礙，因此對(duì)材料抗紫外線和抗臭氧性能的要求十分嚴(yán)格，要求必須具有良好的抗老化性能。

4　結(jié)語(yǔ)

電力電纜建設(shè)對(duì)于國(guó)家供電的穩(wěn)定性具有重要且深遠(yuǎn)的影響，因此完善電力電纜的建設(shè)工作也是必不可少的，對(duì)電力電纜的種類以及常見故障影響進(jìn)行深入的分析與探究，可有助于電力電纜建設(shè)的合理應(yīng)用，提高電網(wǎng)企業(yè)的供電輸電的可靠性，充分發(fā)揮國(guó)家的資源利用，竭盡所能建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)、環(huán)保友好型社會(huì)。

［1］羅俊華，陳守直.35KV及以下XLPE電力電纜試驗(yàn)方法的研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2000，24（12）：58-61.

［2］周遠(yuǎn)翔，趙健康，劉睿等.高壓/超高壓電力電纜關(guān)鍵技術(shù)分析及展望［J］.高電壓技術(shù)，2014，40（9）.

［3］袁野，陳劍，賈志東等.10 kV XLPE電纜受潮絕緣特性研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2014，38（10）.

［4］羅俊華，楊黎明，姜蕓等.電力電纜運(yùn)行、故障及試驗(yàn)綜述［J］.電力設(shè)備，2004，5（8）：4-8.