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高壓充油電纜與交聯(lián)聚乙烯電纜的比較
 一、前言
 在110kv及以上電壓等級(jí)的高壓電纜線路中．目前普遍使用的是充油電纜和交聯(lián)聚 乙烯(簡(jiǎn)稱交聯(lián)電纜)。由于絕緣材料和結(jié)構(gòu)都不同(前者屬?gòu)?fù)合介質(zhì)的油紙絕緣，后 者屬單一介質(zhì)的擠塑絕緣)，它們的件能特點(diǎn)有較大差異、二者的使用條件和適用場(chǎng)合也有所不同。
 高壓電纜的選型是電力工程建設(shè)中一個(gè)重要的組成部分，而充油電纜和交聯(lián)電纜又 是目前可供選擇的兩種主要型式、在具體的工程項(xiàng)目中、選擇哪一種電纜比較安全和經(jīng) 濟(jì)，則要進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)比較。本文從使用者的角度，對(duì)這個(gè)問(wèn)題作一綜述，以供同行參考。
 二、充油電纜
 充油電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是用低粘度的絕緣油充入電纜絕緣內(nèi)部，并由供油設(shè)備供給一定的壓力以消除絕緣內(nèi)部產(chǎn)生氣隙的可能性，是"壓力型"電線的代表產(chǎn)品。它主要應(yīng)用于高電壓(110kV及以上)、大容量的場(chǎng)合．如城網(wǎng)中的主干線和大型水、火電廠以及樞紐 變電站的進(jìn)出線等
 充油電纜已有約70年的使用歷史。1924年意大利安裝了第一條130kV充油電纜；美國(guó)自1927年首次使用132kV充油電纜，并于1934年完成第一條220kV電纜的敷設(shè)；法國(guó)在1955年制成了425kV充油電纜；目前，日本已著手研制和試運(yùn)行750-800kV的超高壓充油電纜。目此．無(wú)論在制造上和使用上，充油電纜都有一套比較成熟的技術(shù)和 經(jīng)驗(yàn)，即使在我國(guó)也有30多年的使用歷史。
 1. 優(yōu)點(diǎn)
 充油電纜主要有以下優(yōu)點(diǎn) ：
 · 可靠性高
 由于電纜絕緣內(nèi)部保持一定的壓力，外界水分和空氣不能從電纜本體或附件進(jìn)入絕緣內(nèi)部，因此，充油電統(tǒng)只要油壓正常，它的長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性就不成問(wèn)題，使用壽命可達(dá)四、五十年。如大連某發(fā)電廠30年代敷設(shè)的兩回66kY的充油電纜直至60年代才第一次換油；上海和天津等老城區(qū)有大量在二、三個(gè)年代敷設(shè)的油紙絕綠電纜直到現(xiàn)在仍在使用。這些事例說(shuō)明了以天然礦物油為主體的電纜絕緣在電場(chǎng)中有很高的穩(wěn)定性．充油電纜即使出現(xiàn)外力破壞損傷護(hù)層造成漏油或護(hù)層接地以及短時(shí)超負(fù)荷高溫等異�，F(xiàn)象，運(yùn)行人員也可根據(jù)油壓指示異常和報(bào)警裝置動(dòng)作而及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，避免造成事故。如果漏油量不大可通過(guò)供油裝置維持油壓繼續(xù)運(yùn)行，待計(jì)劃停電時(shí)再處理．從廣州地區(qū)的使用情況來(lái)看．除出現(xiàn)過(guò)極個(gè)別的電纜在安裝中造成爆炸事故外運(yùn)行情況正常。
 · 維護(hù)工作量少
 由于充油電纜絕緣處于一個(gè)密封系統(tǒng)內(nèi)所以當(dāng)電纜線路敷設(shè)安裝完成，經(jīng)交接試驗(yàn)合格投產(chǎn)后，不需進(jìn)行維修或預(yù)防性試驗(yàn)只需配合停電定期取油樣化驗(yàn)。按常規(guī)做法，只要油質(zhì)量合格，電纜絕緣就是正常的。即使油化驗(yàn)不合格．也可經(jīng)濾油處理后繼續(xù)使用。
 · 所需備品少
 充油電纜不論是電纜本體還是附件．其通用率較高，從而可大大減少備品的數(shù)量。多年來(lái)，電纜運(yùn)行部門對(duì)于同一電壓和規(guī)格的接頭，終端頭均只備1-2套備品即可，且備品的保存時(shí)間也相當(dāng)長(zhǎng)，其中的絕緣油如出現(xiàn)劣化，經(jīng)過(guò)濾處理后仍可繼續(xù)使用。如果用國(guó)產(chǎn)充油電纜，其備品訂購(gòu)或補(bǔ)充部比較容易不需外匯資金。
 · 適用更高的電壓等級(jí)
 近年，國(guó)外出現(xiàn)了一種新絕緣結(jié)構(gòu)的充油電纜．即pplp結(jié)構(gòu)．它用兩層低損耗的木質(zhì)纖維紙中間夾人一層聚丙烯薄膜構(gòu)成復(fù)合絕緣紙，和普通的電纜絕緣紙相比，它具有很高的絕組強(qiáng)度和很低的介質(zhì)損耗( =2.8*0.001,普通充油電纜為3.4-3.7x0.0025-0.004),這種結(jié)構(gòu)用在500-800kv的充油電纜中是很有前途的。目前， 日本已成功地開(kāi)發(fā)了這種產(chǎn)品，其試驗(yàn)段正在進(jìn)行長(zhǎng)期可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)。
 2. 缺點(diǎn)
 充油電纜主要有以下缺點(diǎn)
 · 敷設(shè)安裝不方便
 由于充油電纜本體任何時(shí)候都不能離開(kāi)壓力箱和油管等設(shè)施，這樣就人大增加了敷設(shè)施工的難度和復(fù)雜性，因而對(duì)施工人員的專業(yè)要求較高．如敷設(shè)過(guò)程中需割斷電纜，在操作中稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致絕緣油流失或空氣潮氣及鋼屑等進(jìn)入絕緣內(nèi)部而造成隱患。
 油務(wù)(真空)工作是充油電纜施工中的重要組成部分。它是一個(gè)特殊的工種，有一整套的工藝要求，必須由受過(guò)專門訓(xùn)練的油務(wù)工作人員進(jìn)行，還要添置一套油務(wù)(真空)裝置和儀器。由于需安裝供油系統(tǒng)各項(xiàng)附屬設(shè)備和進(jìn)行真空注油等工作．充油電纜接頭終端頭的安裝工期比較交聯(lián)電纜要長(zhǎng)，如安裝一組110kv交聯(lián)電纜接頭或終端頭計(jì)劃時(shí)間是1周(實(shí)際可縮短4-5天)，而安裝一組充油電纜終端頭則需1同半的時(shí)間，如要進(jìn)行油 處理，往往要2-3周。
 · 易燃性高
 充油電纜用的絕緣油是可燃液體，閃點(diǎn)低(一般低粘度的油閃點(diǎn)在140下），很容易著火，而封端操作要使用噴燈等明火器具，稍不注意便會(huì)引燃起火．另外．如果運(yùn)行中的充油電纜線路一旦由于外部原因或電纜頭爆炸起火，因電纜有"延燃性"，會(huì)釀成嚴(yán)重的火災(zāi)，這類事故國(guó)內(nèi)外都發(fā)生過(guò)多次．較典型的事例如美國(guó)大古力水電廠由于機(jī)組的 充油電線著火延燃，導(dǎo)致6回路電纜和2700Mw機(jī)組全部停運(yùn)。
 · 落差受限制
 充油電纜的金屬護(hù)套要承受電纜內(nèi)部油壓的作用在高落差的敷設(shè)條件下，靜油壓加大．雖然可以用增大護(hù)套厚度．加強(qiáng)鎧裝或采用塞止式接頭等技術(shù)措施來(lái)解決，但由于技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的原因，其敷設(shè)落差還是受較大的限制。
 · 用于震動(dòng)場(chǎng)所時(shí)要采取防震措施
 充油電纜的金屬護(hù)套在長(zhǎng)期承受震動(dòng)后臺(tái)產(chǎn)生疲勞龜裂現(xiàn)象，對(duì)于敷設(shè)在橋梁或其 它有震動(dòng)的場(chǎng)所的充油電纜．要采取特殊的防震措施。
 三、交聯(lián)電纜
 交聯(lián)電纜是"固態(tài)"絕緣的代表產(chǎn)品。聚乙烯樹(shù)脂本身是一種常溫下電性能極優(yōu)的絕緣材料。用輻照或化學(xué)方法對(duì)它進(jìn)行交聯(lián)處理，使其分子由原來(lái)的線型結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，從而改善材料在高溫下的電性能和機(jī)械性能。用這種材料作高壓電絨的絕緣可以不用絕緣油之類的液體，是一種干式絕緣結(jié)構(gòu)。它適用于10kV及以上電壓等級(jí)的輸 配電線路，使用場(chǎng)合十分廣泛。
 交聯(lián)電纜的使用歷史不長(zhǎng)，只有30年左右，但發(fā)展很快。自60年代初世界上第一條66kV交聯(lián)電纜投入使用以來(lái)，大約每5年便提高一個(gè)電壓等級(jí)。目前．全世界66kV電壓等級(jí)以下交聯(lián)電纜的銷售量已占電力電纜總量的90％以上。在日本，這等級(jí)以下的交聯(lián)電纜已基本取代了充油電纜．附圖是東京自力公司10年間66kV級(jí)N電力電纜線路量的變化情況。從圖可見(jiàn)，10年間充油電纜幾乎沒(méi)有增加，而交聯(lián)電纜則從原來(lái)月占5％ 迅速增加到大約與充油電纜相當(dāng)?shù)臄?shù)量。
 70年代普遍的看法是交聯(lián)電線適用限度為110一220kV級(jí)，但隨著干式交聯(lián)工藝、三層擠出工藝及采用超凈材料生產(chǎn)線等重大技術(shù)進(jìn)步的實(shí)現(xiàn)電纜絕緣性能得了大幅度的提高，以上的界限已被突破。日前法國(guó)SLLEC公司的400kv聚乙烯絕緣電纜和日本日立公司的500kv交聯(lián)電纜都是有代表性的產(chǎn)品，已有接近10年的使用歷史。
 我國(guó)從80年代中期開(kāi)始，在京、滬、穗、深等城市陸續(xù)進(jìn)口了一批110一220kV交聯(lián) 電纜，運(yùn)行情況總的來(lái)說(shuō)還是不錯(cuò)的，各地在施工和運(yùn)行方面也積累了一些有益的經(jīng)驗(yàn)。
 1. 優(yōu)點(diǎn)
 交聯(lián)電纜主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
 · 優(yōu)越的電氣性能
 交聯(lián)聚乙烯作為電纜的絕緣介質(zhì)，具有十分優(yōu)越的電性能，在理論上，其性能指標(biāo)甚 至比充油電纜還好，如附表所示。
 表格1
 · 良好的耐熱性和機(jī)械性能
 聚乙烯樹(shù)脂經(jīng)交聯(lián)工藝處理后，大大提高了耐熱性和機(jī)械性能。由于耐熱性能好，其正常工作溫度達(dá)90．比充油電纜高，因而在同一導(dǎo)體截面時(shí)，載流量比后者高。
 · 敷設(shè)安裝方便
 由于交聯(lián)電纜是干式絕緣結(jié)構(gòu)不需敷設(shè)供油設(shè)備．這樣給線路敷設(shè)和施工帶來(lái)很大的方便．接頭和終端頭的安裝比較容易，部分接頭和終端頭已采用預(yù)制成型附件、省卻了油務(wù)工作，安裝時(shí)間可縮短，施工現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)危險(xiǎn)也相對(duì)較小。此外，線路高差不受限制．適用于震動(dòng)場(chǎng)所如橋上敷設(shè)，與GIS連接時(shí)不存在油混入氣體中的問(wèn)題等。
 2. 缺點(diǎn)
 高電壓等級(jí)的交聯(lián)電纜的開(kāi)發(fā)、使用時(shí)間還不長(zhǎng)，大約只有20年左右的歷史，無(wú)論在制造工藝上還是運(yùn)行使用上的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)遠(yuǎn)不如充油電線成熟，在理論上和實(shí)踐上都還有一些問(wèn)題有待解決。其中最重要的帶根本性問(wèn)題是對(duì)其長(zhǎng)期運(yùn)行可靠件與使用壽命的 評(píng)價(jià)至今沒(méi)有取得一致的結(jié)論。
 交聯(lián)聚乙烯作為一種絕緣介質(zhì)，雖然在理論上具有十分優(yōu)越的電氣性能，但作為制成品的電纜，其性能受工藝過(guò)程的影響很大。從材料生產(chǎn)、處理到絕緣層(包括屏蔽層）擠塑的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中．絕緣層內(nèi)部難以避免出現(xiàn)雜質(zhì)、水分和微孔，按目前的技術(shù)水平，只能盡量控制它們的數(shù)量和尺寸，更為不利的是，電纜的電壓等級(jí)越高．絕緣厚度越大．?dāng)D壓后冷卻收縮過(guò)程產(chǎn)生空隙的幾率也越大。另外，由于工藝原因，會(huì)造成內(nèi)外半導(dǎo)電屏蔽層的界面不光滑或不均勻。同樣會(huì)影響電纜的性能。一些研究報(bào)告顯示，上述的絕緣缺陷不是局部性的，運(yùn)行一定時(shí)期后，由于"樹(shù)枝"老化現(xiàn)象，使整體絕緣下降，從而降低電纜的使用壽命。當(dāng)然．以上的可靠性問(wèn)題對(duì)所有擠塑絕緣的電纜（如聚乙烯、乙丙橡膠等)都是存在的，只是由于高電壓等級(jí)的交聯(lián)電纜是其中最有代表性的產(chǎn)品，一般對(duì)它給予特別的關(guān)注。
 最后還要指出，盡管高壓交聯(lián)電纜本體的絕緣介質(zhì)具有十分優(yōu)越的電性能，但其連接部位(特別是終端頭)的絕緣介質(zhì)卻不及充油電纜終端頭，它所注入的絕緣劑一般為硅油或聚丁烯等高分子材科．其長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性或壽命尚無(wú)定論，而更重要的是它不象充油電纜終端頭那樣能排除潮氣或水分的內(nèi)壓力，當(dāng)其終端頭端部密封膠圈或金具出現(xiàn)缺陷 時(shí)，很容易進(jìn)水引起絕緣破壞。
 四、工程造價(jià)比較
 目前，充油電纜在國(guó)內(nèi)、國(guó)外都有定型產(chǎn)品可供選用，而高壓交聯(lián)電壓在220kv或以上的目前選用國(guó)產(chǎn)的還不多，在經(jīng)濟(jì)上的比較自然要考慮外匯資金和關(guān)稅以及單位價(jià)格的問(wèn)題。由于外國(guó)產(chǎn)品價(jià)格常有變動(dòng)，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的比較，下面列舉的數(shù)字僅供參考。
 1995年廣州某城網(wǎng)工程進(jìn)口日本(F)和(M)電纜廠220kvXLPE*500mm2交聯(lián)電纜單價(jià)20D美元／米．而國(guó)產(chǎn)同一現(xiàn)格的充油電纜每米只有RMBl100元。在線路施工敷設(shè)安裝等項(xiàng)目的工程費(fèi)上交聯(lián)電線比充油電纜略低一些。但國(guó)產(chǎn)及進(jìn)口的交聯(lián)附件都高出一倍至數(shù)倍，而工程的總造價(jià)也高出30至50％。在110kV電壓等級(jí)的同一截面的充油和交聯(lián)電線線路工程總造價(jià)上，也是后者造價(jià)高20至30％至于50忱v等級(jí)．按廣蓄電站工程的資科．進(jìn)口的xLPE電纜比進(jìn)口充油電纜貴26％。
 五、結(jié)語(yǔ)
 充油電纜可靠性高、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，但敷設(shè)安裝難度較大，落差受到一定限制；交聯(lián)電纜的電性能、耐熱性較好，敷設(shè)安裝方便，落差不受限制，但其長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性和使用壽命還有待作進(jìn)一步的驗(yàn)證和評(píng)價(jià)。
 筆者認(rèn)為，在電力工程中充油電纜主要適用于220kv城網(wǎng)主干線、大型發(fā)電廠和樞紐變電站的進(jìn)出線等重要場(chǎng)合，以滿足供電可靠性的要求。交聯(lián)電纜目前主要用于110kV等級(jí)的各種場(chǎng)合以及220Kv等級(jí)的高落差、震動(dòng)等場(chǎng)合，也可作為聯(lián)絡(luò)線使用。至于更高電壓等級(jí)的場(chǎng)合，宜采取積極、慎重的態(tài)度．經(jīng)深入論證后再?zèng)Q定是否選用。
 至于充油電纜在敷設(shè)、安裝施工中的困難和不便等因素，選型時(shí)不必過(guò)分強(qiáng)調(diào)，因?yàn)槟壳案邏弘娎|線路工程的基建都由專業(yè)性的安裝單位承裝，電纜運(yùn)行單位只需作監(jiān)督、協(xié)調(diào)和驗(yàn)收等工作，不會(huì)增加很多工作量。

嘿嘿，是呀！

現(xiàn)在充油電纜很少了！

被XLPE取代了！

電纜行業(yè)的每一次飛躍基本上都是由新材料的變更引起的！

從有絕緣，到油紙絕緣，再到塑料絕緣，下一個(gè)不知道是什么材料呀。。。。。。