交聯(lián)電纜近期應(yīng)做的工作 - 無(wú)圖版
hailiang --- 2007-08-17 14:16:25
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交聯(lián)電纜近期應(yīng)做的工作
1. 應(yīng)制訂較為嚴(yán)格的產(chǎn)品考核標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)要求
⑴ 制訂較嚴(yán)格的各項(xiàng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
固態(tài)擠包力纜加工工序簡(jiǎn)單，任何一種電壓等級(jí)的電纜絕緣，只要經(jīng)過(guò)擠包、有時(shí)要交聯(lián)，絕緣纜芯就加工完成了�？墒菍�(duì)怎樣簡(jiǎn)單的加工工序，要求卻非常高。一些工藝控制、或?qū)ιa(chǎn)環(huán)境的控制和絕緣料純凈程度的選擇稍有不當(dāng)，就會(huì)在很大程度上影響產(chǎn)品質(zhì)量，必須有較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。可我國(guó)國(guó)標(biāo)GB 12706-91制訂時(shí)，是代表十年前的產(chǎn)品水平，現(xiàn)在IEC 60502-97國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)公布已近兩年，要趕快修訂標(biāo)準(zhǔn)，由于國(guó)標(biāo)修訂要有一段時(shí)間，企業(yè)應(yīng)先修訂企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)將線纜行業(yè)搜集到的世界各國(guó)交聯(lián)電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量控制情況，制訂相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 企標(biāo)的水平是一個(gè)企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)水平的標(biāo)志，制訂相應(yīng)的企標(biāo)是非常重要的。從表1可見(jiàn)：產(chǎn)品出廠的局部放電水平在原國(guó)標(biāo)中為1.5Uo-20pC，而IEC 60502-97已經(jīng)提高到1.73Uo-10pC了。實(shí)質(zhì)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(guān)系數(shù)據(jù)，近年來(lái)日本電氣協(xié)同又提出了微孔尺寸和局部放電的計(jì)算公式，經(jīng)計(jì)算列于表3中。從表2中可見(jiàn)：原國(guó)標(biāo)的試驗(yàn)指標(biāo)可允許電纜絕緣中存在800μm的大氣泡，是難以保證產(chǎn)品質(zhì)量的，為此世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家已將局部放電的指標(biāo)控制在2Uo-5pC水平。實(shí)際上如果一個(gè)企業(yè)重視產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)中低壓交聯(lián)電纜的局放指標(biāo)均可穩(wěn)定在2Uo-3pC及以下，較多的場(chǎng)合下局放僅為1pC及以下。對(duì)于出廠時(shí)的電壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，IEC 60502-97中規(guī)定為3.5 Uo-5分鐘（對(duì)10kV等級(jí)電纜），及IEC 60840－98中規(guī)定為2.5Uo-30分鐘（對(duì)35kV等級(jí)電纜）。這項(xiàng)指標(biāo)已規(guī)定得比較高了，應(yīng)參照?qǐng)?zhí)行。但不能對(duì)成盤(pán)電纜出廠時(shí)的電壓試驗(yàn)指標(biāo)規(guī)定得太高，否則將會(huì)影響電纜的使用壽命，應(yīng)慎重考慮。對(duì)高壓交聯(lián)電纜也均可參照IEC 60840-98標(biāo)準(zhǔn)考核。
⑵ 交聯(lián)電纜的竣工試驗(yàn)要求
交聯(lián)電纜在進(jìn)行直流耐壓竣工試驗(yàn)時(shí)，往往會(huì)在較低電壓下很快地?fù)舸�，其擊穿機(jī)理還不完全清楚。最近日本有關(guān)雜志報(bào)導(dǎo)[10]工藝完善的交聯(lián)電纜，對(duì)施加直流耐壓影響不大。不管如何，在竣工試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行直流耐壓是不確當(dāng)?shù)�，這已為大家所共識(shí)。其理由為：直流電壓的絕緣擊穿機(jī)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(diǎn)，直流往往不能擊穿，反之亦然。同時(shí)直流電場(chǎng)分布和交流電場(chǎng)分布也完全不同，故在交流電網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行直流竣工試驗(yàn)是不確當(dāng)?shù)�。上海和廣東中試所聯(lián)合發(fā)表文章[11]，提倡在中低壓交聯(lián)電纜上進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，按IEC 60502-97規(guī)定，試驗(yàn)電壓為1.73Uo-5分鐘。并推薦采用工頻串聯(lián)諧振變壓器進(jìn)行試驗(yàn)，其Ｑ值達(dá)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(yàn)設(shè)備。該設(shè)備重量?jī)H88kg。對(duì)35kV電纜，可采用容量大一些變壓器，設(shè)備容量也大不了多少。這一建議是可行的，也就沒(méi)有必要采用0.1赫的超低頻設(shè)備，因?yàn)樵撛O(shè)備耗資巨大，且和上述擊穿機(jī)理不完全樣。對(duì)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(yàn)方法。該方法是1990年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議21-09工作組推薦的，如無(wú)上述裝置，還是采用IEC 60840-98中建議的交流電壓Uo下24小時(shí)試驗(yàn)較好。目前西門(mén)子公司正推出一種VFSR變頻諧振試驗(yàn)裝置，不久將可能在高壓電纜竣工試驗(yàn)時(shí)得到應(yīng)用。
表 1
標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)
標(biāo)稱(chēng)電壓
U(kV)
例行試驗(yàn)（耐壓、局放）項(xiàng)目＊ ＊＊
耐 壓 試 驗(yàn)
局部放電試驗(yàn)
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(jìn)行微孔、雜質(zhì)和凸起檢驗(yàn)
美國(guó)
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(jìn)行微孔、雜質(zhì)和凸起檢驗(yàn)
AEIC CS 7-93
69～138
3Uo-15min后加
2.5Uo-30min
1Uo,1.5Uo, 2Uo-5pC
2Uo-5pC
進(jìn)行微孔、雜質(zhì)和凸起檢驗(yàn)
德國(guó) 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(guó) 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(guó) HN 33-S-51
HN 33-S-52
63～90
～2.2Uo-60min
未見(jiàn)規(guī)定
中國(guó) 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(yàn)中進(jìn)行微孔雜質(zhì)檢驗(yàn)
＊Uo=U／ , 對(duì)國(guó)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(jìn)行電纜可靠性研究和數(shù)理統(tǒng)計(jì)
早在七十年代就對(duì)交聯(lián)電纜進(jìn)行可靠性研究，并采用威布爾參數(shù)評(píng)定電纜的老化壽命指數(shù)N值，很多專(zhuān)家學(xué)者都在這方面取得了較為顯著的成果。我國(guó)在90年代初，上海電纜研究所曾進(jìn)行過(guò)上述研究工作[3]，因無(wú)企業(yè)支撐而停止，可靠性研究項(xiàng)目應(yīng)包括下列內(nèi)容：
⑴交聯(lián)電纜的加速老化試驗(yàn)
在2Uo電壓下進(jìn)行上萬(wàn)小時(shí)的浸水耐壓試驗(yàn)，不斷地對(duì)各種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)作研究；
⑵電纜絕緣的微孔雜質(zhì)試驗(yàn)
它還包括加速老化試驗(yàn)后電纜樣品的水樹(shù)、電樹(shù)檢測(cè)及研究；
⑶交聯(lián)電纜的電壓壽命試驗(yàn)
采用威布爾分布進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)和壽命評(píng)定，并進(jìn)行整根電纜的工頻擊穿試驗(yàn)，為綜合評(píng)價(jià)電纜壽命提供數(shù)據(jù)；
⑷交聯(lián)電纜的長(zhǎng)期老化試驗(yàn)
又稱(chēng)予鑒定試驗(yàn)，為CIGRE WG21-03工作組推薦，在1.7Uo下至少試驗(yàn)180個(gè)加熱冷卻循環(huán)，電壓試加時(shí)間為一年；
⑸高壓電纜的沖擊擊穿試驗(yàn)
用以評(píng)定高壓電纜的沖擊擊穿水平；
⑹對(duì)運(yùn)行中電纜進(jìn)行故障擊穿統(tǒng)計(jì)
將統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，并定期公布某企業(yè)電纜的累計(jì)擊穿故障率，在國(guó)外一個(gè)企業(yè)如沒(méi)有這項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，電纜是賣(mài)不出去的；
⑺綜合評(píng)定電纜的壽命指數(shù)N值
預(yù)計(jì)電纜壽命，并在企業(yè)樣本上公布電纜壽命曲線，供用戶(hù)參考。
上述試驗(yàn)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(dá)到N=15，并及時(shí)給用戶(hù)通報(bào)。這些試驗(yàn)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(huì)委托大學(xué)與研究機(jī)構(gòu)從事我國(guó)交聯(lián)電纜基本理論工作。沒(méi)有這些基本理論研究，我國(guó)交聯(lián)電纜很難有飛躍突破。
3. 積極開(kāi)發(fā)交聯(lián)電纜熱機(jī)械應(yīng)力研究
在未來(lái)十年內(nèi)，我國(guó)500kV電纜及全套附件定會(huì)在電力網(wǎng)中投運(yùn)，因此必須進(jìn)交聯(lián)絕緣的基礎(chǔ)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(jìn)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(yàn)，并提出了試驗(yàn)研究報(bào)告，發(fā)表于“電氣協(xié)同”中[10]。實(shí)質(zhì)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(chǎng)強(qiáng)可高達(dá)800kV/mm，又稱(chēng)本征擊穿場(chǎng)強(qiáng)，但500kV電纜的沖擊逐擊擊穿場(chǎng)強(qiáng)僅為100kV/mm，工頻逐級(jí)擊穿場(chǎng)強(qiáng)僅為50kV/mm，其工頻設(shè)計(jì)電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)500kV電纜而言約在15～16kV/mm之間，有著很大的厚度效應(yīng)。文獻(xiàn)[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(duì)絕緣厚為13mm模擬電纜)。
如t=25mm時(shí)，EAC=40kV/mm；t=35mm時(shí), EAC=38kV/mm。
從上例可知絕緣厚度由t=25mm增加到t=35mm時(shí)，即厚度增加了40％，可設(shè)計(jì)場(chǎng)強(qiáng)的改善只有5％，對(duì)500kV電纜增加絕緣厚度并不是一個(gè)好的選擇。早在十年前日本幾個(gè)大公司就著手研究絕緣雜質(zhì)和微孔對(duì)交聯(lián)絕緣的影響，但雜質(zhì)含量和顆粒大小已下降到50μm及以下，有些絕緣中雜質(zhì)顆粒只10～20μm及以下，對(duì)薄絕緣模擬結(jié)構(gòu)(2mm)電纜可將工頻擊穿場(chǎng)強(qiáng)提高到64～75kV/mm，但對(duì)厚絕緣就看不出雜質(zhì)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(chǎng)強(qiáng)下的擊穿問(wèn)題。
在90年代中期，發(fā)現(xiàn)在交聯(lián)絕緣中產(chǎn)生的熱機(jī)械應(yīng)力，可使絕緣在較低的電壓下?lián)舸貏e是厚絕緣電纜產(chǎn)生的熱機(jī)械應(yīng)力更大。在對(duì)500kV電纜的研究中看到，經(jīng)過(guò)老化試驗(yàn)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(yīng)力來(lái)解釋。研究和消除交聯(lián)厚絕緣的熱應(yīng)力，已是當(dāng)前最為時(shí)新的課題了，可從研究交聯(lián)工藝和電纜的絕緣屏蔽結(jié)構(gòu)來(lái)改善絕緣熱機(jī)械應(yīng)力。最近西安交大在研究絕緣介質(zhì)中的空間電荷分布，以及不均勻介質(zhì)和空間電荷形成的關(guān)系問(wèn)題，絕緣中產(chǎn)生熱應(yīng)力后，形成應(yīng)力開(kāi)裂，就是一個(gè)不均勻的介質(zhì)。同濟(jì)大學(xué)推薦了一種空間電荷的檢測(cè)方法，用空間電荷的集聚來(lái)研究絕緣應(yīng)力開(kāi)裂，該方法已在英國(guó)獲得成功。在今后十年內(nèi)，交聯(lián)絕緣熱應(yīng)力問(wèn)題一定會(huì)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(jí)前進(jìn)的關(guān)鍵問(wèn)題。
yxc194900 --- 2013-03-06 23:21:50
2
很好呀
-- 結(jié)束 --