淺析影響大截面XLPE絕緣電力電纜局部放電的主要因素及防范措施

王立+王敬云

摘要：電力行業(yè)的不斷發(fā)展逐漸影響到電纜的銷售市場(chǎng)，現(xiàn)在市場(chǎng)上絕緣電力電纜的種類就有不少。文章對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上使用最廣泛的XLPE絕緣電力電纜進(jìn)行了分析。由于經(jīng)常發(fā)生電力電纜局部放電的情況，文章著重對(duì)電力電纜造成此種現(xiàn)象的因素進(jìn)行分析，并且根據(jù)電纜的不同制造材料和制作的技術(shù)水平進(jìn)行測(cè)試，希望可以從中找到一些規(guī)律，發(fā)現(xiàn)正確的防范措施。

關(guān)鍵詞：XLPE絕緣電力電纜；局部放電；影響因素

中圖分類號(hào)：TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）01-0050-02

1 概述

由于XLPE絕緣電力電纜多為大截面的形式，所以在制作當(dāng)中不可避免地會(huì)出現(xiàn)截面直徑過大、體積重量超標(biāo)、成本高等種種現(xiàn)象。因此，企業(yè)為了減少制作大截面電力電纜的成本，就要不斷地對(duì)制作技術(shù)進(jìn)行改良發(fā)展，并且要及時(shí)地加強(qiáng)基本員工的專業(yè)知識(shí)操作水平，從而保障企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。本篇文章主要會(huì)對(duì)截面面積大于500mm2的絕緣電力電纜的局部放電影響原因與預(yù)防防范措施進(jìn)行總結(jié)。

2 局部放電產(chǎn)生的原因

大截面XLPE絕緣電力電纜會(huì)產(chǎn)生較為弱小的放電，由于放電較弱，在電纜的使用初期不會(huì)有什么影響，但這是一種持續(xù)性放電，一天二十四小時(shí)都在放電，隨著時(shí)間的逐漸變長(zhǎng)，電纜的絕緣性能會(huì)在放電的光、電輻射的影響下變得慢慢失去絕緣性能，最終造成斷電的事故發(fā)生，不但影響到電纜的正常使用，還會(huì)對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備帶來巨大的損害。在電場(chǎng)集中的區(qū)域，因?yàn)榇蠼孛鎄LPE絕緣電力電纜在絕緣中存在弱點(diǎn)，當(dāng)電場(chǎng)的強(qiáng)度達(dá)到介質(zhì)擊穿場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致這一區(qū)域產(chǎn)生放電。比如當(dāng)固體或者液體介質(zhì)中存在氣泡，由于電壓的影響，氣泡會(huì)被擊穿，進(jìn)而產(chǎn)生局部放電。

3 環(huán)境條件對(duì)局部放電產(chǎn)生的影響

影響局部放電的環(huán)境因素主要有溫度、濕度和大氣壓力。溫度方面：由于溫度的升高會(huì)加強(qiáng)氣泡中的氣體壓力，氣泡氣體壓力增大會(huì)改善液體的吸氣性能，從這方面看溫度升高將有利于減弱局部放電，然而溫度升高也會(huì)加速高聚物的分解，使得低分子物質(zhì)揮發(fā)掉，這有可能加劇局部放電；濕度方面：當(dāng)濕度過大時(shí)，會(huì)增大不均勻電場(chǎng)中的電導(dǎo)和介電常數(shù)，進(jìn)而改善該區(qū)域的電場(chǎng)分布情況，局部放電也就會(huì)隨著改善，但當(dāng)濕度過大時(shí)，會(huì)使得那些不適于過濕環(huán)境的材料表面產(chǎn)生水珠，這會(huì)導(dǎo)致新的放電點(diǎn)的形成，這種現(xiàn)象主要發(fā)生在層壓制品和纖維材料上；大氣壓方面：在大氣壓力較低的地區(qū)，由于大氣壓力小，使得電纜起始放電電壓低，而這種情況下發(fā)生局部放電現(xiàn)象，其帶來的影響就更大，因此要特別注意大氣壓力低的區(qū)域的電纜局部放電性能。

4 導(dǎo)電線芯的絞制及其半導(dǎo)電帶的繞包

當(dāng)絕緣電力電纜受到較大的壓力的時(shí)候，并且在電纜線的外包裝是鋁制的時(shí)候，很容易產(chǎn)生松股的情況。但是，電力電纜在制作的時(shí)候經(jīng)常會(huì)采用壓輪緊壓式的工藝，因此，電纜便會(huì)被擠壓成橢圓形狀，而變形就會(huì)對(duì)電纜的絕緣性能產(chǎn)生不良的影響。經(jīng)過總結(jié)主要有以下兩種影響：

（1）導(dǎo)體的主要制作工藝的一道步驟便是要將其從機(jī)頭的內(nèi)膜中擠壓出來，但是由于導(dǎo)體在這個(gè)過程中必須要經(jīng)過固定的模具，在受到壓力與模具的摩擦力時(shí)，導(dǎo)體的直徑面積會(huì)變小，而長(zhǎng)度會(huì)不斷增長(zhǎng)，但是向后擠出的導(dǎo)體不受模具的定型，就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體的外層出現(xiàn)散裝的形態(tài)，導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)中斷，輕則減少企業(yè)的收益，重則發(fā)生重大事故。

（2）雖說導(dǎo)體在出現(xiàn)外層導(dǎo)體松股的時(shí)候會(huì)勉強(qiáng)通過機(jī)械的內(nèi)膜，但是由于導(dǎo)體的兩頭都受到壓力的作用，就會(huì)發(fā)生導(dǎo)體外層的絕緣物質(zhì)被壓進(jìn)內(nèi)部的現(xiàn)象。為了防止、減少以上現(xiàn)象的發(fā)生，本人建議采取以下兩種措施：

4.1 嚴(yán)格控制單線的伸長(zhǎng)率

導(dǎo)體的制作加工工藝主要有兩種模式：一種是壓輪緊壓，另一種便是使用質(zhì)地硬的合金對(duì)其進(jìn)行拉拔。前者容易造成導(dǎo)體的制作不精細(xì)、不圓滑的現(xiàn)象，但是此種工藝制作對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求較小，制作的靈活性高，尤其是對(duì)機(jī)械內(nèi)部的口膜的控制可以更加方便快捷；而利用后者的制作工藝制成的導(dǎo)體的表面光潔度和圓滑度很高，導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也十分的緊密，產(chǎn)品的質(zhì)量非常高，但是，一旦導(dǎo)體被硬度極高的合金拉長(zhǎng)了之后，便會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定的負(fù)面影響，而且在導(dǎo)體的制作精度方面無法與前者相比，設(shè)備的調(diào)節(jié)也是著實(shí)的不方便或者說內(nèi)膜的直徑根本無法對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。要保證導(dǎo)體的表面可以制作的光滑且結(jié)構(gòu)緊密，就必須要保證對(duì)單線的控制尤其是對(duì)代替的可塑性要絕對(duì)保障，才可以更好地制作出使得客戶滿意的產(chǎn)品。在單線的可塑性不可靠的時(shí)候，會(huì)在經(jīng)過擠壓或是拉拔工藝的時(shí)候發(fā)生較為強(qiáng)烈的反彈，容易傷害到導(dǎo)體的內(nèi)部股線。

4.2 半導(dǎo)電帶及其臨時(shí)保護(hù)層的繞包

GBPT12706-2002在國(guó)家政府的有關(guān)部門處有著明確的規(guī)定，在電壓高于3.6P6kV、導(dǎo)體的截面大于500mm2的時(shí)候，絕緣電力電纜的整體制作應(yīng)該采用復(fù)合的方式，利用半導(dǎo)體電帶和擠包半導(dǎo)墊層復(fù)合是首要選擇。在此種制作工藝的基礎(chǔ)上，可以促進(jìn)加強(qiáng)導(dǎo)體的緊密性和減少壓力過大使擠出物被壓進(jìn)物體，從而導(dǎo)致導(dǎo)體的外部絕緣層變形。在產(chǎn)品制作的時(shí)候，必須要考慮到導(dǎo)體的單位長(zhǎng)度和自身的重量，因此要酌量加強(qiáng)對(duì)機(jī)械的牽引力的控制，當(dāng)導(dǎo)線在經(jīng)過機(jī)械內(nèi)部的絞線機(jī)部位的時(shí)候，導(dǎo)體會(huì)受到一定的擠壓，但是在實(shí)際操作中一定要盡量減少半導(dǎo)電帶受壓受損，進(jìn)而減少對(duì)半導(dǎo)體外部的絕緣物質(zhì)的形變。因?yàn)閷?dǎo)線外部的形變、凹凸會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線的局部放電變大，這樣就會(huì)超過國(guó)家制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定甚至?xí)趯?dǎo)體應(yīng)用在電纜的時(shí)候?qū)㈦娎|擊穿。因此，為了加強(qiáng)半導(dǎo)電帶的質(zhì)量和使用壽命，導(dǎo)線外層最好使用密度極高的保護(hù)層對(duì)其外部進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)前行業(yè)中應(yīng)用最廣的還是無紡布。在安裝保護(hù)層的時(shí)候要將其與半導(dǎo)電帶的方向安裝為同向繞包，同方向的裝置有利于導(dǎo)體應(yīng)用在機(jī)器的時(shí)候保證可以正常順滑運(yùn)轉(zhuǎn)，同方向的繞包可以減少保護(hù)層在導(dǎo)線的表層形成褶皺、空隙等現(xiàn)象。經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，保護(hù)層應(yīng)與半導(dǎo)電帶同向繞包，其目的是使半導(dǎo)電帶的帶盤和保護(hù)層的帶盤處于同一繞包頭，有利于繞包頭的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，但更重要的是同向繞包不會(huì)使半導(dǎo)電帶產(chǎn)生皺褶。

5 結(jié)語

制作精良的大截面交聯(lián)電纜導(dǎo)體的表面呈現(xiàn)光滑、圓潤(rùn)、結(jié)構(gòu)精致的狀態(tài)，這些可以作為減少電力電纜局部放電電量的重要基礎(chǔ)。局部防止數(shù)值越小的電力電纜導(dǎo)體越有利于將其應(yīng)用于大型、重要工作計(jì)劃中，并且可以將其作為國(guó)家根據(jù)其制作水準(zhǔn)對(duì)當(dāng)前導(dǎo)線市場(chǎng)進(jìn)行制定更加標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

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作者簡(jiǎn)介：王立（1983—），男，天津人，國(guó)網(wǎng)天津市電力公司城西供電分公司助理工程師，研究方向：電氣工程；王敬云（1987—），女，天津人，天津市天友建筑設(shè)計(jì)股份有限公司助理工程師，研究方向：電氣設(shè)計(jì)。endprint