關(guān)于高壓電纜附件的界面壓力相關(guān)因素研究

李金

摘 要：保證電纜相關(guān)附近安全運(yùn)行的關(guān)鍵是對電纜絕緣間與電纜附件的界面壓力進(jìn)行參數(shù)控制。本文正是基于這一研究視角，重點(diǎn)針對高壓電纜相關(guān)附件的界面壓力影響因素進(jìn)行分析。本文認(rèn)為，電纜絕緣界面的粗糙度和電纜附件及電纜附件材料的應(yīng)力松弛性、電纜絕緣界面溫度等，都會對高壓電纜附件的界面壓力造成相關(guān)影響。最終，本文在對上述影響因素分析基礎(chǔ)上，通過對高壓電纜運(yùn)行溫度、界面光滑度、附件材料性能等控制優(yōu)化，從而有效避免了相關(guān)不良影響，大大提升了高壓電纜附件的運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性與可靠性。

關(guān)鍵詞：高壓電纜附件；界面壓力；因素

在我國電力能源傳輸過程中，高壓電纜附件在其中發(fā)揮了重要作用。為了保證電力系統(tǒng)能夠正常、穩(wěn)定運(yùn)行，需確保高壓電纜相關(guān)附件設(shè)計合理；其次，要保證其現(xiàn)場安裝技術(shù)工藝合理，此外還要使設(shè)備安裝與運(yùn)行環(huán)境溫度、濕度等相關(guān)指標(biāo)滿足設(shè)備性能要求。盡管技術(shù)人員采取科學(xué)的措施保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，但高壓電纜附件內(nèi)部由于存在電場應(yīng)力集中現(xiàn)象及復(fù)合界面，容易誘發(fā)相關(guān)電力故障。對此，本文將針對這一情況結(jié)合實際，就高壓電纜附件的界面壓力相關(guān)影響因素展開論述。

1.粗糙度對高壓電纜附件界面壓力的影響

通常情況下，高壓電纜附件材料表面較為粗糙，線纜凹凸不平。一旦在線纜連接過程中，兩種粗糙度不同的線纜直接進(jìn)行接觸時，就會導(dǎo)致二者出現(xiàn)半實、半空接觸的情況。當(dāng)這種線纜之間存在巨大的空隙時，會導(dǎo)致線纜的電氣強(qiáng)度降低及線纜附件界面局部放電。如果對高壓電纜附件界面施加一定的壓力，則界面接觸面積就會不斷擴(kuò)大，同時會減小空隙缺陷，此時高壓電纜附件的電氣強(qiáng)度會不斷提升[1]。本文通過深入研究發(fā)現(xiàn)，界面電氣強(qiáng)度與高壓電纜附件界面壓力之間具有正相關(guān)關(guān)系，此種現(xiàn)象在乙丙橡膠/硅橡膠夾層材質(zhì)的電纜附件中表現(xiàn)得尤為明顯。在理想狀態(tài)下，如果外界運(yùn)行壓力不斷增加，則電纜之間接觸良好，不存在氣隙等缺陷，此時高壓電纜附件材料本體擊穿場強(qiáng)會與電纜附件界面壓力強(qiáng)度接近。當(dāng)高壓電纜附件材料的表面粗糙度增大，其界面實際擊穿強(qiáng)度就會減小，此時這一強(qiáng)度與空氣擊穿強(qiáng)度十分接近。

因此，為了防止高壓電纜附件界面壓力受材料表面粗糙度影響，需提升高壓電纜附件界面的介電特性。具體而言，可在高壓電纜附件安裝過程中，采用細(xì)砂全面打磨高壓電纜附件，提升電纜界面的光滑性。

2.溫度對高壓電纜附件界面壓力的影響

在高壓環(huán)境下，電纜輸電過程會使其表面的實際運(yùn)行溫度不斷升高，從而導(dǎo)致高壓電纜附件的界面絕緣性能不斷劣化。按照國際AEIC電纜應(yīng)急運(yùn)行相關(guān)技術(shù)要求，對于XLPE型的絕緣電纜而言，在最大負(fù)荷運(yùn)行環(huán)境下，需將其15min內(nèi)最大溫度增加值控制在130℃之內(nèi)。因此，為了保證高壓電纜附件材料具有良好的運(yùn)行性能，需將XLPE材料與橡膠材料高壓電纜的熔點(diǎn)分別控制在108 ℃與200 ℃左右。本文通過對乙丙橡膠材料及XLPE兩種材料在不同溫度下的彈性模量進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，高壓附件界面溫度與其界面壓力之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。當(dāng)高壓電纜附件表面運(yùn)行溫度不斷升高時，XLPE材料與乙丙橡膠材料的彈性模量一降一升[2]。當(dāng)二者運(yùn)行溫度在105℃以上時，乙丙橡膠材料的彈性模量要顯著高于XLPE材料的彈性模量。

因此，針對以上情況，為了有效避免高壓電纜附件界面壓力參數(shù)受到溫度影響，本文建議在高壓電纜附件連接過程中，保證其界面最大壓力參數(shù)在0.3MPa以下，且使高壓電纜附件表面溫度最大值不超過70℃。

3.應(yīng)力松弛特性對高壓電纜附件界面壓力的影響

高壓電纜附件材料的松弛特性主要是指高彈性附件材料的材質(zhì)變化具有時間依賴性。對于橡膠材質(zhì)的電纜而言，其材質(zhì)特性在擴(kuò)張狀態(tài)下，其內(nèi)應(yīng)力就會隨著時間的不斷變化而變化，因此會產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力松弛現(xiàn)象。實踐研究表明，材料的應(yīng)力松弛過程隨著溫度不斷升高而逐漸加快。當(dāng)高壓電纜附件產(chǎn)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象時，就會導(dǎo)致其界面壓力降低[3]。

因此，為了避免應(yīng)力松弛對高壓電纜附件界面壓力產(chǎn)生嚴(yán)重影響，在應(yīng)力松弛條件下，要在高壓電纜附件安裝初始面壓設(shè)計時，將電纜附件與電纜絕緣界面的最小界面壓力參數(shù)值控制在0.1MPa以上。

結(jié)束語

綜上所述，高壓電纜附件可靠、穩(wěn)定及安全連接是保證我國高壓輸電線路正常、高效運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。在高壓電纜電力傳輸過程中，附件運(yùn)行的可靠性會受到電纜絕緣間及電纜附件界面壓力的影響。所以，針對這一情況，本文就附件粗糙度及運(yùn)行溫度和附近應(yīng)力松弛特性等進(jìn)行了分析，從而結(jié)合上述三大指標(biāo)對高壓電纜附件界面壓力的相關(guān)不良影響進(jìn)行研究，最終結(jié)合實際提出了具體的應(yīng)對解決措施。

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