電力電纜附件中電應(yīng)力控制方法探討

王松波

摘要：電力電纜運(yùn)行與電力系統(tǒng)供電質(zhì)量密切相關(guān)。而電力電纜附件上的電應(yīng)力集中問(wèn)題嚴(yán)重影響電纜穩(wěn)定、安全運(yùn)行。因此，基于電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行角度考慮，加強(qiáng)電應(yīng)力控制方法研究，解決電應(yīng)力集中問(wèn)題具有一定的必要性和現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：電力電纜;電應(yīng)力;控制方法

眾所周知，在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)和建設(shè)中，電力資源是不可或缺的資源之一，其主要由發(fā)電廠生產(chǎn)后通過(guò)高壓輸電線路，配以變配電所的升降壓變壓器等設(shè)備，輸送分配給用戶使用，并據(jù)此建立完整地的電力系統(tǒng)。由此可見，電力系統(tǒng)是在電能生產(chǎn)、輸送、使用等環(huán)節(jié)，始終發(fā)揮著重要作用。而在電力資源傳輸中，電力電纜的作用是連接各種電氣設(shè)備及附件，確保電能資源可以安全可靠地傳輸?shù)接脩舳?，為社?huì)建設(shè)和生產(chǎn)提供充足的電能資源。因此，本文通過(guò)研究電力電纜的結(jié)構(gòu)組成，進(jìn)一步研究電力電纜中的電應(yīng)力控制方法具有顯著意義。

1.電力電纜的結(jié)構(gòu)組成分析

在電力系統(tǒng)中，輸電線路是重要構(gòu)成部分，尤其是電力電纜占比更大，且始終發(fā)揮著不可替代的作用。對(duì)于電力電纜而言，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，如占地面積小、運(yùn)行安全可靠、環(huán)境干擾力小等，能夠?yàn)楦鞣N復(fù)雜條件的用戶安全供電，尤其是繁華城區(qū)、跨度大的江河區(qū)等，電力電纜應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加顯著，可以大幅度提升供電的安全可靠性[1]。近年來(lái)，在科技發(fā)展支撐下，電力電纜種類也隨之增多，但主體結(jié)構(gòu)組成基本相似，具體包括導(dǎo)體、絕緣層、保護(hù)層三部分。其中，導(dǎo)體部分所起到的作用是電力資源的輸送，設(shè)計(jì)材料以銅、鋁等材料繞制而成，為降低集膚效應(yīng)的影響，大截面電纜通常采用扇形分割導(dǎo)體進(jìn)行繞制。而絕緣層分布在導(dǎo)體外部，其作用在于隔離導(dǎo)體，使得其在輸送電流時(shí)不會(huì)受到外界干擾，確保供電安全可靠的同時(shí)，分擔(dān)部分電壓力。通常情況下，絕緣體的材質(zhì)以聚乙烯、油浸紙為主[2]。不僅如此，在絕緣層內(nèi)外部，往往會(huì)設(shè)置必要的屏蔽層。另外，保護(hù)層往往設(shè)置在絕緣層的外部，具體分為內(nèi)外護(hù)層兩部分，外護(hù)層包括內(nèi)襯層、鎧裝層和外被層。除此之外，基于電力電纜用途角度而言，電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也存在一定的差異性。在當(dāng)前電力市場(chǎng)中，普遍應(yīng)用的電力電纜是低壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。

2.電力電纜附件中電應(yīng)力控制方法分析

在電力系統(tǒng)中，電力電纜附件作用是安全可靠地連接各電氣設(shè)備和附件，能否解決電纜斷面屏蔽層電應(yīng)力集中問(wèn)題，是電力電纜附件設(shè)計(jì)制作的關(guān)鍵，也是電力系統(tǒng)安全可靠地供電的重要基礎(chǔ)。因此，加強(qiáng)電力電纜附件中電應(yīng)力控制具有一定的必要性和重要性?？紤]到電力電纜結(jié)構(gòu)組成，電應(yīng)力集中區(qū)域?yàn)殡娎|附件外屏蔽的斷面、電纜接頭處等。因此，在電應(yīng)力控制中，應(yīng)考慮采取有效措施來(lái)改善電場(chǎng)分布，具體如下：

2.1應(yīng)力錐分散法

應(yīng)力錐分散法指的是充分利用外延電纜外屏蔽層的端口，使得其形成弧形的應(yīng)力錐狀，進(jìn)而使得其零電位形成外張的喇叭形狀，增加電力線的弧度。通過(guò)這種方式，即可分散集中的電應(yīng)力，改善電場(chǎng)分布。基于電氣角度而言，在電應(yīng)力控制中，應(yīng)力錐分散法是一項(xiàng)安全系數(shù)高，且可靠度高的控制方法。但是要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是在電應(yīng)力控制中采用應(yīng)力錐分散法，要確保電應(yīng)力控制效果，要求嚴(yán)格控制電力電纜的絕緣層尺寸，且要加強(qiáng)電纜接頭處安裝質(zhì)量控制，避免在因接頭質(zhì)量問(wèn)題而形成新的尖端[3]。不僅如此，安裝時(shí)在電纜絕緣表面涂覆潤(rùn)滑油，同樣也密切注意新的尖端的形成。

應(yīng)力錐在設(shè)計(jì)制作中，絕緣材料的選擇往往以硅橡膠、三元乙丙橡膠為主，其廣泛應(yīng)用在超高壓電纜附件主絕緣中。應(yīng)力錐施加在屏蔽層邊緣場(chǎng)強(qiáng)集中的位置，其表面為一錐形曲面，且與屏蔽層相連形成零電位，而錐面為等位面。這樣一來(lái)，在電應(yīng)力控制中，只需要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整應(yīng)力錐曲線形狀參數(shù)，即可對(duì)電纜附件中的電場(chǎng)分布起到顯著的改善作用，進(jìn)而可以達(dá)到控制電應(yīng)力的目的[4]。

2.2電應(yīng)力層控制法

電應(yīng)力控制閥指的是在電纜半導(dǎo)屏蔽層斷口引入電應(yīng)力層，隨后通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整電應(yīng)力層介質(zhì)的電氣參數(shù)，實(shí)現(xiàn)屏蔽層端口處絕緣表面電位分布的科學(xué)調(diào)控，繼而達(dá)到電場(chǎng)分布改善目的，電纜絕緣本體和表面的電阻等參數(shù)的變化，對(duì)絕緣表面層電位分布會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響?？紤]到電纜屏蔽切斷后留下的絕緣本體參數(shù)無(wú)法改變的事實(shí)，在電應(yīng)力控制中，則要科學(xué)調(diào)節(jié)此段絕緣表面參數(shù)，以此達(dá)到均衡分布電位的目的。不僅如此，在電應(yīng)力控制中，若采取電應(yīng)力層控制法，除了調(diào)節(jié)絕緣層參數(shù)外，還可以通過(guò)改變電纜末端絕緣表面電阻參數(shù)，起到降低電位的作用，但此方法往往會(huì)因?yàn)殡娎|絕緣表面泄露的電流的增加，使得電纜絕緣表面出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，若此問(wèn)題不及時(shí)控制，可能出現(xiàn)電纜絕緣表層損壞問(wèn)題，降低電力電纜使用年限的同時(shí)，也會(huì)直接影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行?；诖?，在電應(yīng)力控制中，可以考慮增加電纜屏蔽處絕緣表面的電容參數(shù)，以此降低電位，此方法雖然會(huì)增加一定的電纜屏蔽處絕緣表面電容電流，但電纜絕緣層并不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。同時(shí)，考慮電容與介質(zhì)材料的介質(zhì)常數(shù)呈現(xiàn)正比關(guān)系。因此，在使用電應(yīng)力層控制法進(jìn)行電應(yīng)力控制，可以考慮在電纜屏蔽口處附加一層介質(zhì)材料，且所用介質(zhì)材料必須具有高介質(zhì)常數(shù)的特性，以此形成電應(yīng)力控制層，可以起到增加絕緣層表面電容值的作用，進(jìn)而可以降低絕緣層的電位，從而有利于電應(yīng)力控制效果的提升。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)電力輸送正向超高壓、特高壓領(lǐng)域邁進(jìn)。但電壓等級(jí)越高帶來(lái)的電場(chǎng)集中問(wèn)題，會(huì)直接影響電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。因此，在電力電纜附件設(shè)計(jì)制作中，應(yīng)引進(jìn)應(yīng)力錐、電應(yīng)力控制層等方面，有效解決電纜附件中的電應(yīng)力集中問(wèn)題，為我國(guó)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行提供支持。

參考文獻(xiàn)

[1]孫寧，許科杰.10kV配電線路電力電纜運(yùn)行技術(shù)要點(diǎn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2021，（18）：213-214.

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