理论教育 110kV以上交联聚乙烯绝缘电缆铺设技巧

110kV以上交联聚乙烯绝缘电缆铺设技巧

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:110kV及以上的交联聚乙烯绝缘电缆的敷设,应该特别注意以下几个问题。交联聚乙烯绝缘电缆的敷设温度最好高于5℃,国标GB50168—92规定在敷设前的24h内的平均温度以及敷设现场的温度不应低于0℃。

110kV以上交联聚乙烯绝缘电缆铺设技巧

110kV及以上的交联聚乙烯绝缘电缆(简称交联电缆)的敷设,应该特别注意以下几个问题。

4.9.7.1 敷设温度

交联聚乙烯绝缘电缆的主绝缘材料是交联聚乙烯,护套一般是聚乙烯或聚氯乙烯为主要材料。当温度低时,这些材料的脆性和硬度增加,容易造成外护套开裂、绝缘损伤等事故。交联聚乙烯绝缘电缆的敷设温度最好高于5℃,国标GB50168—92规定在敷设前的24h内的平均温度以及敷设现场的温度不应低于0℃。当施工现场的温度不能满足要求时,应该避开在寒冷期施工或者采取适当的加温措施。

4.9.7.2 交联聚乙烯绝缘电缆热机械力效应

对于大截面电缆而言,在负荷电流变化时,由于导体温度的变化而引起膨胀或收缩所产生的机械力是十分巨大的。这种膨胀或收缩力总称为热机械力,与电缆的线膨胀系数导体的截面和导体的温升成正比。

交联聚乙烯绝缘的膨胀系数比充油电缆的油纸绝缘大得多(交联聚乙烯绝缘的体膨胀系数为10×10-4/℃-1;油纸绝缘为4.3×10-4/℃-1;铜只有0.5×10-4/℃-1)。而交联聚乙烯的压缩模量相对较低,且随着温度的上升急剧下降。同时,交联电缆运行时允许的工作温升高。因此交联电缆比充油电缆有更大的热机械力效应。

电缆受热机械力的作用后会发生位移。这些位移可部分或全部为摩擦力所阻止,这与敷设方式有关。由于交联电缆运行时热机械力大,交联电缆的重量又轻(摩擦力与电缆的质量成正比),所以受热机械力不利影响就比充油电缆严重;电缆径向有更大的膨胀;电缆受热机械力的作用后会发生更严重的位移。

因此,除了要考虑发生在充油电缆上的那些问题外,还应特别考虑导体纵向位移和电缆径向膨胀这些影响安全运行的严重问题。对于导体截面较小、电压等级不太高(即绝缘厚度还不厚)的交联电缆,热机械力效应还不会很严重。然而,在敷设安装更高电压等级、大截面交联电缆时,务必认真加以对待。

从敷设安装角度来看,有两个主要问题:蛇形敷设和电缆径向膨胀。

(1)蛇形敷设。

为了吸收电缆的热膨胀而将电缆布置成波浪形的一种电缆敷设方式,由于采用这种方式敷设后的电缆像一条行进中的蛇而得名为蛇形敷设。

大截面电缆的负荷电流变化时,由于温度的改变引起电缆热膨胀所产生的热机械力十分巨大。当电缆以直线状敷设在没有横向约束的空气中或敷设在用以强迫冷却的水中时,巨大的热机械力将会使电缆线路集中在某一部位发生局部的横向位移,而产生过分的弯曲。如对这种弯曲不加以控制,则将会损坏电缆。如将电缆敷设成如图4-9-7-1所示近似于正弦波的连续波浪形时,人为设置的波形宽度能有效地吸收电缆的热膨胀。由于波浪形的连续分布,电缆的热膨胀亦均匀地被每个波形宽度所吸收而不会集中在线路的某一局部,从而使电缆的热膨胀弯曲得到控制。(www.daowen.com)

图4-9-7-1 电缆蛇形敷设示意图

根据蛇形敷设的波形相对于地面的方向,可分为水平方向和垂直方向两种蛇形敷设。电缆敷设在支架、电缆桥架和电缆槽内时采用水平蛇形敷设;电缆悬挂在挂钩上时采用垂直蛇形敷设。由于垂直蛇形不像水平蛇形要占据横向宽度,所以特别适用于隧道内的电缆安装,这样可充分利用隧道的高度而不必增加其宽度,以节约投资

电缆敷设成蛇形后,由热膨胀产生的纵向力在克服由电缆重力产生的纵向力(垂直蛇形)或电缆与支架之间的摩擦力(水平蛇形)后,使蛇形敷设的波浪形状改变而吸收热膨胀。由电缆重力产生的纵向力或电缆与支承架之间的摩擦力与蛇形敷设波浪形的节距长度L的平方和电缆单位长度的重量成正比,而与波形的波幅B成反比。改变蛇形敷设形状的力与电缆的弯曲刚度、膨胀系数和温度成正比,而与波形的波幅B成反比。由此可知,对给定的电缆而言,缩短波形的节距和增加波形的宽度都可获得更好的吸收热膨胀的效果。

(2)电缆的径向膨胀。

在直埋敷设或被夹具夹紧时,交联电缆的径向膨胀受到约束,电缆内会产生相当大的径向膨胀力。

据报道,对直埋在地下132kV、1×800mm2的电缆作了6次热循环试验后进行外观检查时,发现PVC护套产生凸起变形。这是由于在PVC护套凸起的地方回填土未被压实,即回填土压实程度不均匀所致。因此要注意交联电缆径向约束力是否均匀的问题。将上述电缆作紧密接触的品字形敷设时,经热循环后在三根电缆品字形中间的空隙处的铝套有变形。冷却后,交联聚乙烯绝缘恢复成圆形,但铝套却保留了畸变,成了寿桃的外形。在被加热到90℃时,铝套的周长增加了8mm,相当于电缆的直径增加了大约2.5mm,在绝缘层与铝套之间保留着这一间隙。在品字形中间空隙处间隙深度变化达到3.5mm。当被加热到130℃时铝套永久变形更严重,冷却后留在绝缘层与铝套之间的空隙在品字形中间处加大到5.2mm。由此看来,交联电缆的径向膨胀是一个严重问题。

当交联电缆敷设在空气中采用夹具作局部固定时,电缆在被夹具夹住处出现的局部径向膨胀力也很大,因此要根据具体情况采用具有弹性橡胶衬垫或弹簧承载的夹具以吸收径向膨胀。

4.9.7.3 交联聚乙烯绝缘电缆的防潮防水

认为交联聚乙烯绝缘电缆不怕受潮、不怕水,电缆两端密封不好电缆内进入一些水分也不要紧的观念是错误的。

交联电缆进水后,在短时间里一般不会发现问题,即使线芯进水,进行直流耐压试验和泄漏电流试验时也不会发现影响电缆使用的问题。但是高压交联聚乙烯绝缘电缆进水后在长期运行中会出现水树枝现象,即导体内的水分呈树枝状进入交联聚乙烯绝缘内,从而使交联聚乙烯绝缘性能下降,最终导致电缆绝缘击穿。

交联电缆进潮的主要路径之一是从电缆附件进潮或进水。电缆附件的密封,一般说来总是比电缆本体差一点。潮气或水分一旦进入电缆附件后,就会从绝缘外铜丝屏蔽的间隙或从导体的间隙纵向渗透进入电缆,危及整个电缆系统。因此,在安装电缆附件时应该十分注意防潮,对所有的密封零件必须认真安装。需要特别指出的是,中间接头的位置应尽可能布置在干燥地点,直埋敷设的中间接头必须有防水外壳。

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