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110kV电缆附件培训讲座 武汉雷泰电力科技有限公司 技术部 1 高压电缆附件是由中低压附件发展过来的 因此 110kV及以上交联聚乙烯绝缘电缆终端和中间接头的品种 与35kV及以下电缆终端和中间接头的品种类似 110kV及以上交联聚电缆终端的主要品种为户外终端 GIS终端 安装在全封闭组合电器内 又称SF6气中终端 和变压器终端 安装在变压器油箱内 又称油中终端 目前 国外110 345kV电压等级用的交联电缆终端主要型式为预制橡胶应力锥终端 简称预制型终端 更高电压等级的交联电缆终端采用硅油浸渍薄膜电容锥终端 简称电容锥终端 早期在110kV电压等级曾使用过的绕包型等其他类型的终端 现在已经很少使用 一 简介 2 110kV及以上交联电缆中间接头 按照他的功能 以将电缆金属护套 接地屏蔽和绝缘屏蔽在电气上断开或连续分为绝缘接头与直通接头 无论是绝缘接头或直通接头 按照它的绝缘结构分有绕包型接头 TJ 包带模塑型接头 TMJ 挤塑模塑型接头 EMJ 预制型接头 PJ 等类型 预制橡胶应力锥终端和预制型中间接头是国内目前使用的高压交联电缆附件的主要型式 3 二 分类 4 三 高压交联电缆附件使用情况 5 四 产品型号及命名 例如 YJZWC1 交联聚乙烯绝缘电缆含液体绝缘填充剂户外终端 外绝缘污秽等级 级YJJJI2 交联聚乙烯绝缘电缆整体预制橡胶绝缘件绝缘接头 绝缘铜壳保护盒 6 五 定义 户外终端 在受阳光直射或暴露在气候环境下或两者都存在的情况下使用的终端 IS 气体绝缘终端 安装在气体绝缘封闭开关设备内部以SF6气体为外绝缘的电缆终端 油浸终端 安装在油浸变压器油箱内以绝缘油为外绝缘的液体绝缘部分的电缆终端 直通接头 连接两根电缆形成连续电路的附件 用于电缆线路接头处直接接地场合 绝缘接头 将电缆的金属套 接地金属屏蔽和绝缘屏蔽在电气上断开的接头 用于电缆线路金属护套交叉互联场合 减少护层损耗 整体预制橡胶绝缘件 集应力锥 伞裙和绝缘层于一体 成为一个整体预制件 7 六 应用实例 GIS终端应用实图和结构图 8 中间接头实例图 户外终端 9 七 110KV附件结构特点7 1绕包型电缆终端和中间接头 与中低压附件没有本质差别 它的绝缘和内外屏蔽层也都是在现场用手工或绕包机绕报制作 不过110KV附件的材料比中低压要求高的多 用于110KV电缆附件绕包材料大多是以乙丙橡胶为基才的自粘带 用作绝缘材料的有乙丙橡胶自粘带 用作屏蔽材料的有乙丙 丁基半导电自粘橡胶带 10 绕包型电缆附件的最大优点是 结构简单 工艺方 有一定使用经验 绕包型电缆中间接头比终端多 缺点是 工艺性能受施工场地的环境条件 安装工作人员的施工技术等因素影响较大 另外 绕包带之间的空隙对提高局部放电的水平是一个障碍 一般情况下 国内已很少采用绕包型电缆附件 有些紧急抢修一时难以找到合适的预制型电缆附件时 用绕包型不失一个合理的方案 因为它的结构简单 备料容易 11 7 2高压交联电缆附件的现状 预制型电缆附件 国内新建设的高压电缆工程 大多是采用预制型电缆附件 预制型电缆终端的种类很多 以下对国内外流行的主要类型及其结构特点进行评析 传统的预制型终端的内绝缘采用预制应力锥控制电场 外绝缘是瓷套管 或环氧树脂套管 如图2所示 套管与应力锥之间一般都充以硅油或者聚丁烯 聚异丁烯之类的绝缘油 出厂时 制造厂提供的是橡胶预制应力锥 瓷套 绝缘油等零部件 在现场安装时再装配成终端 12 复合式外绝缘电缆终端产品特点 重量轻 易安装 耐污性能强 防爆性能好 图2 瓷套式外绝缘电缆终端产品特点 机械强度高 绝缘性能好 耐污染能力强 13 现代预制型终端有三种基本结构 1 将橡胶预制应力锥机械扩张后套在电缆绝缘上这种结构的特点是应力锥直接套在电缆绝缘上 依靠应力锥材料自身的弹性保持应力锥与电缆绝缘之间界面上的应力和电气强度 如下图所示 欧美一些国家的电缆制造厂商 如我国用户熟悉的瑞士Brugg 意大利Pirelli 法国Nexans 德国Siemens等公司以及我国沈阳电缆厂 上海三原电缆附件公司 北京国电四维电力技术公司都有这种结构的产品 它的外绝缘是瓷套 GIS终端一般用环氧树脂套管 内绝缘是一个合成橡胶 硅橡胶或乙丙橡胶 预模制应力锥 瓷套 或环氧树脂套管 内注人合成绝缘油 14 a 户外终端 b GIS 变压器终端1 导体引出杆 2 瓷套管 3 环氧树脂套管 4 绝缘油 5 橡胶预制应力锥图1橡胶应力锥直接套在电缆绝缘层上的结构示意图 15 2 采用弹簧压紧装置 这种结构的结构特点是在应力锥上增加一套机械弹簧装置以保持应力锥与电缆之间界面上的应力恒定 辅以对付在高电场和热场作用下 橡胶应力锥老化后可能会引起的界面压力的变化 松弛 日本和韩国的电缆制造厂商采用了这种结构 我国湖南省长沙电缆附件公司的产品也是这种结构 结构图如图所示 16 2020 2 4 17 3 采用一种非橡胶应力锥 在设计上它既能提供可靠的应力控制又能避开应力锥与电缆绝缘直接接触 典型的结构是美国G W公司设计的产品 在我国已经有不少用户 它在工厂内已经把主要的零部件 资套管 应力锥 成型铝合金喷镀环氧树脂 顶盖 底盘和油压调整装置等都装配好 并且充满绝缘油 安装时 当把电缆端部准备好后 把预制终端套人电缆即可 从使用角度来看 这种结构可以允许配套电缆有较大的直径和偏心度的制造公差 上述三种结构各有所长 均达到了实用化水平 都已经有比较成熟的使用经验 18 GIS终端 GIS终端和变压器终端的基本结构与各公司的户外终端相似 由于GIS是在全封闭环境下运行 可以免受大气条件和污秽的影响 加上SF6气体的良好绝缘特性 所以GIS终端的外绝缘采用环氧树脂套管 其尺寸比户外终端瓷套小得多 它的内绝缘用的应力锥和绝缘油与户外终端相似 19 插拔式GIS终端 干式 产品特点 采用插拔式全密封结构 导体与金属之间使用镀银触点链接 彻底解决顶部密封难题 且安装快捷方便 整个终端为全干式结构 无需填充绝缘液 杜绝渗漏现象 5 插座 闷头 应力锥 20 变压器终端 油浸终端 变压器终端的基本结构与GIS终端的基本结构十分相似 但是变压器油与SF6气体的电容率 介电常数 不同 因而整个终端的电场分布也不完全相同 另外 变压器油的击穿强度也较SF6气体低 事实上 大多数制造厂采用的是改变变压器终端套管高压屏蔽罩的形状调整电场分布 达到尽可能使变压器终端与GIS终端相同的结构 21 干式绝缘油浸终端产品特点 采用插拔式全密封结构 导体与金属之间使用镀银触点链接 彻底解决顶部密封难题 且安装快捷方便 整个终端为全干式结构 无需填充绝缘液 杜绝渗漏现象 1 与开关配合接口2 出线杆3 密封圈4 高压金属嵌入电极5 环氧套管6 绝缘电缆线芯7 橡胶应力锥8 开关电缆引出壳体9 接地金属嵌入电极10 连接法兰11 应力锥顶托12 应力弹簧13 接地连接端口14 金属尾管15 接地和密封层 22 随着硅橡胶在电气绝缘领域成功的使用 人们开始把硅橡胶的应用拓展到电缆终端的外绝缘领域 首先人们采用硅橡胶复合套管代替瓷套作为户外终端的外绝缘 复合套管重量轻 有优良的防爆性 保证了周围的人员和设备的安全 因此 它的出现受到普遍地关注 特别是使用在人口或设备密集地点 上世纪90年代末 一种新型的全预制干式合成绝缘户外电缆终端问世 不久 国内的长沙电缆附件公司和广东长国电缆附件公司相继开发成功类似的产品 这种新型的户外终端是集应力锥 伞裙和绝缘层于一体 成为一个整体预制件 这种结构极大地简化了终端的安装工序 即在通常处理完电缆并压接好接线杆后 将整个终端预制件套人电缆的绝缘上即成 如图所示 23 110KV硅橡胶干式电缆终端 图3 整体预制式终端特点 1 结构简单 重量轻 不足瓷套终端的1 10 安装工序易掌握 2 适用于各种护套形式的电缆 3 极佳的抗震性能 可安装于任何位置 如垂直 倾斜 甚至水平 4 外绝缘结构采用大小伞群 大爬电距离 终端底部设有泄漏电流收集环接地 特别适用于重污秽地区 5 防爆性能好 阻燃性好 24 硅橡胶复合套管和瓷套的选择 复合套管重量轻 方便了运输和现场安装 与瓷套相比 复合套管的最大优点是有优良的防爆性能 终端内绝缘发生击穿时 终端内部压力剧增 甚至使瓷套爆炸 瓷套是脆性材料 爆炸后的碎片会殃及周边其它电气设备和人员安全 这种事故确曾发生过多起 柔性的复合绝缘材料正好能克服瓷套的这一弱点 保证了周围的人员和设备的安全 这是硅橡胶复合套管突出的优点 然而 硅橡胶复合套管是有机复合材料 它的稳定性比无机材料的瓷套差 由于复合套管投运时间还不长 这一点尚未积累足够的 运行令人信服的资料 我们可以参考材质与之类同的线路绝缘子运行经验 25 预制电缆中间接头结构图产品特点 安装快捷 施工方便 性能可靠 中间接头 1 电缆外护套 电缆金属护套 接地编织线扎紧焊接 防水绕包带 热收拾护套 浇注孔盖板 铜壳体 防水密封浇注剂 密封圈10 金属护套绝缘隔离件11 接地端12 机械保护密封壳体 绕包型中间接头目前基本不使用 用的较多的是预制型中间接头 26 绝缘中间接头 直通中间接头 27 中间接头外保护盒 28 主要技术指标和电器性能 29 八 高电压附件品质评判 评判电缆附件品质的因素是多元的 原则上有以下各几个方面 1 电气性能 电气性能的好坏是评判电缆附件品质的首要原则 主要考虑电缆附件的电场分布是否合理 改善电场分布的措施是否恰当 材料的电气强度 介质损耗和产品的绝缘裕度等 同时 还须考虑电性能的稳定性 包括电缆附件材料的化学 物理性能和结构的稳定性等 例如应力控制材料性能是否稳定 应力锥是否易变形 电缆绝缘回缩对电缆附件的电场分布的影响及防止措施 各种材料结合的相容性 结合界面性能的稳定性等 此外 还应考虑电缆附件的热性能 如介质损耗 导体连接的接触电阻及其稳定性 热量的传导释放 热胀冷缩对各部件电性能和机械性能的影响等 30 2 密封性能 密封防潮性能直接影响电缆附件的电气性能和使用寿命 终端的密封结构是否可靠 稳定 一般来说 中间接头也应有一个与之相匹配金属防潮外壳 特别是直埋或使用在潮湿环境中 3 机械性能 终端应该有足够的抗弯 防震的能力 中间接头应能承受一定的拉力和防止外力损伤的措施 4 工艺性能 工艺性能是电缆附件设计和选型的一个重要的条件 安装工艺应尽量简单 便于现场施工 工期短 对现场环境要求和对工人技术水平要求不高 安装质量容易控制 质量可靠等 5 制造厂商的质量保证体系 预制型电缆附件出厂时 制造厂提供的是橡胶预制件 预制应力锥 瓷套 外壳 浸渍剂等零部件 在现场安装时再装配成整体终端或接头 因此 每一个零部件的制造质量和安装工艺好坏都与产品的最终质量直接相关 31 九 结束语 当今国内 外市场上高压交联电缆附件品种繁多 结构都不相同 众多类型的电缆附件 各有特点 很难确定哪一种最佳或哪一种最差 这也是这些电缆附件能在近十多年时间里并存发展的原因 用户的正确选型不仅影响电缆工程的