(天津王钢)35kV交联电缆与油纸电缆(论文)ppt课件.ppt

1、35kV交联绝缘电缆与油纸绝缘电缆中间过渡接头研制,1,一、课题的提出,1、天津35kV电缆的现状： 1998年天津市进行城网改造工程，其中涉及到35kV供电系统大量油纸电缆的切改问题，因为国内电缆制造厂已经基本不再生产油纸电缆，并且由于资金问题，不可能将现有35kV油纸电缆全部替换为交联电缆，因此必须考虑35kV油纸电缆与交联电缆的过渡问题。,2,一、课题的提出,2、国内过渡接头附件的情况： 1999年进行前期调研中发现，国内始终没有35kV油纸电缆与交联电缆中间过渡接头成熟的定型产品。 3、国外附件产品的局限性： 、国外35kV交联电缆与油纸电缆中间过渡接头，由于绕包带存储有期限 （24个

2、月），不能备品备件。一旦过渡接头出现故障，由国外进口附件，订货时间周期长，故障电缆不能及时修复，直接影响到电网的安全运行。,3,一、课题的提出,、使用国外产品费用相对较高。1998年，我们曾向国外电缆厂商咨询了价格，每组过渡中间接头10余万元，还不包括安装工艺及施工培训费。 、绕包式中间过渡接头工艺复杂，由于直接受到操作人员技术水平的影响，不能完全保证接头质量，且安装时间较长。,4,二、可行性研究,我们在1999年3月着手进行35kV交联电缆与油纸电缆中间接头的可行性研究及相关理论依据的探讨， 研究的方向主要针对如下三个方面： 中间接头的设计要求 过渡接头技术的探讨 过渡接头型式的确定,5,二

3、、可行性研究,、中间接头的设计要求 导体连接良好。 绝缘可靠。 密封良好。 足够的机械强度。 便于施工。 、过渡接头技术的探讨 技术关键在于接头内部电场强度分布的研究和解决，交联聚乙烯和油浸纸两种不同绝缘材料都能适应的中间过渡材料，以及油浸纸绝缘电缆堵油、接头密封等问题。,6,二、可行性研究,、过渡接头型式的确定 浇铸式接头受材料配比、环境温度、材料贮存时间等因素限制，质量不易控制，绕包式接头安装工艺复杂、材料贮存时间短，热缩式接头工艺简单、质量容易保证，技术比较成熟。因此，选用热缩式过渡接头型式,7,三、结构设计,我们于2000年1月申请立项，2000年3月得到批准，随即开始进行技术攻关。首

4、先对过渡接头的主绝缘材料的选择进行理论攻关，其技术关键在于： 绝缘设计 中间接头电场强度的控制和降低 堵油的实现 抗环境影响的电缆密封,8,三、结构设计-绝缘设计,、过渡接头主绝缘材料的确定 ： 分析不同绝缘介质在同轴圆柱电极间的电场。在交流电压下，同轴圆柱形双层电介质的电场分布如下图，内、外层介质的介电常数分别为1、2。介质中的电感强度都取半径方向，大小分别为D1和D2 （其中r为电场中某点离轴线的距离）。,9,三、结构设计-绝缘设计,两层介质上的电压分别为:,10,对双层电介质，分以下三种情况： .内、外层电介质的介电常数相同（ 1= 2），如图（b）所示，这时E1,max /E2,ma

5、x = r2/ r1。 .内层介质的介电常数比外层小（ 1E2,max 。 .内层介质的介电常数比外层大（ 1 2）,如图（d）所示，这时E1,max和E2,max较为接近，比较合理。,具有双层电介质的同轴圆柱电容器中的电场分布,(a)双层电介质；（b）1=2; (c)12,11,三、结构设计-绝缘设计,在热缩型过渡接头中，油纸绝缘作为内层介质的介电常数=3.5，交联聚乙烯热缩管作为外层介质的介电常数=2.3，这样的绝缘介质搭配是比较合理的，因此，可以选用交联聚乙烯热缩管做过渡接头的附加主绝缘材料。,12,三、结构设计-绝缘设计, 、 绝缘厚度的计算公式,13,三、结构设计-绝缘设计,、绝缘厚

6、度的计算 r1取15.5mm; R取19.15mm; U取1.15 U0 =23.24kV; En取45%电缆本体最大工作场强（4kV/mm）= 1.8 kV/mm; 通过上式计算，绝缘厚度应为16.5mm,设计厚度取20mm。,14,三、结构设计-绝缘设计,、内绝缘距离的计算公式,15,三、结构设计-绝缘设计,、内绝缘距离的计算 取U=20.2千伏，gt=0.2千伏/毫米时，内绝缘最小距离Ls=101mm,实际设计内绝缘距离为235mm。能够满足内绝缘距离要求。,16,三、结构设计-接头场强的控制和降低,热缩电缆附件是用应力控制管改善屏蔽端部应力分布的，如下图所示：,17,三、结构设计-接头

7、场强的控制和降低,在高压电缆中电场沿轴向均匀分布，径向电场随半径变化，按下式分布： Ex-x点处的电场强度 x-x点距电缆中心线的距离 U0-施加电压 R-电缆绝缘半径 r-电缆导体半径,18,三、结构设计-接头场强的控制和降低,从上式中可以看出,电场强度是电缆几何尺寸的函数，绝缘厚度要保证维持电场强度的各种电压下都在允许范围之内。但是在电缆端部，由于要剥去屏蔽和电缆护套以保证高压接线端子与接地端不闪络，势必造成屏蔽端部的电场发生畸变。不均匀的杂散电场同时存在轴向的和径向的分布，为了消除这种不均匀电场的影响，电场应力控制措施是热缩电缆附件的一个关键问题。,19,三、结构设计-接头场强的控制和降

8、低,其中热缩应控管是通过电阻电容构成的阻抗来改善电场。热缩应控管的阻抗，应尽量与电缆的阻抗匹配，特别要考虑冲击电压阻抗。根据JB7829-1995热缩式终端电力行业标准，应力管体电阻率应在1061010欧姆.厘米之间。,20,三、结构设计-接头场强的控制和降低,应控管的长度计算 L=kU0 U0-相电压（千伏） K-泄露距离，一般K=1.2厘米/千伏 通过计算，选用电阻率为108欧姆.厘米、长度为25厘米的热缩应控管。,21,三、结构设计-接头场强的控制和降低,未进行应力控制时的应力分布情况,22,三、结构设计-接头场强的控制和降低,应用应力控制管时的应力分布情况:,23,三、结构设计-接头场

9、强的控制和降低,应力控制管的阻抗特性,24,三、结构设计-堵油的实现,考虑以下三个方面： 导体连接采用中间带隔断的金属连接管连接，阻断黏性浸渍剂通过导体流失。 选用氟聚合物作为堵油管材。由聚乙烯和聚四氟乙烯生成的可热塑加工的异分子共聚物（ETFE）具有较高的温度稳定性、良好的电气特性和很好的耐油特性。 选用杜邦公司S1189号耐油填充胶。根据DL413-1991电力行业标准，耐油型填充胶在80黏性浸渍电缆油中168小时变化率应不大于5%。 通过试验，所选用S1189号耐油填充胶油中变化率为0.86%，符合电力行业标准。,25,填充胶耐油试验结果,26,三、结构设计-抗环境影响的电缆密封,纸绝缘

10、侧电缆的密封 为阻止油纸电缆侧铅包外的水分和潮气及其他有害物质侵入中间接头，需将黑色密封胶绕包在三根线芯铅包分岔处，并安装热缩手套。 接头内护套的密封 在分相手套端口包绕黑色密封胶，用热缩管连接，防止水分和潮气及其他有害物质侵入中间接头。,27,三、结构设计-抗环境影响的电缆密封,接头外护套的密封 在外护套的末端包绕一层黑色密封胶，用拉链热缩护套进行接头的整体密封。 在热缩型过渡接头中，油纸绝缘作为内层介质的介电常数=3.5，交联聚乙烯热缩管作为外层介质的介电常数=2.3，这样的绝缘介质搭配是比较合理的，因此，可以选用交联聚乙烯热缩管做过渡接头的附加主绝缘材料。,28,纸绝缘电缆三芯分界处的密

11、封,29,纸绝缘电缆三芯分界处的密封,30,四、试制安装,在最初的设计中，将堵油管与油纸绝缘一起切除，堵油管断口与绝缘断口是平齐的，在实物安装过程中发现这样处理堵油效果不理想，于是在工艺中将绝缘断口削一个5毫米长的倒角，再热缩堵油管，这样，既增大了堵油面积，又改善了绝缘末端的电场分布。通过反复几次实物安装，不断修改设计，形成了最终的安装工艺。,31,五、试验结果,安装工艺最终确定后， 2000年9月12日选择了10米35kV交联电缆与10米油纸电缆做了一个单相过渡接头，按照交联电缆交接试验标准进行了试验，试验合格。2000年11月报送专业权威机构试验、鉴定，在武汉电气设备质量检验测试中心，通过

12、了抽样试验及鉴定试验。,32,五、试验结果-直流交接耐压,33,五、试验结果-鉴定试验,34,六、挂网运行,通过鉴定试验后，2001年5月20日在天津城网改造台德线换线工程中首次挂网试运行，经过半年的实际运行监测证实该过渡接头性能稳定，完全达到设计目标。随即结合生产实际开始推广应用，至2004年11月，已在天津城网改造中使用此种过渡接头累计88组，节约直接材料费704万元。目前所有过渡接头均运行良好。,35,七、应用推广情况,在国内其它地区也得到了成功应用 2001年北京燕山石化应用2组； 2002年十三陵储能电厂应用2组； 2002年山东济钢应用1组； 2003年北京顺义供电局在首都机场工程中应用2组。,36,八、结论,35kV交联电缆与油纸电缆中间过渡接头，具有结构合理、操作简单、施工简便、价格便宜、运行稳定的优势，填补了国内此项附件产品的空白，能较好解决交联电缆与油纸电缆新老交替阶段的过渡需要。具有较好的实用及推广价值