擠包電纜終端電應力控制有哪些方法? 
為什么高壓單芯交聯聚乙烯絕緣電力電纜要采用特殊的接地方式? 
中低壓電纜附件產品有哪些主要種類? 
在制作10KV電纜頭(端頭和接頭)時,為什么在電纜端部將主絕緣層削“鉛筆頭”形狀?不削會有什么害處? 
電纜附件中應力管和應力疏散膠主要用于緩和分散電應力的作用,能否介紹一下應力管和應力疏散膠的材質構成,應力管和應力疏散膠中是否含有半導體成分? 
高壓電力電纜的銅屏蔽和鋼鎧一般都需要接地,兩端接地和一端接地有什么區別?制作電纜終端頭時,鋼鎧和銅屏蔽層能否焊接在一塊?制作電纜中間頭時,鋼鎧和銅屏蔽層能否焊接在一塊? 
從交聯聚乙烯電纜的結構中可以看出,在電纜主絕緣層外面有一層外半導體和銅 屏蔽,如果電纜中這層外半導體層和銅屏蔽不存在,那么三芯電纜中芯與芯之間會不會發生絕緣擊穿? 
在三芯電纜終端頭中必然有一小段電纜的外半導體和銅屏蔽層被剝除,那么該小段電纜是不是薄弱環節? 
能否通過少剝除外半導體和銅屏蔽層(盡量保留較長的外半導體和銅屏蔽層)的辦法來克服這個問題? 保留較長外半導體和銅屏蔽層有什么壞處?
電纜附件的標準主要有三個層次。
第一層次:IEC標準
IEC62067《額定電壓150kV(Um=170kV)以上至500kV(Um=550kV)擠出絕緣電力電纜及其附件的電力電纜系統----試驗方法和要求》
IEC60840《額定電壓30kV(Um=36kV)以上至150kV(Um=170kV)擠出絕緣電力電纜及其附件試驗方法和要求》
IEC60859《額定電壓72.5kV及以上氣體絕緣金屬封閉開關的電纜聯接裝置》
IEC60502《額定電壓1kV(Um=1.2kV)以上至30kV(Um=36kV)擠出絕緣電力電纜及其附件》
IEC60055《額定電壓18/30kV及以下紙絕緣金屬護套(帶有銅或鋁導體,但不包括壓氣和充油電纜)》第1部分“電纜及附件試驗”中第七章:附件的型式試驗
IEC61442《額定電壓6kV(Um=7.2kV)到30kV(Um=36kV)電力電纜附件試驗方法》。
第二層次:國家標準(GB標準)
GB/Z 18890《額定電壓220kV(Um=250kV)交聯聚乙烯絕緣電力電纜及其附件》
GB/T 11017《額定電壓110kV交聯聚乙烯絕緣電力電纜及其附件》
GB5589《電纜附件試驗方法》
GB9327《電纜導體壓縮和機械連接接頭試驗方法》
GB14315《電線電纜導體用壓接型銅、鋁接線端子和連接管》
注:GB11033《額定電壓26/35kV及以下電力電纜附件基本技術要求》已下放為JB/T8144
第三層次:行業標準
JB標準(機械行業協會標準)
JB/T8144《額定電壓26/35kV及以下電力電纜附件基本技術要求》原GB11033
JB6464《額定電壓26/35kV及以下電力電纜直通型繞包式接頭》
JB6465《額定電壓26/35kV及以下電力電纜戶內型、戶外型瓷套式終端》
JB6466《額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜戶內型、戶外型瓷套式終端》
JB6468《額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜戶內型、戶外型繞包式終端》
JB7829《額定電壓26/35kV及以下電力電纜戶內型、戶外型熱收縮式終端》
JB7830《額定電壓26/35kV及以下電力電纜直通型熱收縮式接頭》
JB7831《額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜戶內型、戶外型澆注式終端》
JB7832《額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜直通型澆注式接頭》
JB/T8501.1《額定電壓26/35kV及以下塑料絕緣電力電纜戶內型、戶外型預制裝配式終端》
JB/T8503.2《額定電壓26/35kV及以下塑料絕緣電力電纜戶內型、戶外型預制裝配式接頭》
  
      擠包電纜終端電應力控制有哪些方法?
       電應力控制是中高壓電纜附件設計中的極為重要的部分。電應力控制是對電纜附件內部的電場分布和電場強度實行控制,也就是采取適當的措施,使得電場分布和電場強度處于最佳狀態,從而提高電纜附件運行的可*性和使用壽命。
    對于電纜終端而言,電場畸變最為嚴重,影響終端運行可*性最大的是電纜外屏蔽切斷處,而電纜中間接頭電場畸變的影響,除了電纜外屏蔽切斷處,還有電纜末端絕緣切斷處。為了改善電纜絕緣屏蔽層切斷處的電應力分布,一般采用
a.幾何形狀法---采用應力錐緩解電場應力集中
b.參數控制法---b1.采用高介電常數材料緩解電場應力集中
                           b2.采用非線性電阻材料緩解電場應力集中
c.綜合控制法---采用電容錐緩解電場應力集中
1.1應力錐:應力錐設計是常見的方法,從電氣的角度上來看也是最可*的最有效的方法。應力錐通過將絕緣屏蔽層的切斷處進行延伸,使零電位形成喇叭狀,改善了絕緣屏蔽層的電場分布,降低了電暈產生的可能性,減少了絕緣的破壞,保證了電纜的運行壽命。
    采用應力錐設計的電纜附件有繞包式終端、預制式終端、冷縮式終端。
    采用應力錐緩解電場集中分布的示意圖如圖1-1。
    從圖中可以看出,應力錐的弧形設計使絕緣屏蔽層切斷處的電場分布加以改善,電場強度分布相對均勻,避免了電場集中。

1.2高介電常數材料:
  1.2.1采用應力控制層---上世紀末國外開發了適用于中壓電纜附件的所謂應力控制層。其原理是采用合適的電氣參數的材料復合在電纜末端屏蔽切斷處的絕緣表面上,以改變絕緣表面的電位分布,從而達到改善電場的目的。
     應用應力控制層的方法是建立在分析影響電位分布的各個因素的基礎上的。電纜絕緣本身有體積電阻(Rv)和體積電容(Cv),絕緣表面有表面電阻(Rs)和表面電容(Cs),這些都是分布參數。要使屏蔽末端電位分布趨于均勻,就得改變這些參數,由于電纜末端屏蔽切斷后必須留有一段絕緣,而這段絕緣的體積電阻(Rv)和體積電容(Cv)無法改變,只能改變表面電阻(Rs)和表面電容(Cs)。如果使電纜末端絕緣表面電阻(Rs)減小,則電位也隨之降低,這樣做是有效果的,但因表面電阻(Rs)減小將使表面泄漏電流增加,導致電纜絕緣表面發熱,這是不利的。另一方法是增大屏蔽末端絕緣表面電容(Cs),從而降低這部分的容抗,也能使電位降下來,容抗減小會使表面電容電流增加,但不會導致發熱,由于電容正比于材料的介電常數,也就是說要想增大表面電容,可以在電纜屏蔽末端絕緣表面附加一層高介電常數的材料。目前應力控制材料的產品已有熱縮應力管、冷縮應力管、應力控制帶等等,一般這些應力控制材料的介電常數都大于20,體積電阻率為108-1012Ω.cm。應力控制材料的應用,要兼顧應力控制和體積電阻兩項技術要求。雖然在理論上介電常數是越高越好,但是介電常數過大引起的電容電流也會產生熱量,促使應力控制材料老化。同時應力控制材料作為一種高分子多相結構復合材料,在材料本身配合上,介電常數與體積電阻率是一對矛盾,介電常數做得越高,體積電阻率相應就會降低,并且材料電氣參數的穩定性也常常受到各種因素的影響,在長時間電場中運行,溫度、外部環境變化都將使應力控制材料老化,老化后的應力控制材料的體積電阻率會發生很大的變化,體積電阻率變大,應力控制材料成了絕緣材料,起不到改善電場的作用,體積電阻率變小,應力控制材料成了導電材料,使電纜出現故障。這就是應用應力控制材料改善電場的熱縮式電纜附件為什么只能用于中壓電力電纜線路和熱縮式電纜附件經常出現故障的原因所在,同樣采用冷縮應力管和應力控制帶的電纜附件也有類似問題。
1.2.2采用非線性電阻材料---非線性電阻材料(FSD)也是近期發展起來的一種新型材料,它利用材料本身電阻率與外施電場成非線性關系變化的特性,來解決電纜絕緣屏蔽切斷處電場集中分布的問題。非線性電阻材料具有對不同的電壓有變化電阻值的特性。當電壓很低的時候,呈現出較大的電阻性能;當電壓很高的時候,呈現出較小的電阻性能。采用非線性電阻材料能夠生產出較短的應力控制管,從而解決電纜采用高介電常數應力控制管終端無法適用于小型開關柜的問題。
    非線性電阻材料亦可制成非線性電阻片(應力控制片),直接繞包在電纜絕緣屏蔽切斷處上,緩解這一點的應力集中的問題。
    
     為什么高壓單芯交聯聚乙烯絕緣電力電纜要采用特殊的接地方式?
    電力安全規程規定:電氣設備非帶電的金屬外殼都要接地,因此電纜的鋁包或金屬屏蔽層都要接地。通常35kV及以下電壓等級的電纜都采用兩端接地方式,這是因為這些電纜大多數是三芯電纜,在正常運行中,流過三個線芯的電流總和為零,在鋁包或金屬屏蔽層外基本上沒有磁鏈,這樣,在鋁包或金屬屏蔽層兩端就基本上沒有感應電壓,所以兩端接地后不會有感應電流流過鋁包或金屬屏蔽層。但是當電壓超過35kV時,大多數采用單芯電纜,單芯電纜的線芯與金屬屏蔽的關系,可看作一個變壓器的初級繞組。當單芯電纜線芯通過電流時就會有磁力線交鏈鋁包或金屬屏蔽層,使它的兩端出現感應電壓。感應電壓的大小與電纜線路的長度和流過導體的電流成正比,電纜很長時,護套上的感應電壓疊加起來可達到危及人身安全的程度,在線路發生短路故障、遭受操作過電壓或雷電沖擊時,屏蔽上會形成很高的感應電壓,甚至可能擊穿護套絕緣。此時,如果仍將鋁包或金屬屏蔽層兩端三相互聯接地,則鋁包或金屬屏蔽層將會出現很大的環流,其值可達線芯電流的50%--95%,形成損耗,使鋁包或金屬屏蔽層發熱,這不僅浪費了大量電能,而且降低了電纜的載流量,并加速了電纜絕緣老化,因此單芯電纜不應兩端接地。[個別情況(如短電纜或輕載運行時)方可將鋁包或金屬屏蔽層兩端三相互聯接地。] 
    然而,當鋁包或金屬屏蔽層有一端不接地后,接著帶來了下列問題:當雷電流或過電壓波沿線芯流動時,電纜鋁包或金屬屏蔽層不接地端會出現很高的沖擊電壓;在系統發生短路時,短路電流流經線芯時,電纜鋁包或金屬屏蔽層不接地端也會出現較高的工頻感應電壓,在電纜外護層絕緣不能承受這種過電壓的作用而損壞時,將導致出現多點接地,形成環流。因此,在采用一端互聯接地時,必須采取措施限制護層上的過電壓,安裝時應根據線路的不同情況,按照經濟合理的原則在鋁包或金屬屏蔽層的一定位置采用特殊的連接和接地方式,并同時裝設護層保護器,以防止電纜護層絕緣被擊穿。
    據此,高壓電纜線路安裝時,應該按照GB50217-1994《電力工程電纜設計規程》的要求,單芯電纜線路的金屬護套只有一點接地時,金屬護套任一點的感應電壓不應超過50-100V(未采取不能任意接觸金屬護套的安全措施時不大于50V;如采取了有效措施時,不得大于100V),并應對地絕緣。如果大于此規定電壓時,應采取金屬護套分段絕緣或絕緣后連接成交*互聯的接線。為了減小單芯電纜線路對鄰近輔助電纜及通信電纜的感應電壓,應盡量采用交*互聯接線。對于電纜長度不長的情況下,可采用單點接地的方式。為保護電纜護層絕緣,在不接地的一端應加裝護層保護器。
    由此可見,高壓電纜線路的接地方式有下列幾種:
      1.護層一端直接接地,另一端通過護層保護接地----可采用方式;
      2.護層中點直接接地,兩端屏蔽通過護層保護接地---常用方式;
      3.護層交*互聯----常用方式;
      4.電纜換位,金屬護套交*互聯---效果最好的接地方式;
      5.護套兩端接地---不常用,僅適用于極短電纜和小負載電纜線路。
  
       中低壓電纜附件產品有哪些主要種類?
    中低壓電纜附件目前使用得比較多的產品種類主要有熱收縮附件、預制式附件、冷縮式附件。它們分別有以下特點:
(1) 熱收縮附件
    所用材料一般為以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯(EVA)及乙丙橡膠等多種材料組分的共混物組成。
    該類產品主要采用應力管處理電應力集中問題。亦即采用參數控制法緩解電場應力集中。
主要優點是輕便、安裝容易、性能尚好。價格便宜。 
    應力管是一種體積電阻率適中(1010-1012Ω?cm),介電常數較大(20--25)的特殊電性參數的熱收縮管,利用電氣參數強迫電纜絕緣屏蔽斷口處的應力疏散成沿應力管較均勻的分布。這一技術只能用于35kV及以下電纜附件中。因為電壓等級高時應力管將發熱而不能可*工作。
    其使用中關鍵技術問題是:
    要保證應力管的電性參數必須達到上述標準規定值方能可*工作。
    另外要注意用硅脂填充電纜絕緣半導電層斷口出的氣隙以排除氣體,達到減小局部放電的目的。
交聯電纜因內應力處理不良時在運行中會發生較大收縮,因而在安裝附件時注意應力管與絕緣屏蔽搭蓋不少于20mm,以防收縮時應力管與絕緣屏蔽脫離。
    熱收縮附件因彈性較小,運行中熱脹冷縮時可能使界面產生氣隙,因此密封技術很重要,以防止潮氣浸入。
(2) 預制式附件
     所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。 
主要采用幾何結構法即應力錐來處理應力集中問題。
其主要優點是材料性能優良,安裝更簡便快捷,無需加熱即可安裝,彈性好,使得界面性能得到較大改善。是近年來中低壓以及高壓電纜采用的主要形式。
存在的不足在于對電纜的絕緣層外徑尺寸要求高,通常的過盈量在2-5mm(即電纜絕緣外徑要大于電纜附件的內孔直徑2-5mm),過盈量過小,電纜附件將出現故障;過盈量過大,電纜附件安裝非常困難。特別在中間接頭上問題突出,安裝既不方便,又常常成為故障點。
   此外價格較貴。
其使用中關鍵技術問題是:
    附件的尺寸與待安裝的電纜的尺寸配合要符合規定的要求。
    另外也需采用硅脂潤滑界面,以便于安裝,同時填充界面的氣隙。
    預制附件一般*自身橡膠彈力可以具有一定密封作用,有時可采用密封膠及彈性夾具增強密封。
3) 冷縮式附件
    所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。
    冷縮式附件一般采用幾何結構法與參數控制法來處理電應力集中問題。幾何結構法即采用應力錐緩解電場集中分布的方式要優于參數控制法的產品.
    與預制式附件一樣,材料性能優良、無需加熱即可安裝、彈性好,使得界面性能得到較大改善,與預制式附件相比,它的優勢在如安裝更為方便,只需在正確位置上抽出電纜附件內襯芯管即可安裝完工。所使用的材料從機械強度上說比預制式附件更好,對電纜的絕緣層外徑尺寸要求也不是很高,只要電纜附件的內徑小于電纜絕緣外徑2mm就完全能夠滿足要求。因此冷縮式附件已成為中低壓以及高壓電纜采用的主要形式。
    其最大特點是安裝工藝更方便快捷,安裝到位后,其工作性能與預制式附件一樣。
    價格與預制式附件相當,比熱收縮附件略高,是性價比最合理的產品。
    其使用中關鍵技術問題與預制式附件相同
    另外,冷縮式附件產品從擴張狀況還可分為工廠擴張式和現場擴張式兩種,一般35kV及以下電壓等級的冷縮式附件多采用工廠擴張式,其有效安裝期在6個月內,最長安裝期限不得超過兩年,否則電纜附件的使用壽命將受到影響。66kV及以上電壓等級的冷縮式附件則多為現場擴張式,安裝期限不受限制,但需采用專用工具進行安裝,專用工具一般附件制造廠均能提供,安裝十分方便,安裝質量可*。
          在制作10KV電纜頭(端頭和接頭)時,為什么在電纜端部將主絕緣層削“鉛筆頭”形狀?不削會有什么害處?----鎮海鮑先生問
答:在制作終端頭時,可以不削鉛筆頭。但是,如電纜絕緣端部與接線金具之間需包繞密封帶時,為保證密封效果,通常將絕緣端部削成錐體,以保證包繞的密封帶與絕緣能很好的粘合。
        在制作中間接頭時,如果所裝接頭為預制型結構(含預制接頭、冷縮接頭),絕緣端部不要削成錐體,因為這種類型的接頭,在接頭內部中間部分都有一根屏蔽管,該屏蔽管的長度只比銅或鋁連接管稍長,如電纜絕緣削成錐體,錐體的根部將離開屏蔽管,連接管部分的空隙將不會被屏蔽,從而影響到接頭的性能,造成接頭在中部擊穿。如果所裝接頭為熱縮型或繞包型結構時,絕緣端部必須削成錐體,即制成反應力錐,同時必須將錐面用砂帶拋光,因為錐面的長度遠大于絕緣端部直角邊的長度,故而沿著錐面的切向場強遠小于絕緣直角邊的切向場強,沿錐面擊穿的可能性大大降低,從而提高了接頭的性能。
        電纜附件中應力管和應力疏散膠主要用于緩和分散電應力的作用,能否介紹一下應力管和應力疏散膠的材質構成,應力管和應力疏散膠中是否含有半導體成分?----鎮海鮑先生問
答:應力管和應力疏散膠的材質構成都是由多種高分子材料共混或共聚而成,一般基材是極性高分子,再加入高介電常數的填料等等。應力管和應力疏散膠中是否含有半導體成分這就要看生產廠家的材料配方了,有可能有,也可能沒有。
        高壓電力電纜的銅屏蔽和鋼鎧一般都需要接地,兩端接地和一端接地有什么區別?制作電纜終端頭時,鋼鎧和銅屏蔽層能否焊接在一塊?制作電纜中間頭時,鋼鎧和銅屏蔽層能否焊接在一塊?            
答:高壓電纜多為單芯電纜,單芯電纜在通電運行時,在屏蔽層會形成感應電壓,如果兩端的屏蔽同時接地,在屏蔽層與大地之間形成回路,會產生感應電流,這樣電纜屏蔽層會發熱,損耗大量的電能,影響線路的正常運行,為了避免這種現象的發生,通常采用一端接地的方式,當線路很長時還可以采用中點接地和交*互聯等方式。
    在制作電纜頭時,將鋼鎧和銅屏蔽層分開焊接接地,是為了便于檢測電纜內護層的好壞,在檢測電纜護層時,鋼鎧與銅屏蔽間通上電壓,如果能承受一定的電壓就證明內護層是完好無損。如果貴單位沒有這方面的要求,用不著檢測電纜內護層,也可以將鋼鎧與銅屏蔽層連在一起接地。
         從交聯聚乙烯電纜的結構中可以看出,在電纜主絕緣層外面有一層外半導體和銅屏蔽,如果電纜中這層外半導體層和銅屏蔽不存在,那么三芯電纜中芯與芯之間會不會發生絕緣擊穿? 
在三芯電纜終端頭中必然有一小段電纜的外半導體和銅屏蔽層被剝除,那么該小段電纜是不是薄弱環節? 
        能否通過少剝除外半導體和銅屏蔽層(盡量保留較長的外半導體和銅屏蔽層)的辦法來克服這個問題? 保留較長外半導體和銅屏蔽層有什么壞處?----鎮海鮑先生問 
答:在電纜結構上的所謂“屏蔽”,實質上是一種改善電場分布的措施。電纜導體由多根導線絞合而成,它與絕緣層之間易形成氣隙,導體表面不光滑,會造成電場集中。在導體表面加一層半導電材料的屏蔽層,它與被屏蔽的導體等電位并與絕緣層良好接觸,從而避免在導體與絕緣層之間發生局部放電,這一層屏蔽為內屏蔽層;同樣在絕緣表面和護套接觸處也可能存在間隙,是引起局部放電的因素,故在絕緣層表面加一層半導電材料的屏蔽層,它與被屏蔽的絕緣層有良好接觸,與金屬護套等電位,從而避免在絕緣層與護套之間發生局部放電,這一層屏蔽為外屏蔽層;沒有金屬護套的擠包絕緣電纜,除半導電屏蔽層外,還要增加用銅帶或銅絲繞包的金屬屏蔽層,這個金屬屏蔽層的作用,在正常運行時通過電容電流;當系統發生短路時,作為短路電流的通道,同時也起到屏蔽電場的作用。可見,如果電纜中這層外半導體層和銅屏蔽不存在,三芯電纜中芯與芯之間發生絕緣擊穿的可能性非常大。
    制作電纜終端或接頭時剝除一小段屏蔽層主要目的是用來保證高壓對地的爬電距離的,這個屏蔽斷口處應力十分集中,是薄弱環節!必須采取適當的措施進行應力處理。(用應力錐或應力管等)
    剝除屏蔽層的長度以保證爬電距離;增強絕緣表面抗爬電能力為依據。屏蔽層剝切過長將增加施工的難度,增加電纜附件的成本完全沒有必要。


2017年05月04日

造成電纜故障的原因有哪些?
電力電纜為什么有那么多層?

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