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防海水电缆及技术难题

   日期:2020-04-25     来源:www.renren-che.com    作者:二手网    浏览:492    评论:0    
核心提示:  交联聚乙烯绝缘电缆(XLPE)  交联聚乙烯绝缘(XLPE)海底电缆进步于上世纪80年代,多数用于220kV及以下电压等级[1],其

  交联聚乙烯绝缘电缆(XLPE)

  交联聚乙烯绝缘(XLPE)海底电缆进步于上世纪80年代,多数用于220kV及以下电压等级[1],其制造和运行经验还远不如充油海底电缆.截止到现在,电压等级最 高的XLPE交流海底电缆是耐克森(NEXANS)公司正在为坐落于挪威海的大型OrmenLange天然气田装配的2.2km长的420kV4根单心海底电缆.500kV交流长距离海底电缆,现在应用的仅有充油电缆.

  与充油电缆相比,XLPE电缆具有以下优点:

  ①XLPE电缆是固体绝缘,不需复杂的充油系统,无需测试油位、控制油压,运行成本低;
  ②XLPE电缆没有铅护套,弯曲半径小、水平轻,可生产、敷设的长度更长,且在敷设装配和运输时都要比充油电缆容易;
  ③XLPE海底电缆的电气性能和机械性能也都优于充油电缆.正因如此,XLPE绝缘海底电缆的进步有着更广阔的前景,但也有海量技术问题尚需解决.一般的交联聚乙烯电缆在直流电压功效下,电缆绝缘中的空间电荷会在某处集中,从而造成此处局部场强过高而被击穿.在绝缘材料中使用添加剂可以减缓电缆绝缘中空间电荷累积,使得交联聚乙烯电缆可以用于直流高压供电.2002年,第1根挤包型单心直流海底电缆(轻型直流电缆,瑞典ABB),电压±150kV,长度40km,容量330MW,用于连接纽约长岛和美国的康涅狄格.这种直流海底电缆使用3层聚合材料挤压成单极性电缆,内外屏蔽层与绝缘层同时挤压,具有高强度、环保和便于掩埋等优点,适用于深海等恶劣环境.    
  XLPE绝缘直流海底电缆现最 高电压可达320kV交流电缆绝缘中的等效电容随电缆长度增加而增大,在能量传输过程中,等效电容与电源间不停地进行着充电放电,其充电电流可达到很大值而影响正常有功负荷的传输,所以交流海底电缆有个理论上的极限
  
  传输距离,多个跨海工程表明,该距离约为40km[3],超越这个距离,使用交流传输电能就不具经济性了.而直流电缆长度不受充电电流限制,无需无功补偿装置,制造装配方便,介损和导体损耗小,有着良好的市场前景.但高压直流海底电缆还有如空间电荷积累机理及其抑制办法、直流电压下的绝缘老化机理、新开发绝缘材料的长期稳定性,局部放电的影响等海量问题有待研究解决.

  一般超高压交流海底电缆都是单心的,但由于3心交流海底电缆可以节省生产和敷设的成本,所以大截面、

  高电压等级的3心XLPE交流海底电缆也在逐步推广.2008年,耐克森公司在加拿大敷设了世界上第1根电压达245kV的3心XLPE绝缘海底电缆.聚乙烯(PE)绝缘电缆和EPR(乙丙橡皮)绝缘电缆乙丙橡皮电缆与XLPE电缆(tgδ≤0.0005)相比,介损正切值tgδ、和介电常数ε都比较大,但与聚乙烯电缆相比更能防止树枝及局部放电,一般只用于中等电压的海底电缆.截至现在为止,高等级的乙丙橡皮海底电缆是2001年装配在乎大利威尼斯-穆拉诺-梅斯特(Venezia-Murano-Mestre)的150kV海底电缆.

  充气式电缆

  充气式海底电缆在结构上与充油电缆很相似,也采用预先浸渍好的纸带做绝缘,再充入带重压的氮气,带重压的气体填充了纸带间的空隙,提升了击穿电压.充气式海底电缆可用于交直流输电,它比充油式电缆更适合于较长的海底电缆网.但由于需在深水下采用高充气压力操作,故此增加了设计电缆及其配件的困难,该电缆一般限于水深为300m以内.

  海底电缆的有关技术问题

  海底电缆的防水

  当机械应力或外力造成电缆护套及绝缘损伤、接头损毁时,潮气或水分会沿着电缆纵向和径向间隙浸入,减少绝缘的电气强度,因此多数高压海底电缆都具

  有防止水分入侵的纵向、径向防水措施.径向措施主要是在绝缘屏蔽和金属屏蔽层外面绕包半导电阻水膨胀带,在金属屏蔽层外面添加金属防水层即金属护套,中压电缆电场强度相对较低,一般采用铝塑复合护套,也有仅用聚合物护套的,高压电缆则使用铅、铝、不锈钢的金属密封套.聚合物护套具有防水性,但却有肯定的吸水率,这是由于其结构主要是由结晶相和无定形相组成的半结晶高聚物.结晶相结构紧凑,无定形相中的分子排列疏松,分子间存在较大的间隙.在交变电场的用途下,极性的水分子不断来回翻转,可以透过间隙和晶界缺陷处渗透到绝缘材料中.使用聚合物护套时,护套里要加具有吸水功效的阻水剂.

  纵向阻水主要使用①压紧型线心;②在导线之间和缆心屏蔽区添加阻水性物质,阻断水分在缆心中的扩散通道.纵向阻水使用阻水粉填充成效好,它的吸水量为自己的几十倍乃至几千倍,吸水强度大、膨胀率高,吸水后可飞速膨胀形成凝胶状物质,阻塞渗水通道,终止水分和潮气的进一步扩散和延伸,使受潮电缆的长度降到低。

 
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