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交聯聚乙烯電纜局部放電研究的意義-國浩電氣
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交聯聚乙烯電纜局部放電研究的意義

發布時間:2021-10-09 01:16:50人氣:

隨著我國經濟的飛速發展,城市規模不斷擴大,用電量與日俱增。截至2004年底,我國電力裝機總容量達到4.4億千瓦。據初步統計分析,2005年,投產機組約為6840萬至7000萬千瓦之間,全國裝機容量將達到5.1億至5.2億千瓦,發電量約為2.5萬億千瓦時左右。預計到2020年,將增加到9.4億千瓦,全社會用電量將達到約46000億千瓦時。電力裝機總容量快速增加的同時,電網建設與改造在全國大范圍展開,據統計2001年全國年度全國新增輸電線路總計14302.46公里,2001年年底全國輸電線路回路總長度達到了781854公里。

在電網不斷擴大之時土地資源卻日趨緊張,尤其在大中城市,征地費用越來越高,同時人們對環境的要求也不斷提高。與以往的架空線路相比,直埋式電纜具有供電可靠性高,布線不受地面、空間建筑物的影響,有利于美化城市和優化廠礦布局等諸多優點,得到廣泛的推廣應用。例如北京市從2004年起投資232億元實施《北京奧運電力行動計劃》中一項重點工作就是以入地電纜取代現在的電線桿子。供電線路全部入地,還有一個更大的好處一一減少了外物對電纜的破壞以及電纜本身的風化,更加安全。例如風雨天造成有些地方的樹枝壓在了架空線路上,還有交通意外中的汽車撞電桿事故,都會造成線路短路停電,采用地下電纜輸電則可以避免這些電力事故,提高供電可靠性。

電力系統中原來應用較為廣泛的電纜主要有紙絕緣電力電纜和自容式充油電力電纜,現在應用廣泛的是橡塑絕緣電力電纜。橡塑絕緣電力電纜是指聚氯乙烯絕緣、交聯聚乙烯絕緣和乙丙橡膠絕緣電力電纜。粘油性紙絕緣電力電纜和交聯聚乙烯電力電纜在現場應用最為普遍。交聯聚乙烯絕緣電纜是用化學或物理方法,使電纜絕緣聚乙烯材料的分子結構由線型改變為三維網狀結構,即把熱塑性的聚乙烯轉變為熱固性聚乙烯。從而大幅度地提高了其機械性能、熱老化性能、耐環境應力開裂的能力和優良的電氣性能。交聯聚乙烯絕緣電纜導體的額定工作溫度為90℃,比油浸紙絕緣電纜高,且結構簡單,外徑小、重量輕、易于彎曲,附件接頭簡單,安裝敷設方便,還具有不受落差限制等特性。特別是沒有漏油和引起火災的危險,因此受到廣大用戶歡迎,目前已經廣泛應用于35kV及以下電壓等級,并不斷向高壓、超高壓領域發展。日本已經開發了750kV電壓等級的XLPE電纜,俄羅斯220kV電壓等級的XLPE電纜已經穩定運行十年左右,我國220kV電壓等級的XLPE電纜也已經正式投產。由此可見XLPE電纜逐步替代油紙電纜的趨勢。
    
處于惡劣環境中運行的電纜,電化與絕緣破壞的例子屢見不鮮。交聯聚乙烯電纜在電、熱、機械外力、水、油、有機化合物、酸、堿、鹽及微生物作用下,常常發生老化。在一個絕緣系統中,老化因素可以使材料的特性產生不可逆轉的改變。并可能影響到絕緣性能。從實際線路歸納XLPE電纜的老化原因和老化形態,一般認為局部放電、電樹枝、水樹枝的發生,是影響電纜及其附件絕緣性能降低的主要原因,且頻度較高。一般認為XLPE電力電纜在正常環境中的壽命為20-30年,然而由于電纜敷設在電纜溝或直接埋于地下,敷設環境與使用狀態會極大的影響電纜的壽命。隨著時間的推移,如今運行的部分高壓XLPE電纜已逐漸進入電纜及其附件預期壽命的“中年期”,時有應用較早的XLPE電纜絕緣在運行中被擊穿并造成停電事故的報道。地下電纜一旦發生故障,尋找起來十分困難,不僅要浪費大量人力物力,而且還將帶來難以估計的停電損失。如果故障得不到及時排除,將會造成嚴重的經濟損失和社會影響。因此如何準確、快速、經濟地探測到電纜故障點,多年來一直是國內外有關工程技術人員所研究的熱點。在線檢測可以隨時對電纜絕緣的老化狀態進行監視,電網無需停電,受到人們更為廣泛的關注。

我國城鄉電網中電力電纜投運數量近70000km,特別是高壓、超高壓電力電纜已在電網中占據非常重要的地位,因此確保電力電纜運行可靠、減少停電維護次數和時間、實現狀態檢修以提高電力電纜供電可靠性是保障電網安全可靠運行的重中之重。電力電纜局部放電量與電力電纜絕緣狀況密切相關,局部放電量的變化預示著電纜絕緣一定存在著可能危及電纜安全運行的缺陷。因為在局部放電過程中,電離出來的電子、正負離子在電場力的作用下具有較大的能量,當它們撞到絕緣內空氣隙的絕緣壁時,足以打斷絕緣材料高分子的化學鍵,產生裂解。其次,在放電點上,介質發熱可達到很高的溫度,使得絕緣材料在放電點被燒焦或融化;溫度升高還會產生熱裂解或促使氧化裂解;同時溫度升高會增大介質的電導和損耗,由此產生惡性循環,導致絕緣體破壞。另外,國內外運行經驗和研究成果表明:XLPE電力電纜性能早期劣化或使用壽命很大程度上取決于其絕緣介質的樹枝狀老化,而局部放電測量是定量分析樹枝狀劣化程度的有效方法之一,即樹枝引發初期,其局部放電量約0.1PC;當樹枝發展到介質擊穿臨界狀態時,其局部放電量可達到1000PC。因此,對XLPE電纜絕緣的局部放電進行檢測并對局放點定位是及時發現故障隱患,保障電力電纜安全可靠運行的重要手段。

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