防海水電纜及技術難點

交聯聚乙烯絕緣電纜（XLPE）

交聯聚乙烯絕緣（XLPE）海底電纜發展于上世紀80年代，多數用于220kV及以下電壓等級［1］，其制造和運行經驗還遠不如充油海底電纜．截止到目前，電壓等級zuì高的XLPE交流海底電纜是耐克森（NEXANS）公司正在為位于挪威海的大型OrmenLange天然氣田安裝的2.2km長的420kV4根單心海底電纜．500kV交流長距離海底電纜，目前應用的僅有充油電纜．

與充油電纜相比，XLPE電纜具有以下優點：

①XLPE電纜是固體絕緣，不需復雜的充油系統，不需要檢測油位、控制油壓，運行費用低；

②XLPE電纜沒有鉛護套，彎曲半徑小、質量輕，可生產、敷設的長度更長，且在敷設安裝和運輸時都要比充油電纜簡單；

③XLPE海底電纜的電氣性能和機械性能也都優于充油電纜．正因如此，XLPE絕緣海底電纜的發展有著更廣闊的前景，但也有眾多技術問題尚需解決．普通的交聯聚乙烯電纜在直流電壓作用下，電纜絕緣中的空間電荷會在某處集中，從而造成此處局部場強過高而被擊穿．在絕緣材料中采用添加劑可以減緩電纜絕緣中空間電荷累積，使得交聯聚乙烯電纜可以用于直流高壓供電．2002年，dì一根擠包型單心直流海底電纜（輕型直流電纜，瑞典ABB），電壓±150kV，長度40km，容量330MW，用于連接紐約長島和美國的康涅狄格．這種直流海底電纜采用3層聚合材料擠壓成單極性電纜，內外屏蔽層與絕緣層同時擠壓，具有高強度、環保和便于掩埋等優點，適用于深海等惡劣環境．

XLPE絕緣直流海底電纜現zuì高電壓可達320kV交流電纜絕緣中的等效電容隨電纜長度增加而增大，在能量傳輸過程中，等效電容與電源間不停地進行著充電放電，其充電電流可達到*值而影響正常有功負荷的傳輸，所以交流海底電纜有個理論上的極限傳輸距離，多個跨海工程表明，該距離約為40km［3］，超過這個距離，采用交流傳輸電能就不具經濟性了．而直流電纜長度不受充電電流限制，無需無功補償裝置，制造安裝簡便，介損和導體損耗小，有著良好的市場前景．但高壓直流海底電纜還有如空間電荷積累機理及其抑制方法、直流電壓下的絕緣老化機理、新開發絕緣材料的*穩定性，局部放電的影響等眾多問題有待研究解決．"

一般超高壓交流海底電纜都是單心的，但由于3心交流海底電纜可以節省生產和敷設的費用，所以大截面、

高電壓等級的3心XLPE交流海底電纜也在逐步推廣．2008年，耐克森公司在加拿大敷設了世界上dì一根電壓達245kV的3心XLPE絕緣海底電纜．聚乙烯（PE）絕緣電纜和EPR（乙丙橡皮）絕緣電纜乙丙橡皮電纜與XLPE電纜（tgδ≤0.0005）相比，介損正切值tgδ、和介電常數ε都比較大，但與聚乙烯電纜相比更能防止樹枝及局部放電，一般只用于中等電壓的海底電纜．截至目前為止，zuì高等級的乙丙橡皮海底電纜是2001年安裝在意大利威尼斯－穆拉諾－梅斯特（Venezia-Murano-Mestre）的150kV海底電纜．ZR-RVV阻燃電源線10平方

充氣式電纜

充氣式海底電纜在結構上與充油電纜很相似，也使用預先浸漬好的紙帶做絕緣，再充入帶壓力的氮氣，帶壓力的氣體填充了紙帶間的空隙，提高了擊穿電壓．充氣式海底電纜可用于交直流輸電，它比充油式電纜更適合于較長的海底電纜網．但由于需在深水下使用高氣壓操作，故此增加了設計電纜及其配件的困難，該電纜一般限于水深為300m以內．

海底電纜的相關技術問題

海底電纜的防水

當機械應力或外力造成電纜護套及絕緣損傷、接頭損壞時，潮氣或水分會沿著電纜縱向和徑向間隙浸入，降低絕緣的電氣強度，因此多數高壓海底電纜都具

有防止水分入侵的縱向、徑向防水措施．徑向措施主要是在絕緣屏蔽和金屬屏蔽層外面繞包半導電阻水膨脹帶，在金屬屏蔽層外面添加金屬防水層即金屬護套，中壓電纜電場強度相對較低，一般使用鋁塑復合護套，也有僅用聚合物護套的，高壓電纜則采用鉛、鋁、不銹鋼的金屬密封套．聚合物護套具有防水性，但卻有一定的吸水率，這是因為其結構主要是由結晶相和無定形相組成的半結晶高聚物．結晶相結構緊湊，無定形相中的分子排列疏松，分子間存在較大的間隙．在交變電場的作用下，極性的水分子不斷來回翻轉，可以透過間隙和晶界缺陷處滲透到絕緣材料中．采用聚合物護套時，護套里要加具有吸水作用的阻水劑．

縱向阻水主要采用①壓緊型線心；②在導線之間和纜心屏蔽區添加阻水性物質，阻斷水分在纜心中的擴散通道．縱向阻水采用阻水粉填充效果好，它的吸水量為自身的幾十倍乃至幾千倍，吸水強度大、膨脹率高，吸水后可迅速膨脹形成凝膠狀物質，阻塞滲水通道，終止水分和潮氣的進一步擴散和延伸，使受潮電纜的長度降到zuì低。

討論電力工程中電纜敷設事宜

供電系統運行質量、ān全性和可靠性不僅與電線電纜本身質量有關，還與電纜附件和線路的施工質量有關。

　　1.電纜的敷設方式

　　電纜的敷設方式有以下幾種:直埋敷設、穿管敷設、淺槽敷設、電纜溝敷設、電纜隧道敷設、架空敷設幾種方式都有優缺點,一般要考慮城市發展規劃,現有建筑物的密度電纜線路長度敷設條數及其周圍環境的影響等。從技術上比較,電纜隧道方式和電纜溝敷設方式便于電纜的施工、維護和檢修。在一些發達國家城市中,城市規劃建設時,已考慮公用隧道。實踐證明公用隧道運行效果良好,大大降低了重復投資次數和反復開挖路面的現象,但初期投資巨大,建筑材料耗資金,在國內,由于各種因素的限制,這種敷設方式是極少的。相比而言,直埋敷設和淺槽敷設則是屬于經濟型的敷設方式,直埋電纜是zuì經濟而廣泛系用電敷設方式,它運用于郊區和車輛通行不太頻繁的地方。但不利于電纜的維護和檢修,一旦遇到電纜故障,即使使用測試儀測出故障點,也要重新挖開電纜溝,極不方便。因此電纜敷設方式的選擇,要結合實際情況,根據工程條件、環境特點、電纜型號和數量等因素,用發展的眼光,按照滿足運行可靠性、便于維護的要求和技術經濟合理的原則確定。

　　2.電纜的選型

　　常用的電力電纜有油浸電纜、聚氯乙烯絕緣電纜、交聯聚乙烯電纜等,根據使用場合的不同,又延伸為不同種類的特種電纜。目前,隨著生產技術和生產工藝的不斷提高,交聯聚乙烯電纜已成為使用zuì廣的電纜產品,在電纜選型時,應根據使用的不同環境和條件,結合具體情況進行選擇,盡量減少穿越各種管邊鐵路,公路和通訊電纜;如采用直埋和淺槽敷設方式時,應考慮使用加鋼鎧的電纜。

　　3.電纜截面積的選擇

　　電纜截面積的選擇,關系到投資多少、線路的損耗和電壓質量、電纜的使用壽命等。如選用截面積偏小,會導致電壓質量下降、線路損耗過大,則會使初期投資太高。因此應根據負荷預測結果,發展規劃,選擇合適的截面積,使電力電纜滿足zuì大工作電流下的纜芯溫度要求和電壓降要求,zuì大短路電流作用下的熱穩定要求。由于負荷預測工作難度性高、準確性較低,因此,選擇電纜截面積時,還要滿足《城市中低壓配電網改造技術導則》和《城市電力網規劃導則》要求。

　　在三相四線制低壓電網選用電力電纜時,還要考慮零線截面積的選擇,在公用低壓網絡中,由于受用戶因素影響較大,三相負荷平衡難以控制,為改善電壓質量,降低線損,零線截面積應與相線截面積相同。

　　4.關于電纜網絡及電纜網絡自動化

　　隨著電力電纜在配電網中的不斷推廣與使用,配電網可分為電纜網絡和架空網絡(含架空、電纜混合網絡)。《關于<城市中低壓配電網改造技術導則>的實施情況及補充意見》也對電纜配電網絡自動化提出了具體要求。因此,在配電網區域網絡采用電纜網絡時,應按照配電自動化的要求,采用新技術、新設備,有條件的要考慮自動化試點工作,條件不成熟的也要在配套設備選型時,考慮有充分余地,為實現自動化方案打下基礎。

ZR-RVV阻燃電源線10平方　　5.電力電纜施工中應注意的問題

　　(1)、是大電流電力電纜引發的渦流問題

　　電力電纜在施工中,有采用鋼支架的,有采用鋼質保護管的,有采用電纜卡與架空敷設的,凡是在電力電纜周圍形成鋼(鐵)性閉合回路的,均有可能形成渦流,特別是在大電流電力電纜系統中,渦流更大。在電力電纜施工時,必須采取措施,使電纜周圍不能形成鋼(鐵)性閉合回路,防止電纜引起渦流現象發生。

　　(2)、是電力電纜的轉彎引起的機械性損傷問題

　　由于電力電纜外徑較大,運輸、敷設較為困難,電力電纜對轉彎半徑的要求也比較嚴格。電力電纜在施工中,如果轉彎角度過大,可能使導體內部受到機械損傷,而機械損傷因被電纜絕緣強度下降,直到出現故障,施工中發現一次電纜頭故障,在電纜頭制作時,三根電纜頭長度*,與設備連接時由于受地形限制,中相電纜頭偏長而成為拱形,電纜頭根部受損放電。后采取措施,在設備的連接,適當縮短中相電纜頭連接長度,使三相電纜頭均不受外力,實踐證明運行效果良好。由此可見,電纜施工過程中,要盡可能減少電纜受到的扭力,在電纜轉彎和裕留電纜時,讓電纜處于自然彎曲,杜絕內部機械損傷現象。

　　(3)、是電力纜防潮問題

　　運行經驗表明,中、低壓電力電纜故障大部分為電纜中間接頭和終端頭故障,而中間接頭和終端頭故障則大部分是因密封不良,潮氣侵入而造成絕緣強度下降,而中、低壓電力電纜網多采用樹枝狀供電方式,電纜終端頭數量較多,因此把好電纜終端頭和中間接頭堵漏密封關是保證電纜ān全可靠運行的重要措施之一。

　　(4)、是中、低壓電力電纜接地問題

　　在公用中、低壓電力電纜網上,由于三相負荷不是相等的,因此,如果采用有金屬護層的電纜,必須考慮金屬護層的接地問題,并保證在金屬護層的任一點非接地處的正常感應電壓不得大于100V。我們認為,在中、低壓電纜網中,所有電纜接頭處均應設置接地極(網),并使金屬護層可靠接地。