关于高压XLPE电缆的绝缘厚度分析研究.docx

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1、关于高压X1PE电缆的绝缘厚度摘要：就电缆绝缘厚度设计方法、X1PE电缆绝缘减薄的技术发展作了概述。针对I1OkV、220kVX1PE电缆绝缘厚度国内外存在的差异,从工程选用到全面对待提出了建议。要害词：高压X1PE电缆绝缘厚度绝缘弱点0前言高压X1PE电缆绝缘层的必要厚度，将是保障电缆绝缘经受各种可能过电压作用下能可靠运行的基础。然而，过于保守的绝缘厚度，使电缆成本增加、电缆外径增大、电缆载流能力降低以及在限重条件下导致每盘电缆长度减少从而引起工程中电缆接头增多。在X1PE电缆统一标准中含有绝缘厚度的规定，从有助于技术性能完善、确保产品质量和符合使用要求等方面来看显然是有积极意义的，但在我国

2、加入WTO后，高压电缆的国内外产品准入市场主要以IEC标准作为准则。在国外高压X1PE电缆绝缘普遍较薄，而国内制造厂有能力设法改进工艺、提高质量来改善原有企业失去参与国际公平竞争的机会。为此，特撰本文提出建议，希望有助妥善解决矛盾。1电缆绝缘厚度的设计方法电缆绝缘层厚度人是基于在其预期使用寿命内能安全承受各种可能电压条件来确定的，一般按工频电压、冲击电压二者均满足要求来计算。我国以及日本、英国、德国和韩国等对高压单芯电缆绝缘厚度的确定1-3均采用下式（1）、（2）计算结果中择取较大值的方法。合韦伯分布的工频击穿电压（平均击穿强度）的最低值,kVmm;E1imP为符合韦伯分布的冲击击穿电压（平均

3、击穿强度）的最低值，kV/mm;K1、k1分别为工频、冲击电压相应的老化系数；K2、k2分别为工频、冲击电压相应的温度系数；K3、k3分别为工频、冲击电压相应的裕度系数；Um为系统额定电压，kV；BI1为系统雷电冲击耐压水平，kVo部分国家对110kV以上X1PE电缆的Ai计算值、实选值及其相关参数择取值见表1。显然，必须正确的拟定要害性参数和其他相关参数K1K3、k1k3,以使工的择取能满足长期可靠安全运行的要求。表1高压X1PE电缆计算值、实选值及其相关参数择取值Um/kVBI1kV国别加实选值mmi计算值mmE1ackVmm-11impkVmm-1K1K2K3k1k2k3工频冲击5001

4、425日本22724324.54O8O2312111O1251.15001550德国133029.429.330802.121.251.151.11.251.12751050B12726.926.730604.01.11.11.11.251.1154750日本12322.822.820504.01.11.11.11.251.122010501*2724.626.525604.01111111251122。050中国*2617.420.630702.691.21.11.01.251.1*郑州电缆厂；*山东电缆厂，缆芯截面为800mm2。为了有助于熟悉这些参数的意义，不妨通过了解日本研制500kV

5、X1PE电缆时确定工的做法，以资借鉴启迪。1.1E1acE1imP的确定方式1,2电缆的绝缘击穿分散性通常以韦伯（WeibUn）分布表征，X1PE电缆在电场强度为E时绝缘被击穿的概率为（3）式中,E1为位置参数；EO为尺寸参数；M为外形参数。按电缆绝缘的体积V来表征X1PE电缆在电场强度为E时绝缘被击穿的概率，则式(3)可变换成P(E)=I-exp-kV(E-E1)m(4)式中，k为相关常数。从数值统计意义上看，在X1PE电缆的电场强度为最低击穿场强E1值及以下时，绝缘被击穿的概率为零。1.1.1 电场强度表征值的择取23。电场强度在内半导电层处有最高场强Emax与平均场强Emean之分。Em

6、ax=Ur1n(Rr)Emean=Ui式中，R、r为绝缘层、内半导电层的半径；U为电压。有的国家(法国、荷兰等)用对X1PE电缆如充油电缆同样的方式取EmaX表征。在法国，对400kVX1PE电缆，绝缘厚度按工频EmaXaC=16kV/mm来确定；若截面为1200mm2以下时按冲击EmaXimP=85kV/mm来确定;大截面则按工频最小Emaxac=7kV/mm来制约绝缘厚度。另外，由于X1PE电缆绝缘弱点(如杂质等)具有随机分布性，因此，电缆绝缘击穿实际不一定始于Emax,因而认为以Emean表征更为合理。日本、德国、英国、韩国等就采取此方式。止匕外，试验显示，EmaX随d/D(d、D为电缆

7、绝缘的内、外径)比值变化而变化，随电缆截面增大而趋于减小，但Emean却不随d/D比值变化而异，故在X1PE电缆的绝缘厚度为待定对象时，择取Emean较简明合适。1.1.2 以包含薄绝缘层试样等测试方式确定击穿场强2日本研制500kVX1PE电缆时，在改善绝缘弱点(杂质、半导电层突起等)的生产工艺及其质量监控方面比以往275kVX1PE电缆的制造有了明显的进步。进行绝缘设计时，曾按500kVX1PE电缆工艺条件制备了一批比预期绝缘厚度（2530mm）薄些（6、9、15mm）的试样。（1）以绝缘层较薄的样品进行测试取得反映绝缘特性的基础数据。以绝缘厚度为6mm的样品40个在室温下测试其击穿场强值整理出按F（X）的韦伯分布曲线。得到最低击穿场强E1ac=57kVmmmac=1.4Eoac=I5kVmm,E1imp=I12kVmmmimp=1.8EoimP=35kVmm（电缆样品条件d、D分别为16.7mm、28.7mm）；并根据式（3）、（4）,按样品长为Iom的条件算出V,可求得kac=5.273x10-9/mm3、kimp=3.88510-9mm3o又对绝缘厚度分别为6、9、15mm的3类样品分别测试其击穿场强值，察明Ai影响Emean的变化情况，结果归纳出测试值的关系式有：E1ac(i)=78i-0.1