66～110kV有机绝缘干式电缆终端头

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1、66110kV有机绝缘干式电缆终端头（转载）黄维枢，王如璋（中国电力科学研究院，北京 100085）摘要：自1990年至今，已有近500只GDZ型 干式电缆终端头在我国 66kV 和 110kV 电网上 运行，运行情况很好，没有一只出现任何事 故，受到广大电力用户的欢迎。文中介绍了 此种电缆终端头的研制情况、设计原理、具 体结构、现场制做方法和突出特点。 关键词：交联聚乙烯电缆；电缆终端头；有 机绝缘；沿面电压分布0 前言近年来，我国已建立了十几条交联聚乙 烯电缆生产线，已能生产出合格的 66110kV 交联聚乙烯电缆，但生产与之配套的电缆终 端头的厂家极少，目前应用的电缆终端头大 部分需要进

2、口。无论国产的，还是进口的电 缆终端头价格都很昂贵。目前，国内外用于 交联聚乙烯电缆所用的终端头多采用充油瓷 套管，即在交联聚乙烯电缆绝缘上套装应力 锥，再装上瓷套，最后充入硅油或其它绝缘 介质。这种方法普遍存在的问题是漏油、不 利于防火、防爆、其维护工作量大，且在污 秽条件下容易闪络。因此，我们决心研制一 种沿面电压分布均匀、污闪电压高、无油、 无瓷、结构轻巧、价格便宜的干式电缆终端 头。实际上，我们研究“干式电缆终端头” 始于1972 年，当时沈阳电业局在山洞中建立 了一个变电站，施工中的最大困难是没有 220kV 电缆终端头。为此，我们提出了这种新式电缆终端头的原理、结构并与电缆工区共

3、同试制成功“干式电缆终端头”。大约运行 了一年，直到变压器移出洞外为止。1990 年 大连电业局要建户内变电站，需要干式穿墙 套管，我们就利用这一结构，截取一短段交 联聚乙烯电缆，在工厂中制做背靠背的 2 个 电缆终端头作穿墙套管使用，现在已有 200 多只这样的穿墙套管在66kV和llOkV电网上 安全运行了 10 余年。搜索更多相关主题的帖子：电缆终端干式 绝缘收藏到网摘：-勺-W- M -囚本贴地址：h tt p:/ thread.php ?t id=1569009&fromuid=0点这里，把本帖地址在MSN/QQ上发给朋友分享!同时 你还可以获得积分！乐观向上，快乐每一天。LIANG

4、ZHICHAO気HUNANLIANG荣誉会员UID000043 积分8565l金币只看该作者l996 年 8 月，在营口电业局的大力 支持下，我们与电科院的廖蔚民、李桂 军等一起在盖县城后变电站制做了 l5 个 电缆终端头，还在电缆上附设了贯穿式 电流互感器，于当月投入电网运行，运 行情况良好。以后又在贵阳、烟台、泰 安供电局，山东纪母岛发电厂、深圳南 山热电厂、青岛供电局等处 ll0kV 电网 以及在沈阳电业局、本溪电业局等 66kV9396 阅读权限210991电网上运行。1999 年 12 月 26 日通过国 家电力公司鉴定，鉴定结论是：该电缆 终端头技术属国内外首创，达到国际先 进水平

5、，有推广价值。个人空间 发短消息 加为好友 当前在线1 GDZ 型干式高压电缆终端头的设计原 理一般高压电缆终端头属于带有强垂 直分量的极不均匀电场。当达到一定的 沿面电位梯度并存在较高的电压变化速 率时，法兰处首先发生电晕，继而产生 刷状放电、滑闪放电，最后形成闪络。GDZ 型干式高压电缆终端头的设计 原理，是沿电缆绝缘表面，从导电端到 接地端沿轴向间断地附设 n 个圆筒状电 极屏，构成 n 个串联电容，如图 1 所示 强迫电缆终端的表面电压分布均匀，其 等值电路如图2所示。图中，CO, C1，, Cn 中， Cn 为第 n 个电容屏与第 n1 个 屏之间的电容；CKO , CK1，CKn中

6、， CKn 为第 n 个电容屏与导芯之间的电容。丄辭电毅体枷閻蹄抑也屏图 2 等值电路按上图可以精心设计每一个电容屏 的尺寸和屏间厚度，就可以使每 2 个电 容屏之间的电压降相等，就可以使沿面 电压分布基本均匀，从而大幅度提高起 晕电压和滑闪电压，限制了放电的发生 和发展。这些电容屏是具有不同电位， 彼此绝缘、从导电端至接地端互相叠套 的圆筒形电极。这种结构在改善轴向电 场的同时，也改善了径向电场，在提高 电缆终端的闪络电压的同时，也提高了 电缆终端的击穿电压。乐观向上，快乐每一天。TOP3# 大 中 小 发表于 2008-7-8 15:23 只看该作者2 GDZ 型电缆终端头的结构GDZ 型

7、电缆终端头是由接线端子、等位体、导芯、电缆绝缘层、电容屏层、接地联接层、外护套、伞裙及接地引线构成。接线端子视其载流量大小选定，并与电缆导芯截面配合，可现有定型产品中选择；等位体是联接导芯与第一个电容屏的金属件； 电容屏层是强制电缆终端头表面电位分布均匀的重要结构，在被剥去半导电层的电缆绝缘表面上， 沿轴向均匀地布置n个电容屏，即用绝缘材料固定若干个相互绝缘的金属屏，从末屏上引出接地引线；用多相聚合物交联辐射热收缩材料制成的热缩管紧紧固定在电容屏层之外， 起到外护套作用。为了达到一定的泄漏比距的要求， 外护套外还粘了一定数量的硅橡胶伞裙。3 现场施工一般说来，现场的施工条件是比较复杂和恶劣的。

8、首先要创造一个既清洁卫生又能控制湿度的施工环境，例如，利用专用的施工车，利用小型临建房， 或者利用密封性能较好的帐篷，把被施工的电缆终端头插入房内，车内、房内或蓬内设置空调器、吸湿机等设施，并有较好的采光及密封设施。现场施工中应特别注意以下几个问题：(1) 清洁卫生是电缆施工中最重要的环节，如有尘埃或其它杂物落在电缆终端头的内绝缘上，会使局部放电量增大，会在运行中造成绝缘损坏或缩短电缆头的寿命。应设专人搞好卫生并监督施工人员严格执行卫生条例。(2) 控制环境湿度是保证电缆头施工中不受潮的重要措施，而且要控制施工时间，每个电缆头应在规定的时间内施工完毕。(3) 严格按工艺规程及设计施工单进行施工

9、，并建立施工责任制。4 GDZ 型电缆终端头的突出特点4.1 无油、无瓷、防火、防爆、体积小、质量轻、免维护这种电缆终端头的绝缘全部用有机材料制成，因此无油、无瓷、防火、防爆、防环境污染。腰部最大直径仅 120mm ，可套装精度高的电流互感器。由于附加在原电缆上仅仅有十几公斤重，整个电缆终端头很轻，可以直接安装在铁塔上， 减少用于电缆终端站的征地。4.2 现场施工方便，运行维护简单由于不需在现场起吊大瓷套，不需要在现场灌注绝缘浸渍剂及大型施工工具，因此施工比较简单，23个工人一天约可完成12只电缆终端头。由于无油，基本上不需要维护，减少了工人的劳动强度。TOP宴4# 大 中 小 发表于 200

10、8-7-8 15:24 只看该作者4.3 沿面电压分布均匀，污闪电压高是其突出优点防污闪特性好的主要原因是沿面电压分布均匀，所附加的均压屏使电缆终端头 的沿面绝缘和径向绝缘中各点的电场强度都很接近，整个绝缘体都在较轻微的电应 力下工作，从而大大提高了沿面闪络电压。另外，其伞裙是由具有良好耐老化性及 憎水性的硅橡胶制成也是原因之一。这不仅表现为雾室中污秽耐受试验结果远好于 充油瓷套管(例如， 66kV 充油瓷套管在雾室中的污秽耐受盐密为 0.1mg/cm2 ，污秽耐受电压为相电压40kV ,而干式电缆终端头的污秽耐受盐密为0.3mg/cm2 ,污秽耐 受电压为线电压69kV）,也表现在运行方面，

11、10年来，没有一只干式电缆终端头在 运行中发生过污闪。4.4 局部放电性能好这种有机绝缘薄膜组合绝缘具有非常好的局部放电特性。在一定范围内随着施加电压的升高和时间的加长，局部放电起始电压和局部放电量都没有变化， 数值非常稳定，大量的运行和试验数据均证实了这一结论。4.5 介质损耗特性好有机绝缘薄膜的组合绝缘的介质损耗特性也比油瓷绝缘、油纸绝缘或胶纸绝缘为好。我们开发的有机绝缘薄膜的组合绝缘的电缆终端头，其介质损耗因数tan 6值小于0.002，这一优良的特性将有利于延长套管的寿命。4.6 老化性能好，预期寿命长在型式试验中，对 66kV 的试品，进行了“热负荷循环试验”。整个试验过程 中，在被

12、试品上施加了 2倍电压并间断施加额定电流，每8h为一周期，共126个 周期，约1000多h。试验结果认为寿命可达20年。值得提出的是，当做完66kV 等级的“热负荷循环试验”后，又用此试品进行了 110kV 等级的“热负荷循环试 验”，场强提高了约1.67倍。试验前后的局部放电量和介质损耗因数仍没有变化， 最后又通过了工频耐压试验，可见该产品有很大的绝缘裕度，有很长的寿命。外护套及伞裙是由硅橡胶制成， 这种硅橡胶伞裙的配方来自清华大学。 他们在 国内领先研究及开发了硅橡胶应用技术，制成合成绝缘子并在220500kV电网中 广泛应用了13年。1996年还在国际权威的合成绝缘子试验单位（瑞典输电研

13、究所）， 通过了 5000h多因素人工加速老化试验、1000h盐雾法耐漏电起痕试验、斜面法耐 漏电起痕试验及憎水性试验。证明其硅橡胶伞裙具有很好的耐老化性、 同时还具有 良好的耐漏电起痕性、憎水性及憎水性迁移特性。在电气性能和外护套材料方面都 通过了加速老化试验，推算出此电缆终端头的寿命大于 20年。4.7 价格低廉有机绝缘干式电缆终端头的价格低于进口和国产的电缆终端头， 约为进口终端头价格的 1/2，大量应用国产的干式电缆终端头会给国家和企业节省大量的资金和外汇。5 运行情况从 1990 年开始至今，已有 400 多只 66kV 电缆终端头在东北电网运行， 200 多 只电缆终端头在云南、山

14、东、贵州、广东等 110kV 电网运行，未出现任何事故和异 常，深受广大电力用户的欢迎。为了检验已运行 4 年的电缆终端头的绝缘状况，由大连电业局主持，在电科院 和大连电业局副局长、总工、科技处、电缆工区等共 20 余人参加下，于 1995 年 3 月 25 日试验和解剖了第一批投运的一只穿墙套管 （2 个电缆终端头） 。大连电业局出 具的解剖、试验报告1中指出：其局部放电量及介质损耗因数仍能达到出厂数据， 耐压仍为140kV。试验后进行了解剖，结果如下：由于长期运行没有清扫，外表 面比较脏污，擦去灰尘后，表面为红色，没有明显变色，弹性好，没发现任何龟裂， 也没有任何放电痕迹。去掉热缩管后，发

15、现所有热缩管的接头和热缩管与套管端 子的交接处密封良好，热缩管收缩力强，接头处无渗漏痕迹。绝缘带洁白、光亮、 包绕紧密、扎实，没有松动。无任何放电痕迹。所有金属屏整齐、光亮，边缘处 无任何放电引起的电蚀痕迹。经检查，金属屏无位移。各种粘胶剂等色泽鲜艳， 富有弹性。参加试验解剖的同志一致认为，该电缆终端头经 4 年运行考验后，局部 放电及介质损耗因数数据稳定， 绝缘性能良好，绝缘裕度充分，仍能满足出厂水平， 并认为所有绝缘材料及各种粘接剂完好如初，没有发现任何老化痕迹，密封情况良 好，没有任何渗漏。1990 年 12 月，在海边某变电站投运了 18 只电缆终端头，其泄漏比距仅为1.17cm/kV

16、，远小于目前产品的泄漏比距。10年来，运行情况良好，特别是在阴雨、大雾和粘雪天，电站中瓷绝缘子及充油瓷套管有较大的电晕声，而干式电缆终端头却很安静，听不到电晕声。自 1996 年 8 月营口电业局城后变电站 15 支 GDZ 电缆终端头投运至今已有 5 年 多，他们认为， GDZ 电缆终端头具有体积小、质量轻、防污闪和易安装等特点，并 认为此种电缆终端头是较理想的新一代产品。此后，在现场制做的电缆终端头有 200 多只，运行安全可靠，深受广大电力用户的欢迎。2001 年 2 月 22 日，发生在沈阳和辽宁南部的特大雾，曾引起很多线路和变电 站设备闪络，造成电网大面积污闪，仅沈阳市停电地区就达

17、80，但运行在沈阳和 营口等地的近百只这种电缆终端头没有一只闪络。6 展望我国自己开发的 GDZ 型干式电缆终端头经过 11 年的运行考验，表现了极好的安 全性、可靠性，克服了充油瓷套管电缆终端头的漏油、易燃、易爆、维护工作量大 的缺点，是传统电缆终端头的替代产品，并且价格低廉，它仅为进口产品价格的 1/2 是今后电缆终端头国产化的良好途径。7 参考文献1 大连电力联合开发公司. 老虎滩变电站 3 号穿墙套管试验、解剖、分析报告.1995 作者简介：黄维枢（1935），男，高级工程师（教授级），专长高电压技术和高压电器的研制。王如璋（1938），女，高级工程师（教授级），专长高电压技术和高压电器的研制。