交联绝缘电缆与油纸绝缘电缆中间过渡接头研制

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1、35kV交联绝缘电缆与油纸绝缘电缆中间过渡接头研制一、课题的提出1、天津35kV电缆的现状：1998年天津市进行城网改造工程，其中涉及到35kV供电系统大量油纸电缆的切改问题，因为国内电缆制造厂已经基本不再生产油纸电缆，并且由于资金问题，不可能将现有35kV油纸电缆全部替换为交联电缆，因此必须考虑35kV油纸电缆与交联电缆的过渡问题。一、课题的提出2、国内过渡接头附件的情况：1999年进行前期调研中发现，国内始终没有35kV油纸电缆与交联电缆中间过渡接头成熟的定型产品。3、国外附件产品的局限性：⑴、国外35kV交联电缆与油纸电缆中间

2、过渡接头，由于绕包带存储有期限（24个月），不能备品备件。一旦过渡接头出现故障，由国外进口附件，订货时间周期长，故障电缆不能及时修复，直接影响到电网的安全运行。一、课题的提出⑵、使用国外产品费用相对较高。1998年，我们曾向国外电缆厂商咨询了价格，每组过渡中间接头10余万元，还不包括安装工艺及施工培训费。⑶、绕包式中间过渡接头工艺复杂，由于直接受到操作人员技术水平的影响，不能完全保证接头质量，且安装时间较长。二、可行性研究我们在1999年3月着手进行35kV交联电缆与油纸电缆中间接头的可行性研究及相关理论依据的探讨，研究的方向主要针

3、对如下三个方面：•中间接头的设计要求•过渡接头技术的探讨•过渡接头型式的确定二、可行性研究⑴、中间接头的设计要求•导体连接良好。•绝缘可靠。•密封良好。•足够的机械强度。•便于施工。⑵、过渡接头技术的探讨•技术关键在于接头内部电场强度分布的研究和解决，交联聚乙烯和油浸纸两种不同绝缘材料都能适应的中间过渡材料，以及油浸纸绝缘电缆堵油、接头密封等问题。二、可行性研究⑶、过渡接头型式的确定•浇铸式接头受材料配比、环境温度、材料贮存时间等因素限制，质量不易控制，绕包式接头安装工艺复杂、材料贮存时间短，热缩式接头工艺简单、质量容易保证，技术比

4、较成熟。因此，选用热缩式过渡接头型式三、结构设计我们于2000年1月申请立项，2000年3月得到批准，随即开始进行技术攻关。首先对过渡接头的主绝缘材料的选择进行理论攻关，其技术关键在于：•绝缘设计•中间接头电场强度的控制和降低•堵油的实现•抗环境影响的电缆密封三、结构设计---绝缘设计•⑴、过渡接头主绝缘材料的确定：分析不同绝缘介质在同轴圆柱电极间的电场。在交流电压下，同轴圆柱形双层电介质的电场分布如下图，内、外层介质的介电常数分别为ɛ1、ɛ2。介质中的电感强度都取半径方向，大小分别为D1和D2（其中r为电场中某点离轴线的距离）。

5、1U1D1rln(r2/r1)2U2D2rln(r3/r2)三、结构设计---绝缘设计两层介质上的电压分别为:1r2ln2rU1U11r21r3lnln1rr1221r3ln1rU2U21r21r3lnln1rr122•对双层电介质，分以下三种情况：Ⅰ.内、外层电介质的介电常数相同（ɛ1=ɛ2），如图（b）所示，这时E1,max/E2,max=r2/r1。Ⅱ.内层介质的介电常数比外层小（ɛ1<ɛ2）,如图（c）所示，这时E1,max>E2,max。Ⅲ.内层介质的介电常数比外层大（ɛ1>ɛ2）,如图（d）所示

6、，这时E1,max和E2,max较为接近，比较合理。三、结构设计---绝缘设计在热缩型过渡接头中，油纸绝缘作为内层介质的介电常数ɛ=3.5，交联聚乙烯热缩管作为外层介质的介电常数ɛ=2.3，这样的绝缘介质搭配是比较合理的，因此，可以选用交联聚乙烯热缩管做过渡接头的附加主绝缘材料。三、结构设计---绝缘设计⑵、绝缘厚度的计算公式三、结构设计---绝缘设计⑶、绝缘厚度的计算r取15.5mm;1R取19.15mm;U取1.15U=23.24kV;0E取45%电缆本体最大工作场强（4kV/mm）=1.8kV/mm;n通过上式计算，绝缘厚度应

7、为16.5mm,设计厚度取20mm。三、结构设计---绝缘设计⑷、内绝缘距离的计算公式三、结构设计---绝缘设计⑸、内绝缘距离的计算取U=20.2千伏，g=0.2千伏/毫米时，内绝缘最t小距离L=101mm,实际设计内绝缘距离为235mm。s能够满足内绝缘距离要求。三、结构设计---接头场强的控制和降低•热缩电缆附件是用应力控制管改善屏蔽端部应力分布的，如下图所示：三、结构设计---接头场强的控制和降低•在高压电缆中电场沿轴向均匀分布，径向电场随半径变化，按下式分布：U0EXX(R/r)Ex--x点处的电场强度x--x点距电缆中心

8、线的距离U0--施加电压R--电缆绝缘半径r--电缆导体半径三、结构设计---接头场强的控制和降低•从上式中可以看出,电场强度是电缆几何尺寸的函数，绝缘厚度要保证维持电场强度的各种电压下都在允许范围之内。但是在电缆端部，由于要剥去屏蔽