張蒙恩

摘要：電纜附件在安裝時(shí)會(huì)將硅脂涂覆于電纜與附件絕緣界面處，由于中國(guó)城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)與電力消費(fèi)需求的逐年提升，電力電纜被廣泛應(yīng)用于城市電網(wǎng)之中，其絕緣介質(zhì)種類(lèi)經(jīng)歷了瀝青、橡膠、油紙絕聚乙烯、XLPE等幾個(gè)主要階段。其中XLPE電纜因其優(yōu)良的電氣、機(jī)械、熱穩(wěn)定性能，被廣泛應(yīng)用于城市輸配電網(wǎng)絡(luò)中，并且成為整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。但隨著電纜投入運(yùn)行年限的增加，電纜的老化狀況越來(lái)越嚴(yán)重，由此導(dǎo)致的絕緣擊穿事故概率也在逐年上漲。由于電纜附件所形成的交聯(lián)聚乙烯-硅橡膠復(fù)合界面為電纜絕緣屏蔽的非連續(xù)點(diǎn)，且界面存在著刀痕空腔、雜質(zhì)、預(yù)制件錯(cuò)位等缺陷，導(dǎo)致電纜附件是輸電系統(tǒng)中最脆弱的環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電纜附件由于沿面放電而導(dǎo)致的擊穿故障占電纜線路總故障的70%以上。

關(guān)鍵詞：電纜附件;界面單元;界面缺陷;局部放電;溫度

引言

在電纜實(shí)際運(yùn)行中，電纜附件界面溫度會(huì)隨著負(fù)荷電流的變化而變化，同時(shí)由于我國(guó)幅員遼闊，電纜的運(yùn)行環(huán)境也隨著地區(qū)的不同而不同。因此，溫度對(duì)電纜附件運(yùn)行的影響也逐漸開(kāi)始引起人們的重視。

1高壓交聯(lián)聚乙烯電力電纜X射線成像原理及效果

X射線與自然光并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，都屬于電磁波，只是X射線的光量子的能量遠(yuǎn)大于可見(jiàn)光，它能夠穿透可見(jiàn)光不能穿透的物體，X射線在穿透不同的物體時(shí)與物質(zhì)發(fā)生相互作用，因吸收和散射而強(qiáng)度變化，我們采用感光材料該強(qiáng)度變化信號(hào)后，經(jīng)信號(hào)處理形成我們常見(jiàn)的影像。對(duì)于物體局部存在的缺陷，X射線將改變物體對(duì)其的衰減，引起透射射線強(qiáng)度的變化，這樣，采用一定的檢測(cè)方法，如利用膠片感光或者平板探測(cè)器，來(lái)檢測(cè)透射線強(qiáng)度，就可以判斷是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小等。高壓交聯(lián)聚乙烯電力電纜是一種多層疊加的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，相對(duì)較為規(guī)則，且每層材料各異。因此，當(dāng)X射線徑向通過(guò)電纜時(shí)，由于各層對(duì)射線的衰減能力以及透照厚度均存在差異，造成其在底片上性能灰度不一的影像。檢測(cè)時(shí)，射線源與探測(cè)器安裝在活動(dòng)支架上，移動(dòng)到檢測(cè)的設(shè)備對(duì)象上，射線源的射線口要對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器，探測(cè)器將穿過(guò)高壓電纜設(shè)備的射線場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)以圖像的形式再現(xiàn)，利用專(zhuān)用圖像處理與判讀軟件，實(shí)現(xiàn)不同方位下高壓電纜設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)和缺陷的快速透視成像，以及高壓電纜設(shè)備結(jié)構(gòu)信息與質(zhì)量狀態(tài)的分析.拍攝過(guò)程中DR板經(jīng)充分的曝光，可形成豐富的灰度信息，方便采用圖像增強(qiáng)算法對(duì)拍攝的X射線原始圖像進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)原始圖像進(jìn)行灰度變換、直方圖修正、Butterworth高通濾波、銳化和邊緣查找等操作，使原始圖像中不易被人眼所察覺(jué)的細(xì)節(jié)顯現(xiàn)出來(lái)，供試驗(yàn)人員分析判斷制定檢修計(jì)劃。

2界面樣本局放采集實(shí)驗(yàn)

在實(shí)際局放測(cè)試中，下電極接高壓，上電極接地。為了避免電極尖端電暈及表面放電對(duì)缺陷放電產(chǎn)生影響，需將羊角螺母旋緊，施加一定壓力，同時(shí)，考慮到正常工作狀態(tài)下的電纜附件與電纜絕緣之間的界面壓力一般為0.1～0.25MPa，采用FlexiforceHT201耐高溫薄膜內(nèi)置壓力傳感器對(duì)界面單元缺陷處的壓力進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果為0.18Mpa，滿足要求。再將整個(gè)裝置置于純凈絕緣油中。由于界面壓力的存在，絕緣油不會(huì)進(jìn)入界面，對(duì)界面缺陷放電無(wú)影響。為避免彈簧及羊角螺母產(chǎn)生懸浮放電，通過(guò)夾子線將其有效接地。實(shí)驗(yàn)前對(duì)不含有缺陷的界面單元樣本進(jìn)行PDIV測(cè)試以盡可能排除電極本身放電對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。局放測(cè)試采用逐級(jí)升壓法對(duì)PDIV進(jìn)行采集，起始電壓判定準(zhǔn)則參照IEC標(biāo)準(zhǔn)，以超過(guò)背景放電量2倍且出現(xiàn)明顯內(nèi)部放電特征的電壓值為局放起始電壓。PRPD譜圖從局放采集裝置中獲得PD測(cè)試電壓為10kV，PD測(cè)試在加壓10min后進(jìn)行，以盡可能排除PD隨機(jī)性的干擾。

3冷縮電纜附件擴(kuò)張工藝

冷縮電纜附件擴(kuò)張?jiān)O(shè)備是非標(biāo)設(shè)備。擴(kuò)張方式的選擇與擴(kuò)張工藝的控制將直接影響產(chǎn)品最終的質(zhì)量。目前擴(kuò)張工藝大致可分為氣壓擴(kuò)張、布袋擴(kuò)張及機(jī)械擴(kuò)張等。最早使用的機(jī)械擴(kuò)張法是以鋼絲支撐為骨架的椎體桿插入擴(kuò)張法，該方法的好處是縱向拉伸幾乎為零，但是鋼絲容易損傷管材內(nèi)壁，從而造成嚴(yán)重缺陷或者開(kāi)裂。隨著擴(kuò)張工藝的發(fā)展，產(chǎn)生了以金屬椎體實(shí)心棒配以高性能纖維編織而成的布袋擴(kuò)張法，此法較原有鋼絲擴(kuò)張有了很大的改善，大大降低了管材內(nèi)壁的損傷幾率，但是布袋的損耗也增加了成本。3M的氣壓擴(kuò)張法是通過(guò)壓縮空氣和抽真空相結(jié)合的方式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)張，即管內(nèi)充一定的空氣，管外施加負(fù)壓擴(kuò)張，該方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是無(wú)損，也是未來(lái)普及和發(fā)展的趨勢(shì)。

4向高溫超導(dǎo)方向發(fā)展

超導(dǎo)技術(shù)以其無(wú)可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。對(duì)于電力行業(yè)而言，超導(dǎo)材料的應(yīng)用，節(jié)能效果明顯，意義重大。目前超導(dǎo)材料在電力行業(yè)的應(yīng)用尚需解決材料方面的技術(shù)問(wèn)題。超導(dǎo)材料應(yīng)有較高的臨界溫度和臨界電流，提高超導(dǎo)材料的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度和臨界電流是其得以廣泛應(yīng)用的基本前提。目前，在液氫溫區(qū)大規(guī)模應(yīng)用高溫超導(dǎo)體還需努力，并需進(jìn)一步發(fā)展制備工藝，如果再加上高壓、超高壓條件下電場(chǎng)的處理與控制，整個(gè)系統(tǒng)將變得極為復(fù)雜。隨著高溫超導(dǎo)材料和低溫制冷技術(shù)的迅速發(fā)展，超導(dǎo)技術(shù)在輸送電領(lǐng)域的運(yùn)用空間將得到進(jìn)一步拓展，因此，超導(dǎo)技術(shù)也必將成為電纜及附件的重要發(fā)展方向。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在行業(yè)長(zhǎng)期積累的基礎(chǔ)上，隨著新設(shè)計(jì)、新材料、新技術(shù)和新工藝的不斷變革與創(chuàng)新，傳統(tǒng)的冷縮電纜附件行業(yè)必然乘著工業(yè)4.0的快車(chē)，向智能化、高效節(jié)能、預(yù)制式一體化及環(huán)境友好型方向快速發(fā)展。

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