关于高压xlpe电缆的绝缘厚度

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1、关于高压XLPE电缆的绝缘厚度摘要：就电缆绝缘厚度设计方法、XLPE电缆绝缘减薄的技术发展作了概述。针对110kV、220kVXLPE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。关键词：高压XLPE电缆绝缘厚度绝缘弱点0　前言　　高压XLPE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XLPE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

2、质量和符合使用要求等方面来看显然是有积极意义的，但在我国加入为形状参数。　　按电缆绝缘的体积V来表征XLPE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)=1-exp[-k•V(E-EL)m］　　（4）　　式中，k为相关常数。　　从数值统计意义上看，在XLPE电缆的电场强度为最低击穿场强EL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[2～3]。　　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。　　　　　Emax=U/[rln(R/r)］　　　Emean=U/△i式

3、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XLPE电缆如充油电缆同样的方式取Emax表征。在法国，对400kVXLPE电缆，绝缘厚度按工频Emaxac=16kV/mm来确定；若截面为1200mm2以下时按冲击Emaximp=85kV/mm来确定；大截面则按工频最小Emaxac=7kV/mm来制约绝缘厚度。　　另外，由于XLPE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。　　此外，试验显示，Em

4、ax随d/D（d、D为电缆绝缘的内、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XLPE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500kVXLPE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275kVXLPE电缆的制造有了明显的进步。进行绝缘设计时，曾按500kVXLPE电缆工艺条件制备了一批比预期绝缘厚度（25～30mm）薄些（6、9、15mm）的试样。　　（1）以绝缘层

5、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6mm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ELac=57kV/mm、mac=1.4、Eoac=15kV/mm，ELimp=112kV/mm、mimp=1.8、Eoimp=35kV/mm（电缆样品条件d、D分别为16.7mm、28.7mm）；并根据式（3）、（4），按样品长为10m的条件算出V，可求得kac=5.273×10-9/mm3、kimp=3.885×10-9/mm3。　又对绝缘厚度分别为6、9、15mm的3类样品分别测试其击穿场

6、强值，察明△i影响Emean的变化情况，结果归纳出测试值的关系式有：　　ELac(△i)=78△i-0.18（5）　　ELimp(△i)=155△i-0.18（6）　　　　(2)按500kVXLPE电缆实际尺寸（△i为27～30mm，截面为2500mm2，d、D分别为61.2、120.2mm，长为20m）算出此时的V值。由式（3）、（4）可推算出此时的Eoac=1.1kV/mm、Eoimp=4.7kV/mm。当△i为27mm时，由式（5）、（6）有ELac=43.1kV/mm、ELimp=85.6kV/mm；若取△i为30

7、mm时，ELac=42.2kV/mm、ELimp=84kV/mm。实际择取ELac=40kV/mm、ELimp=80kV/mm，见表1中所列。　　（3）对500kVXLPE试制电缆的设计电场强度进行验证试验。施加电压应不小于式（1）、（2）分子项Uac=550K1K2K3/=970kV；Uimp=1425k1k2k3=1960kV。　　实际上，△i按击穿概率63.2%相当的电压。运用上述(2)中所示数据，由式（3）算出Fac（63.2%）=44.2kV/mm，施加的工频电压应为1195（44.2×27）kV；Fimp（63.2

8、%）=90.3kV/mm，施加的冲击电压应为2440（90.3