硅橡胶冷缩式电力高柔性拖链电缆附件的应用

    发布日期:2019/11/21 10:15:46    来源:本站    阅读次数:

    电力高柔性拖链电缆线路中的各种终端头及中间连接头统称为电力高柔性拖链电缆附件。高柔性拖链电缆附件是连接高柔性拖链电缆本体以及使高柔性拖链电缆与变压器、架空线、变电站等相连接,实现电能传输必不可少的装置。我国高柔性拖链电缆附件的发展经历了从绕包式到金属壳体、瓷套+灌胶式;尼龙、塑料、环氧外壳+灌胶式(1960~1987);热收缩式、硅橡胶预制+热缩套管式、硅橡胶预制+冷缩套管式(1988~2000);硅橡胶冷缩式(2001年至今)的过程。热收缩式在20世纪90年代将原绕包式、壳体、瓷套+灌胶式全部取代。目前出现硅橡胶预制式、冷收缩式高柔性拖链电缆附件逐步取代热收缩式。由于硅橡胶具有良好的电气和物理性能,硅橡胶冷缩式高柔性拖链电缆附件应用前景广阔。杭州市电力局对硅橡胶和冷缩式高柔性拖链电缆附件的性能特点以及应用中需要注意问题进行了总结。

    ⑴硅橡胶冷缩式高柔性拖链电缆附件的特点

    ①高柔性拖链电缆本体具有恒定的界面压力。电场中绝缘界面压力与放电电压成反比。由于硅橡胶冷缩式高柔性拖链电缆附件的直径小于高柔性拖链电缆本体,且能与高柔性拖链电缆同步进行热胀冷缩运动,始终对高柔性拖链电缆本体形成一种压力;而热收缩附件因为材料较硬,不能与高柔性拖链电缆同步进行热胀冷缩运动。

    ②局部放电量符合国际标准。硅橡胶冷收缩式高柔性拖链电缆附件的局部放电量一般在3pc左右,而热收缩高柔性拖链电缆附件的局放放电量有时会大于10pC。10kV等级高柔性拖链电缆附件的局部放电量规定:IEC标准规定局部放电量≤10pC;美国IEEE404标准规定局部放电量≤10pC。我国GB12706-2002规定10kV局部放电量≤10pC。

    ⑵特种硅橡胶的性能特点

    适于生产冷缩式高柔性拖链电缆附件的硅橡胶有两类:加成硫化硅橡胶,官能度为2的聚二甲基硅氧烷在铂铬合金催化剂作用下与多官能度的含氢硅烷起加成反应,产生链增长和链交联的特殊硅橡胶,也称液体硅橡胶(LSR),综合性能非常好,国内尚无工业化产品。高温硫化硅橡胶(HTV),国内有生产,专门用于制作输配电行业的高柔性拖链电缆附件;而抗爬电又具高弹性HTV也无工业化产品,制造高性能全冷缩的电缆附件只能选用进口特种硅橡胶。

    特种硅橡胶的性能特点如下:

    ①强耐候性。由于硅橡胶的主链是由硅一氧(Si-O)键组成,纯粹Si-O键组成的材料,如石英可耐1800℃。又由于硅的化学反应能力低,一般只能与硝酸和氟氢酸和混合物发生反应,故硅橡胶能耐受大气老化、紫外线、臭氧、辐照及T和X射线。

    ②高的温度适应性。硅橡胶的工艺成型温度在170~200℃,硅橡胶制品在-50~+200℃时的电和机械性能基本不变。

    ③抗漏电起痕能力强。国家标准规定10kV高柔性拖链电缆附件产品耐漏电起痕能力应达到1A3.5级。通常提高硅橡胶抗漏电起痕能力的方法是添加铝的三水化合物Al(OH)3,但加入这些填料后必然会提高硅橡胶的硬度而降低其弹性。德国Wacker公司取得的一项专利,在不影响硅橡胶的硬度、弹性、扩张能力的前提下具有不添加Al(OH)3而提高硅橡胶的耐漏电起痕能力。它的抗漏电起痕能力为4.5级。

    ④独特的憎水性。特殊配方的硅橡胶有很强的憎水能力,雨水淋在该硅橡胶制成的高柔性拖链电缆终端上不会形成导电通道,反而会对其表面的灰尘起冲刷的作用,并能显著提高电气性能,在短小的安装尺寸内实现较大的湿闪距离。

    ⑤优良的机械、物理性能。一般硅橡胶的抗张抗拉强度较低,若要提高硅橡胶的抗张抗拉能力则伸长率就会下降、硬度就会上升;而制造高质量的冷缩式高柔性拖链电缆附件必须保持高的伸长率和低的硬度,从而提高硅橡胶的抗张抗拉能力。这种硅橡胶伸长率800%,硬度45,抗张强度10MPa,抗拉强度可达30N/mm。预制式高柔性拖链电缆附件的硅橡胶与冷缩式高柔性拖链电缆附件的硅橡胶主要性能有较大区别。JB/T8503.1-96预制式规定、冷缩式要求抗张强度分别为≥4.0MPa、≥9MPa;断裂伸长率分别为≥300%、≥600%;硬度分别为≤邵氏50A、≤邵氏45A;抗拉强度分别为≥10N/mm、≥30N/mm;拉伸永久变形分别为—、≤10%;扩张还原率分别为—、≥90%。

    ⑶需要注意的问题

    ①硅橡胶具有良好的弹性,但抗拉强度较低,安装施工时应防止尖硬物体碰划。

    ②高柔性拖链电缆附件的预处理应按工艺操作,不能简化程序而缩短高柔性拖链电缆的处理时间。

    ③冷缩式高柔性拖链电缆附件是在管状硅橡胶中放进特制的支撑物将其扩大,现场安装时抽出支撑物而收缩复位。安装前,由于制品受到较大的拉伸外力会产生一定的形变,故冷缩式产品不能长期存放,应在规定时间内使用。

    ④高柔性拖链电缆安装工需进行专业培训,使安装时能掌握冷缩式高柔性拖链电缆附件的特点,从而有效保证电力高柔性拖链电缆线路的安全运行。           (李剑峰)

    输电线路状态检修和带电作业技术

    随着电网规模的快速扩张以及输电技术的进步,输电线路状态检修技术也日益完善。我国带电作业开启了新的篇章,如今输电线路带电作业技术已成为我国输电线路维修和检修过程中最主要的手段与方式。但是总的来说,输电线路带电作业技术的发展与国外相比仍有很大的差距,还存在许多缺陷需要深入研究。因此,国网湖南省电力公司益阳供电分公司对输电线路状态检修和带电作业技术进行了总结分析。

       ⑴输电线路状态检修技术

    输电线路的状态检修主要分为线路状态监测和线路状态诊断两个部分。线路状态监测是指通过若干技术方法监测线路设备现时运行状况,探测、记录运行数据,并对运行数据进行科学分析。线路状态监测是做好状态检修工作的基础和关键。监测方式一般有在线监测及非在线监测两种。在线监测主要是指运用传感技术、光电子技术和计算机技术等借助相关科学仪器设备适时在线采集线路设备运行数据。非在线监测主要是通过人工观测、周期性巡视、预防性测试、小修等手段对设备实际运行情况进行巡查、测试等。在线监测和非在线监测两种手段配合起来能够有效跟踪线路设备运行情况,为监测线路状态提供准确、全面、可靠的原始数据。

       ①状态信息库的建立。输电线路状态检修需要建立状态信息库,输电线路地理信息系统(GIS)、输电线路生产管理信息系统(MIS)已在各地推广使用,线路的状态信息进入系统,可以实现对状态数据的管理,已成为日常工作中不可缺少的工具和得力助手。输电线路状态信息综合评估系统和整个供电企业的管理系统目前尚不成熟,所以状态评估和检修决策这部分工作要由人工来完成。状态评估每季度进行一次,汇总线路的状态数据,根据《架空输电线路设备评级管理办法》对线路进行评级,根据评级的结果有针对性地提出线路升级方案和下一年度的大修、改进项目。

       ②复杂大系统的可靠性评价。电力系统具有多个分项部门,对其进行完整的可靠性评估是关键,也是可靠性工程的重要组成部分。可靠性评估是根据设备的可靠性结构、寿命模型及试验信息,利用统计方法和手段对评价系统可靠性的性能指标给出估计的过程。由于系统复杂,其可靠性评估非常困难,主要原因是费用和试验组织等都存在不确定性,还不能进行大量的试验分析,只能借助单元试验相关数据信息对系统的可靠性进行评估。这种评估结果在某种程度上存在一定的片面性,但是对输电线路状态检修也仍然有一定的借鉴意义。

       ③故障严重性分析。对于故障和缺陷的评定大多是以人为主的。因为故障严重性的程度是确定设备是否退出运行的关键性指标,还需要进一步深入研究线路的故障严重性分类及其分析方法,同时建立故障分析的仿真模型,建立具有人工智能的判据库,才能够实现故障诊断和预测。

       ④积极开展带电作业。当前带电检修技术有了很大的进步,带电检修设备的技术逐步提高,如果实现部分元件的带电检修就可以提高线路运行的可用率,保证整个系统的可靠性。现在电力线路可以带电检修80%的任务,需要进一步开展带电作业工作的研究。

       ⑵带电作业技术

    在输电线路状态检修过程中,采用带电作业的方式具有重要的意义,一般带点作业的内容有接电缆终端引线、更换绝缘子及横担、接耐张线路引线、断耐张线路引线、接跌落式熔断器上引线、断跌落式熔断器上引线、接支接线路引线、断支接线路引线、修剪树枝清除异物、加装或拆除接触设备套管横担及附件等。带电作业是以严格的技术措施确保人身和设备的安全,对带电设施进行测试、检修作业的一种方法。技术措施主要是指在带电作业中,流过人体的电流、人身所受的电场强度确保在安全限度以下,保证在带电设备可能产生的最高电压下,人身所处的位置有足够的安全距离,使作业人员不致受任何伤害的危险,并且在作业中没有不舒适的感觉。

    ①地电位作业。地电位作业是指作业人员处于地电位,使用绝缘工具间接接触带电设备的作业方法。其最大特点是:作业人员可在带电设备周围进行操作,不占据设备原有的空间尺寸,适合相间距离和对地距离较小的35kV以下线路和设备;人体与接地体处于同一电位,所处位置电场强度不高,不需要采取电场保护措施;330kV及以上线路和设备由于静电感应严重,应采取电场保护措施。

    ②中间电位作业。中间电位作业是人员所处电位高于地电位低于导线电位,用较短的绝缘工具接触带电体的一种作业方法。作业人员通过两部分绝缘体分别与接地体和带电体隔开,两部分绝缘体起着限制流经人体电流的作用。组合间隙是中间电位作业一大特征。中间电位作业流经人体的电流略大于地电位作业,但不会超过数百微安,主要取决于组合间隙的绝缘击穿强度。在采用中间电位作业时,带电体对地电压由组合间隙承担,人体电位是一个悬浮电位,与带电体和接地体有电位差。在作业过程中应当注意以下3个问题:地面作业人员禁止直接用手向中间电位作业人员传递物品;当电压较高时,中间作业人员应穿屏蔽服;除了绝缘工具保持良好的绝缘性能外,组合间隙应比同电压等级的单间隙大20%左右。

    (李剑峰)