电缆绝缘厚度(DOC).doc

电缆绝缘厚度(DOC)对于高压XLPE电缆绝缘厚度0 序言高压XLPE电缆绝缘层的必需厚度，将是保障电缆绝缘经受各样可能过电压作用下能靠谱运转的基础但是，过于守旧的绝缘厚度，使电缆成本增添、电缆外径增大、电缆载流能力降低以及在限重条件下致使每盘电缆长度减少进而惹起工程中电缆接头增加在XLPE电缆一致标准中含有绝缘厚度的规定，从有助于技术性能完美、保证产质量量和切合使用要求等方面来看明显是有踊跃意义的，但在我国加入WTO后，高压电缆的国内外产品准入市场主要以IEC标准作为准则在外国高压XLPE电缆绝缘广泛较薄，而国内制造厂有能力想法改进工艺、提升质量来改良原有影响绝缘厚度因素的状况下，假如国内仍千篇一律地履行原厚度标准，必然使好多公司失掉参加国际公正竞争的时机为此，特撰本文提出建议，希望有助妥当解决矛盾1 电缆绝缘厚度的设计方法电缆绝缘层厚度△i是鉴于在其预期使用寿命内能安全蒙受各样可能电压条件来确立的，一般按工频电压、冲击电压两者均知足要求来计算我国以及日本、[1～3]英国、德国和韩国等对高压单芯电缆绝缘厚度确实定均采纳下式（1）、（2）计算结果中择取较大值的方法1）△ i=BIL×k1×k2×k3/ELimp（2）式中,ELac为切合韦伯散布的工频击穿电压（均匀击穿强度）的最低值 ,kV/mm;ELimp为切合韦伯散布的冲击击穿电压（均匀击穿强度）的最低值， kV/mm;K1、k1分别为工频、冲击电压相应的老化系数； K2、k2分别为工频、冲击电压相应的温度系数；K3、k3分别为工频、冲击电压相应的裕度系数； Um为系统额定电压，kV；BIL为系统雷电冲击耐压水平， kV。

/部分国家对110kV以上XLPE电缆的△i计算值、实选值及其有关参数择取值见表1明显，一定正确的制定重点性参数和其余有关参数 K1～K3、k1～k3，以使△i 的择取能知足长久靠谱安全运转的要求表1高压XLPE电缆△i计算值、实选值及其有关参数择取值△i计算值ELacLimpm△i实选/mm1K2K312k3国别U/kVBIL//kV值/mm/kV?mm-1/kV?mm-1Kkk工频冲击5001425日本[2]2724.324.540802.31.21.11.01.251.15001550德国[13]3029.429.330802.121.251.151.11.251.12751050日本[1]2726.926.730604.01.11.11.11.251.1154750日本[1]2322.822.820504.01.11.11.11.251.12201050中国*2724.626.525604.01.11.11.11.251.12201050中国**2617.420.630702.691.21.11.01.251.1* 郑州电缆厂；**山东电缆厂，缆芯截面为800mm2为了有助于认识这些参数的意义，不如经过认识日本研制 500kVXLPE电缆时确立△i的做法，以资借鉴启示。

1.1 ELac、ELimp确实定方式[1,2]电缆的绝缘击穿分别性往常以韦伯（ Weibull）散布表征，XLPE电缆在电场强度为E时绝缘被击穿的概率为（3）式中,EL为地点参数；E0为尺寸参数；M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为有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 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与均匀场强Emean之分Emax=U/[rln(R/r)］Emean=U/△i式中，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电缆如充油电缆相同的方式取 Emax表征在法国，对400kVXLPE电缆，绝缘厚度按工频Emaxac=16kV/mm来确立；若截面为1200mm2以下时按冲击Emaximp=85kV/mm来确立；大截面则按工频最小Emaxac=7kV/mm来限制绝缘厚度此外，因为XLPE电缆绝缘短处（如杂质等）拥有随机散布性，所以，电缆绝缘击穿实质不必定始于 Emax，因此认为以Emean表征更加合理。

日本、德国、英国、韩国等就采纳此方式别的，试验显示，Emax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较简洁适合[2] 以包括薄绝缘层试样等测试方式确立击穿场强日本研制500kVXLPE电缆时，在改良绝缘短处（杂质、半导电层崛起等）的生产工艺及其质量监控方面比过去 275kVXLPE电缆的制造有了明显的进步进行绝缘设计时，曾按 500kVXLPE电缆工艺条件制备了一批比预期绝缘厚度（ 25～30mm）薄些（6、9、15mm）的试样1）以绝缘层较薄的样品进行测试获得反应绝缘特征的基础数据 以绝缘厚度为6mm的样品40个在室温下测试其击穿场强值整理出按F(x%)的韦伯分布曲线获得最低击穿场强ELackV/mm、ac、oac，Limp=57m=1.4E=15kV/mmE=112kV/mm、m=1.8、E=35kV/mm（电缆样品条件d、D分别为16.7impoimpmm、28.7mm）；并依据式（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强值，察明△i影响Emean的变化状况，结果概括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500kVXLPE电缆实质尺寸（△i为27～30mm，截面为2500mm2，d、D分别为61.2、120.2mm，长为20m）算出此时的V值由式（3）、（4）可计算出此时的EoackV/mm、oimp=4.7kV/mm当△i为27mm=1.1E时，由式（5）、（6）有ELac、Limp=85.6kV/mm；若取△i为3=43.1kV/mmE0mm时，ELac=42.2kV/mm、ELimp=84kV/mm实质择取ELac=40kV/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考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实质上，△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%）=44.2kV/mm，施加的工频电压应为1195（44.2×27）kV；Fimp（63.2%）=90.3kV/mm，施加的冲击电压应为2440（90.3×27）kV。

由试验结果,击穿概率均小于 63.2%获考证1.2 其余参数确立方式 老化系数(1)工频老化系数K1XLPE电缆长久运转的老化特征往常以以下关系式表达Ent=常数 （7）式中，E为击穿电压；t为击穿时间；n为寿命指数电缆的工频老化系数 K1可按电缆有效使用寿命（年）与施加 EL的时间（1h）之比并引入n求得(8)60年月，国际大电网会议（ CIGRE）有Kreuger、Oudin先后就XLPE电缆鉴于抽样存在微孔的长久试验，提出n应取9较安全[2,4]若按使用寿命为30年，则K1=4日本等国家过去多按此方法设计 [1]90年月初，日本的研究进展对 n值进行了从头评估，认为长久运转中电缆处于较低场强范围，可同意 n值达到20左右；跟着工艺进步，已不存在影响绝缘特征的微孔；还查明XLPE绝缘交联时残余的细小水分（约100μL/L）不影响老化特征经过约1年的施加电压下老化特征试验，证明n＞15可行所以，对500 kVXLPE电缆的设计开始采纳 n=15[2,4]超高压XLPE电缆设计中，韩国、英国现也取n=15，但英国对含有电缆附件的状况取n=12而德国在已取n=12基础上，对500kVXLPE电缆确立n=17，并依据使用寿命为40年计算[3]。

2）冲击老化系数k1考虑到雷电过电压重复作用惹起的老化，一般取 k1=1.1但日本在进行 500 kVXLPE电缆设计时，既剖析了过去计入一些影响k1的因素不需考虑，又进行了频频冲击以及工频叠加冲击等试验， 得出完整不需计入冲击老化系数的结论即取 k1=1 温度系数K2、k2考虑电缆运转温度比室温高，而绝缘击穿电压在高温下比常温时低， 往常计入温度系数K2一般不小于1.1，k2一般不小于1.25日本曾对6 mm厚XLPE绝缘电缆在室温与高温下测试其工频击穿电压值的差异性，获得 90℃与室温，K2达1.17；230℃与室温，K2为1.2所以，500kVXLPE电缆设计取K2=1.2[2]日本90年月报道XLPE电缆室温与90℃下击穿电压差异，所显示的温度系数与绝缘厚度有关系如△i为6～7mm时，K2=1.05；△i为19～27mm时，[4]K2=1.12又△i分别为2.5、9、13 mm时，K2相应为1.33、1.17、1.29 裕度系数一般多取1.1德国对新开发的 500 kVXLPE电缆取K3=1.15，也许有其偏安全的考虑。