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直流电线电缆绝缘材料的介绍

发布时间:2014-09-24

  两端直流输电系统或者多端直流输电系统中,换流站之间的电能传输,可采用架空线路、电线电缆线路和架空—电线电缆混合线路这3种线路类型。国内基于晶闸管的相控换流器高压直流输电(Lcc-HVDC)多用于大容量、长距离、点对点输电,两端换流站均远离城市中心,电压等级均在500kv及以上,两端都采用架空线路连接,没有用直流电线电缆。基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDc),国内也称为柔性直流(简称柔直),非常适用于向海岛供电、城市负荷中心增容、风电并网等,多采用直流电线电缆线路连接两端或者多端换流站。特别是城市直流配电系统的发展,柔直电线电缆线路是必不可少的设备,也有在跨海输电工程中采用电线电缆—架空混合线路连接,不失为一种经济的选择。
  直流电线电缆及其连接件(终端和接头)的电压范围分类,按照绝缘厚度、参照交流挤出绝缘电线电缆的IEc标准,可以分为低压(30kv及以下)、中压(30kv以上到10kv)、高压(150kv以上到250kv)、超高压(250kv以上到500kv)和特高压(500kv以上)。
  从直流电线电缆制造工艺来分类,主要有绕包绝缘电线电缆和挤包绝缘电线电缆2类。绕包绝缘电线电缆是采用专门的电线电缆纸带绕包在导体及其屏蔽外面,再使用绝缘油浸渍纸绝缘,消除纸带之间的空气隙。这种电线电缆又分黏性浸渍纸绝缘和充油纸绝缘2种类型电线电缆。黏性浸渍纸绝缘电线电缆可以制造中压、高压直流电线电缆,超高压、特高压要采用充油电线电缆的结构形式。
  挤包绝缘电线电缆是采用塑料或橡皮,使用橡塑挤出机,将高分子材料挤包在导体及其屏蔽外面。塑料采用最多的是交联聚乙烯(XLPE),可以用来制造低压、中压、高压、超高压电线电缆;橡皮主要是采用乙丙橡胶,制造低压直流电线电缆,用于轨道交通机车内等弯曲半径较小的地方。

  绕包纸绝缘电线电缆结构非常适合用于直流输电,其电场分布按电阻率呈正比分布,正好纸部分电阻大而承受的电压高,油隙部分电阻小而承受的电压低,物尽其用,且空间电荷积累不明显。但电线电缆纸需采用上好的木材制造,消耗森林资源,绝缘油容易污染环境,因此,这种电线电缆不益于环保,国内几乎没有电线电缆厂家生产了。
  在当今世界范围内,中压、高压和超高压柔直挤包绝缘电线电缆均采用高聚物XLPE作为绝缘材料。
  Lcc-HVDc的潮流变换需要改变极性,因此,相控换流器(Lcc)电线电缆需要在绝缘上增加极性反转试验;而VSC-HVDc改变潮流不需要变换极性,故不需要进行极性反转试验。所以,柔直挤包绝缘电线电缆是发展方向。最近十几年发展起来的柔直输电中几乎都是采用挤包绝缘电线电缆。这种柔直电线电缆最先由ABB公司所属的电线电缆厂在几乎看不到市场前景的情况下研发出来,它们已在20多个工程中运用,有相当的运行业绩。世界上知名的电线电缆公司以及日本、韩国的企业都在研发这种技术和产品。最近半年,因为大连和厦门±320kv两端柔直工程、舟山±200kv五端柔直工程和南澳±160kv三端柔直工程的驱动,已经有五家国内电线电缆公司正在研发电线电缆。全球只有一家公司供应柔直电线电缆绝缘料,而且工作温度只有70℃。与运行温度为90℃的绝缘料相比,使用此柔直电流绝缘料制造的电线电缆,其输送容量较低。国内五家电线电缆公司均采用这种70℃绝缘料试制±200kv柔直电线电缆并套用到±16v上去。由于国内工程的工期急需,电线电缆还没有全部完成型式试验和1的预鉴定试验,就已被招标采购,选用到工程上。
  国内尚无厂家供应柔直电线电缆绝缘料,世界上高载流量的90℃绝缘料也无商品供货;电线电缆结构尺寸的设计理论缺乏,消除绝缘中空间电荷积累的制造工艺技术还需要研究;电线电缆连接件的材料和设计理论都急待解决;电线电缆系统的试验验证技术,比如试验终端等迫切需要解决。

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