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高压附件--国外附件技术动向
2017-04-11 公司新闻

户外终端头
  户外终端又是终端中的绝大部分,因此可以说,户外终端是最大数量附件。户外终端从应用初期起就选用预制增强元件,即用乙丙橡胶或硅橡胶制作成应力锥,套到处理好的电缆表面上。这种结构是充油电缆环氧增强式结构的延伸。之后安装瓷套,并把尾管固定,从瓷套顶部灌入硅油(日本)或高粘度聚异丁烯油(欧洲有些国家),为了解决负载变化、气温变化而带来的油热胀冷缩问题,在瓷套顶部高压屏蔽帽区域留有气隙,由它来调节油位高低。由于油没有进行去气处理,加上顶部气隙存在,势必降低内绝缘击穿强度,为此橡胶增强应力锥不能在瓷套内部抬得过高,否则会导致终端内绝缘击穿。应力锥位置太低造成瓷套内、外绝缘配合不当,瓷套表面电场极不均匀,集中在接地屏蔽处,因此外绝缘滑闪电压明显下降。为了提高终端内绝缘沿电缆表面放电水平,日本在154~220kV终端中也采用了在增强绝缘外部套以环氧元件,用弹簧对增强件施压,把它顶在环氧件内侧,从而增加增强件对电缆绝缘表面的压力,增加沿电缆表面击穿电场强度。为了改善瓷套表面滑闪电压,满足电性要求,在七十年代末开发275kV终端时,把充油电缆电容锥式终端结构移至交联电缆上,直到现在275kV及500kV交联电缆终端仍较多使用这种结构。由于交联聚乙烯绝缘膨胀系数十倍于金属,在电缆与预制电容锥之间必须要有缓冲层,不至于电缆膨胀时把预制电容锥胀裂。同时套管中也应充以去气油,并处于正压力状态下。八十年代末,为了使橡胶增强元件(应力锥)用于超高压终端,套管中绝缘油采取去气处理,并用压力箱使终端处于正压力状态,由它补充成吸收由于热胀冷缩而造成终端油不足与过剩。这样应力锥可以在瓷套中抬高到所需要的位置,改善了瓷套沿面场强,大大提高滑闪电压。古河公司把橡胶增强件终端应用到420kV户外终端[。荷兰275~420kV户外终端也采用增强式结构。其他公司也采用类似结构。在欧洲一些公司,用一种复合绝缘套管取代瓷套作为外绝缘的隔离件是户外终端另一种动向,该绝缘套管内芯是玻璃纤维增强的环氧管,外面用防大气污染的硅橡胶伞裙粘住。与瓷套相比较,它重量轻,易操作,不脆,因而不易损坏。硅橡胶有良好的耐水、耐脏性,并且能防止紫外线及臭氧老化,好的耐漏痕性,在同样的重污染条件下,它的交流爬电滑闪电压比瓷套高30%。
变压器象鼻式终端
  GIS终端(即电缆插入全封闭变电站用终端)与电缆插入变压器的象鼻子终端结构类似,在此一起加以叙述。这二种终端因为外面均有接地外壳,它的电场分布与户外终端大不相同,电缆集中在高压屏蔽处,而不是像户外终端那样集中在接地屏蔽处,沿套管表面的电场分布要比户外终端好得多。因此不论是110~154kV级,还是275~400kV级,均可采用橡胶增强式结构,二者一般采用环氧套管作为油气或电缆油与变压器油隔离件。除了橡胶增强件结构外,有的公司为了使环氧套管表面电场更均匀,在275~500kV级仍然使用油浸电容锥式结构。这二种终端的套管长度远小于户外终端,因此内绝缘的要求比户外终端要求要高,一般均要油充满整个套管,并由压力箱或重力供油箱对终端进行供油。对于275kV~500kV电压等级,通常对油还需要进行去气处理。这样的工艺给施工及运行带来很大麻烦,九十年代中期随着275kV级预制接头大量应用,因此很多公司利用接头技术分别试制出干式GIS终端头,并加以应用。 3. 连接头与绝缘连接头 
  七十年代开发的连接头是用自粘带绕包方法,它在绕包的绝缘带之间以及绝缘带与半导电带之间有间隙,随着电压等级提高,允许的气泡直径越来越小,为了在154kV系统下工作而不发生局放,气泡直径必须小于150μm,这对于乙丙橡胶自粘带不可能做到,因而自粘带绕包接头不宜用于110~154kV级系统中,我国初期引进的110kV级系统连接头多次发生击穿证实了这一点。基于以上原因,八十年代开发了模塑接头。为了减小带子厚度,采用可交联的PE带子绕包到连接的电缆上,之后加热、加压使PE带子交联形成整体,做成模塑接头。可是这种接头仍然不能避免气泡,且施工环境要求严格,如果绕包周围环带不净化,PE带子很容易吸尘,杂质带入连接头中,造成连接头的缺陷。加上交联温度及时间必须控制操作好,否则也会造成交联度不足而恶化连接头性能。我国八十年代中期模塑接头多次事故充分表明它只能停留在110kV级。尽管欧洲一些公司用模塑法制作了400kV级连接头,但他们也认为这不是方向。对275kV级及以上的更高电压系统,外界杂质颗粒必须在100μm以下,日本首先致力于开发性能更好的模铸连接头(EMJ)。  
  制作工艺为:现场对二根电缆剥去外半导电层后,对绝缘表面进行光滑处理,当电缆导体采用压接连接后,在连接处套上注塑模,现场用小型挤塑机把干净电缆料注入,冷却后用X射线检查,确认没有缺陷后进行交联工艺。这种接头关键工艺是挤塑与交联。而影响EMJ质量最关键的因素是杂质、电缆内半导电表面及绝缘表面凸出缺陷和气孔。因此日本进行一系列工艺研究,包括接头制作环境条件改善、表面处理方法、杂质的检测以及挤塑硫化工艺的改进,使增强绝缘尽量减少热应力。从1989年第一回长线路开始应用EMJ后,直到九十年代中期,这种接头在这阶段占据了主导地位,线路中应用大约有1000多个这种接头。但这种接头制作周期长,日本报道一回路3只接头需制作一个月;且现场必须要有严格工艺控制,这就使EMJ应用难以推广到较低电压等级(110~154kV),同时在超高压长线路安装敷设要快情况下应用也带来困难,因此预制接头(PJ)也就应运而生。它不仅与EMJ有相同的性能,而且安装时间短(日本报道仅为制作EMJ一半时间),预制件在工厂内通过例行试验,性能有保证,也不需要熟练的安装技术工。目前世界各国均在竞相开发PJ,从结构上看,它分为整体预制件及环氧、橡胶应力锥三件分体式二种结构。从使用材料角度看,整体预制件又可分为乙丙橡胶(EPR)与硅橡胶二种。为方便安装,各公司又从不同角度开发不同结构预制件,下面分别加以介绍。⑴ 环氧 乙丙橡胶应力锥三分体式预制接头 
  日本依据他们制作户外终端的技术开发了这种结构。电缆二端按设计长度切割绝缘屏蔽、绝缘,并对绝缘表面、绝缘屏蔽表面加以处理,分别套上橡胶应力锥,在被连接的一端电缆同时套入预制环氧,对二段电缆导体进行压接,之后把环氧件居中,再把橡胶应力锥移至规定位置,并用弹簧加压,使橡胶应力锥与环氧及电缆表面保持稳定压力。这种结构至九十年代中期已开始大量应用于275kV长线路中。日本古河公司在丹麦420kV线路中也使用了这种接头,正在开发500kV级预制接头。韩国及澳大利亚也有类似的预制连接头。这种接头结构复杂,需要多种材料组合而成,但是橡胶预制件结构小,因此不需要大的注橡机。 
  ⑵ 整体橡胶预制件 
  这种预制件可以用乙丙橡胶也可用硅橡胶制作。它是把高压屏蔽、应力锥屏蔽同时注橡在整体橡胶件中。安装时,一根电缆的金属护套或综合护层要剥切二倍接头长度,另一根电缆按图纸剥切电缆护套及绝缘屏蔽,待二段电缆处理完毕后,把整体预制件套在剥去护套较长的一段电缆上,对二根电缆导体进行压接,之后再把预制件移至居中,处理接地屏蔽及外护套即可。意大利pirelli公司在八十年代后期首先把整体预制件接头应用于中国,之后美国Elasmold公司、Alcatel公司的子公司Euromold以及瑞士也分别在中国使用这种结构的预制件。这种预制接头价格便宜,安装简便,但是预制件在绝缘屏蔽上来回拖曳容易造成损伤且会带来新的污染,有可能影响性能,因此又有新的整体预制式结构开发。 
  ⑶ click-fit预制式接头 
  由荷兰NKF公司开发,它的结构与传统预制式结构基本相同,仅是导体连接采用不可拆卸的插接,阻止电缆导体与绝缘之间相对滑移,解决热机械应力问题。这种结构预制件不需要在电缆上拖曳,避免带来新污染源。NKF在介绍该产品时说,这种接头可在工厂内与二盘电缆相连接后做出厂试验,之后拔出,电缆及附件分别固定、包装好运到工地,在现场直接插入该接头,现场制作接头只需半天时间。 
  ⑷ 大扩径紧凑型整体预制接头 
  住友、古河公司为了改善传统整体预制接头的弱点,开发了大扩径整体预制接头。被连接的二根电缆不需要剥去较长的护套,在现场或在工厂内,预制件扩径达到150%以上,二段电缆处理好后,若现场扩径,把预制件扩径到超过电缆外护套直径,套在任意一段电缆上,对导体进行压接,之后把预制件移至中间,拔去扩径套,调整预制件到规定位置,处理绝缘外屏蔽及保护外壳即完成接头制作。这种接头已用于110kV级,正在使用到220kV级。 
  ⑸ 现场浇铸液态硅橡胶式整体接头 
  德国西门子公司认为预制件扩大到420~500kV级必然导致接头体积过大,给制造无气泡预制件工艺及安装工艺带来困难,因此它们分别在工厂内先制作一个高压屏蔽、二个应力锥硅橡胶预制件,在现场处理好电缆绝缘表面、导体压接后,把三个预制件移到规定的位置,外面装置浇铸模,之后浇铸液态硅橡胶(与三个预制件为同质材料),它能与三个预制件很好粘合而成整体预制件,同时利用交联收缩而对电缆表面形成一个均匀面压,得到良好的电性,。这种接头已完成420kV型式试验,从1995年8月开始进行一年预鉴定试验。 
  ⑹ BMJ接头 
  日本三菱电缆公司针对模铸接头性能优良,缺点是制作时间太长的特点,开发出大块模铸形接头(Block Molded Joint)。原先现场模铸形状的增强绝缘由工厂预制,增强绝缘中有高压屏蔽电极,在现场对被连接的二段电缆处理完毕后,把预制可交联的大块增强绝缘放在一段电缆上,待导体压接后,把该增强绝缘放在中间,之后套上模具,加热、加压,使该绝缘与电缆表面粘合成一体,尤如EMJ一样。三菱电缆公司在66kV接头样品上取其交界面,从事官能基团、结晶度、密度、X射线分析、性能与EMJ相当。该工艺关键是交界面气泡如何排除问题,三菱公司在导体连接区域设置气泡从导体中逸出方法,该接头已完成275kV型式试验及预鉴定试验。除了上述各种终端与接头外,还有其它型式的附件,例如Alcatel公司终端中不充油,而充SF6气体;德国FG公司开发220kV连接盒时,用三个橡胶预制件,而不是整体预制件……。

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