三 Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ ｚｉｄ。ｎｇｈｕａ １ １０ ｋＶ及以上大截面交联聚乙烯电缆在 敷设施工中面临的技术分析 （特变电工国际成套工程承包有限公司，乌鲁木齐８３００１１） 摘要：以１１０ ｋＶ及以上人截面交联聚乙烯电缆的敷设施工为研究对象，从高压电缆的内部结构分析入手，对当前该类型电缆在敷设施工 过程中存在的技术问题与相应的质量控制措施进行了较为详细的分析与阐述，并据此论证了在交联聚乙烯电缆敷设施工中对施工技术质量控制 工作重点关注的在延长电缆绝缘层正常使用寿命，乃至提升整个高压输配电站运行安全性与稳定性的过程中所起到的至关重要的作用与意义。 关键词：交联聚乙烯；电缆；敷设施工；质量控制；技术问题；绝缘层 ０引言 在全球经济一体化进程不断加快与现代经济社会建设突飞猛 进的作用下，高压输配电系统工程对于电缆的需求也日益明显。就 我国而言，以维吾尔自治区近几年石油石化大发展、西电东送 电源建设为例，如独山子千万吨炼油、百万吨乙烯项目中热电厂 联聚乙烯电缆，这种电缆一般来说主要应用在高压输配电系统的 电网建设工程中，在整个高压输配电系统中占据着电力传输中心 与交通枢纽的重要地位。然而目前在这部分交联聚乙烯的线路敷 设工程中，笔者认为还存在一定的技术问题，严重制约着交联聚乙 烯电缆特殊绝缘性能的实现，质量控制工作也始终无法跟上电力 电网建设工程的发展进度。笔者现从交联聚乙烯电缆在敷设施工 １１０ ｋＶＧＩＳ四回出线均采用了高压交联聚乙烯电缆，喀什地区的 过程中的温度以及机械性应力两方面对１１０ｋＶ及以上大截面交 下板地水电站２２０ ｋＶＧＩＳ出线同样采用了高压交联聚乙烯电缆， 联聚乙烯电缆在敷设施工中面临的技术问题及质量控制要点做详 对于一种新型的大截面交联聚乙烯式电缆的需求正在逐步增大， 细分析。 急需相关工作人员对其进行周密分析。 我们知道，交联聚乙烯作为具有良好绝缘性质的一种材料，其 （１）交联聚乙烯电缆敷设温度的技术问题与质量控制分析。我 们知道，交联聚乙烯的最主要绝缘材料是一种以交联聚乙烯为主 要材质的绝缘层，位于交联聚乙烯电缆内部结构第４层的护套同 绝缘性能的实现与交联聚乙烯在制造及工程敷设施工过程中的应 用技术与方式有着最为直接的关系。大量的实践研究结果表明，在 样是以高密度聚乙烯材质制成的。大量的实践研究结果表明，当交 交联聚乙烯电缆敷设施工过程中任何形式的施工温度过低、外力 联聚乙烯电缆在线路敷设过程中所处环境的温度过高时，交联聚 弯曲过度、敷设设计不当等因素都会严重影响并制约着整个电缆 乙烯材质会逐渐使得整个电缆的脆性与硬度同时增加，进而导致 绝缘性质的实现，并极有可能严重损害电缆绝缘层正常使用寿命 护套发生开裂现象，绝缘层也会因此发生线路损伤事故。笔者综合 的实现。再加上高压输配电变电站的电缆线路敷设路径本就比一 国内外１１０ｋＶ及以上大截面交联聚乙烯电缆的敷设经验发现，这 般送电线路更为复杂，因此，如何在系统工程敷设施工中解决交联 种类型电缆的最佳敷设温度应为５℃以上。与此同时，交联聚乙烯 聚乙烯电缆敷设所面临的各种技术问题，对其进行健全有效的质 电缆在敷设施工过程中还需要注意季节性变化给整个敷设温度带 量控制，已成为当前相关工作人员亟待解决的问题之一。 来的影响，在各方面条件均允许的基础上，尽量避免将交联聚乙烯 １ 高压电缆内部结构分析 在当前技术条件支持下，我国大部分高压输配电系统所应用 的交联聚乙烯电缆大多由铜导体、半导体带、挤出导体屏蔽层、交 联聚乙烯绝缘层、挤出屏蔽层、半导体带、铜丝编织层、铝波纹套 管、外护套以及石墨层共１０大部分组成。它们按照以上顺序，以铜 电缆的施工工期延长到冬季寒冷作业环境下，若不得已需要在冬 季作业，整个电缆敷设工程也必须采取适当的加温恒温措施，以使 整个敷设施工温度始终能够控制在５℃以上，据此确保聚乙烯绝 缘性能能得到最大限度的发挥与实现。 ｒ （２）交联聚乙烯电缆机械力效应的技术问题与质量控制分析。 经研究表明，１１０ｋＶ及以上大截面电缆在负荷电流变化作用下，由 导体为核心向外呈现环形扩散方式。笔者认为对高压电缆的内部 结构进行详细分析，能够在我们研究电缆敷设技术的工作中发挥 至关重要的作用。图１即为我国国产较为典型、应用较为广泛的交 联聚乙烯电缆内部结构构造图。 铜导体 导体温度变化而引起的电缆受热温膨胀与受冷温收缩在运动过程 中所产生的机械作用力是十分巨大的。在电网电力系统中将这种 机械作用力定义为热机械力。一般来说，热机械力与交联聚乙烯电 缆的热机械力线性膨胀系数、导体温度上升比重以及导体截面增 长趋势相比均呈现正相关比例关系。这也就意味着：一般形态的电 缆在热机械力作用下会发生一定程度的水平方向或垂直方向位 层 移，但这种唯一最终会被电缆所产生的摩擦力所制约。然而这一规 律并不适用于具有特殊性质的交联聚乙烯的电缆敷设施工。这种 电缆在正常运行状态下受到的热机械力较一般形态电缆而言要高 得多，电缆无论是从横向还是径向来看都有着更为明显的膨胀与 收缩，这就表示交联聚乙烯电缆在热机械力作用下发生的外力损 伤问题与损伤程度都比一般形态电缆要严重许多。据此，笔者认为 图１ 交联聚乙烯电缆内部结构构造图 要想从电缆敷设施工方面对交联聚乙烯电缆所面ｉｌｉｔｉ的问题进行处 理，需要从以下两个方面入手。 ２交联聚乙烯电缆在敷设施工中面临的技术问题及质量 控制分析 １）ｓ形电缆敷设方面。正如上文所述，大截面交联聚乙烯电缆 存负荷电流温度持续变化作用下发生的电缆热膨胀现象会使得整 本文所研究的交联聚乙烯电缆为１１０ ｋＶ及以上的大截面交 个敷设施工中产生的热机械力特别巨大。此时，若这种电缆采取直 Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ ｚｉｄｏｎｇｈｕａ 三 量 线形式的敷设方案，将会使整个电缆在缺乏横向气流或强迫冷却 机制保护作用下受到热机械力的作用，极易发生大面积或是局部 的电缆横向位移改变，对于整个电缆使用性能的实现而言都是特 别不利的。为此，笔者认为考虑到交联聚乙烯电缆对热膨胀作用的 径之一是从电缆附件进潮或进水，因此电缆附件的密封就显得十 分重要。潮气和水分进入电缆附件后，会从绝缘外铜丝屏蔽的间隙 或从导体的间隙渗入，危及电缆系统安全。因而在安装电缆附件时 应在干燥、洁净的环境下操作，中间接头的位置尽量选择在干燥地 吸收问题，我们在电缆敷设施工中需要尽量将敷设电缆安排为上 点，直埋敷设的中间接头必须加装防水外壳。 下弯曲的ｓ形形状，如图２所示。 ３结语 就我国而言，高压输配电系统当中的交联聚乙烯电缆，特别是 图２交联聚乙烯电缆的Ｓ形敷设施工示意图 １１０ｋＶ及以上属于高电压等级的交联聚乙烯电缆在研发与应用方 面的时间较短，所积累的经验也不够多，我国相关研究学者在交联 聚乙烯电缆的使用寿命与运行可靠性方面始终无法达成一致，这 如图所示， 代表的是由电缆弯曲的节距长度， 则代表着电 也正是当前这种电缆在敷设施工中问题频发的最根本原因。本文 缆弯曲的曲折幅度。笔者认为，在交联聚乙烯电缆的敷设施工工作 基于对１１０ｋＶ及以上大截面交联聚乙烯电缆在敷设施工中的技 中，在不影响电缆基本性能实现的基础上，尽量缩短 的长度与增 术问题分析，创新地提出了相应的质量控制措施，希望能为今后相 加 的幅度都能够使整个敷设电缆对热膨胀作用力的吸收能力得 关研究工作的开展提供意见与建议。驴 到较大提升，从而有效减少甚至避免电缆在热机械力作用下发生 的不同方位的位移改变。 ［参考文献］ ２）交联聚乙烯电缆径向膨胀方面。当交联聚乙烯电缆线路以 ［１］马丽婵，郑晓泉，谢安生．交联聚乙烯电缆中电树枝的研究现状Ｄ］． 直埋方式敷设并被金属性质固定工具固定时，电缆自身的径向膨 绝缘材料，２００７（５） 胀能力会受到地层岩石或是金属工具的制约，进而在电缆内部形 ［２］张树森．高压电缆输电线路在电力系统的应用［Ｊ］．吉林电力，２００８ 成相当强大的一股径向膨胀应力。在当前电缆敷设尤其是１１０ｋＶ （１） 及以上大截面交联聚乙烯电缆敷设的设计及施工工作中，这部分 ［３］张冬梅，李丹丹，盖钰．浅谈电力工程中电力电缆的敷设［Ｊ］．黑龙 江科技信息，２０１０（２） 金属性质固定工具的型号、规模大多交由电缆施工建设单位自行 ［４］伍义．２２０ ｋＶ交联聚乙烯高压电缆隧道敷设工程［Ｊ］．电线电缆， 采购与决定。因此，笔者认为对这部分内容的质量控制需要以金属 ２００９（２） 夹具为侧重点。采取弹性性能较好的橡胶垫或是带有弹簧结构的 ［５］王东海，王春宁，范玉军，吴长顺．排管敷设情况下电缆额定载流量 金属夹具来对电缆所产生的径向膨胀应力进行较好吸收。而对于 研究之一——载流量试验研究［Ｊ］．电线电缆，２００８（１） 采取直埋形式进行敷设施工的交联聚乙烯电缆来说，必须要确保 电缆直埋区域内回填土压实均匀，并将整个交联聚乙烯电缆的铝 制护套在直埋作用下的各部位所受力控制在较为平衡的状态，以 此确保整个电力应用系统在正常运行过程中，电缆表面不会因受 收稿日期：２０１卜１２—０５ 力不均而发生凹凸变形现象。 作者简介：（１９７９一），男，乌鲁木齐人，助理工程师，研究 （３）交联聚乙烯绝缘电缆的防潮防水。交联电缆进潮的主要路 方向：输变电工程。 （上接第２１页） 弧光传感器、过流检测与弧光检测的辅助单元以及保护主单元。 技术措施：第一，智能化的测量控制保护装置。其关键元件是微处 （１）弧光传感器。电弧光传感器是一种光感应器件，一般在开 理机，运用软件以及数字技术，在同样的硬件条件下，它能够实现 关柜内部的母线室进行安装，对出现故障时突然增强的光强进行 保护、控制、测量、通讯以及监视等各种基本功能。第二，在线实时 检测。 监测技术。它能够对开关柜内部母线联结位置的温度高低以及断 （２）过流检测与弧光检测的辅助单元。电弧光传感器传送的光 路器的机电特性实施在线实时监测。第三，对故障电弧的保护。该 信息通过弧光检测辅助单元进行收集，然后传送到主单元。过流 保护系统能在开关柜内部产生故障电弧时使断路器跳闸，从而起 动作产生的信息通过过流检测辅助单元来提供，成为保护动作的 到保护作用。 一个判断依据，从而确保电弧光保护系统的动作更加精准可靠。 （３）保护主单元。保护主单元是电弧光保护装置的关键，它对 ［参考文献］ 整个电弧光保护装置进行管理以及有效控制。保护主单元能够对 ［１］王玉梅，等．智能仪器在高压开关柜在线监测系统中的应用［Ｊ］．煤 短路电流检测信息以及电弧光传感器传送的信息进行接收，并对 矿机电，２００６（２） 相关数据进行处理、判断，一旦判定为电弧故障，就会发送跳闸指 ［２］张平．高压开关柜的发展与现状分析［Ｊ］．中国科技信息，２００７（２４） 令，从而使得进线断路器跳闸，也就是将进线电源切断。假如进线 断路器无法执行跳闸，此时就会开启断路器失效保护逻辑，发送跳 闸指令到上级断路器来切断电源。同时，保护主单元还可以通过过 流检测与弧光检测辅助单元传送的相关信息，对弧光故障点进行 判断并发出报警信号。 ４结语 收稿日期：２０１卜１２—２２ 作者简介：尹剑洋（１９７９一），男，江苏扬州人，工程师，研究方向：高 本文阐述了提高金属封闭高压开关柜智能化水平的３种相关 低压输配电成套设备。 机电信息２０１２年第６期总第３２４期２３
