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新型预制绕包电缆中间接头结构设计方案1重合闸击穿故障可能性原因分析

交联聚乙烯绝缘电缆运行时的最高额定工作温度为90℃,在发生停电事故或线路检修时,电缆冷却散热。由于绝缘材料都有热胀冷缩现象,而且交联聚乙烯的膨胀系数较大,为1.3×10-4/℃。试验表明,中、低压交联电缆直径膨胀为2%～4%。对于电缆接头的复合界面,由于界面两侧绝缘材料膨胀系数的差异,自由收缩的结果不尽相同,在发生电力系统停电故障或者检修时,电缆失电后开始降温收缩,当附加绝缘的收缩小于交联聚乙烯时,由于交联聚乙烯属于非极性材料,难于与其他材料粘接成整体,造成界面应力松弛,复合界面将被破坏处于不稳定状态,电缆接头复合界面如图1所示。在重合闸时,相当于施加于电缆线路上一个陡波,空载架空线路合闸产生2倍过电压,重合闸产生近3倍过电压,就可能造成电缆接头的击穿。

3.2电缆中间接头进水可能原因分析

电缆中间接头进水是电缆接头发生故障的另外一个原因,电缆中间接头内部的进水通道主要有两种:一是由外部水渗入电缆中间接头内部,沿电缆主绝缘和电缆中间接头之间的界面向内延伸,而且电缆的温度变化会同时导致水汽在电缆接头上冷凝,水汽易从复合界面进入到接头中。从而进一步加深电缆接头被击穿的隐患;另一种是电缆线芯中的水在电缆运行后,沿电缆主绝缘和中间接头之间的界面向外延伸。电缆线芯进水后,由于水的渗透性、扩散性极强,电缆中间接头内的水会纵向往外扩散渗透,主要经过导体连接管、内半导电屏蔽层、主绝缘体、外半导电屏蔽层与接地金属屏蔽层。在高压的作用下,电缆接头内带杂质的水很容易使接头产生沿面放电及闪络放电现象而击穿。同时,水在电场作用下,具有一定的导电性,电压越高,水分越多,其导电性越强。如此,电缆中间接头每个结构部分通过水分而连接起来,致使运行导体与地接通而放电击穿的情况出现。这些击穿事故是现有的配网电缆接头材料和设计无法避免的。

3.3新型预制绕包式电缆中间接头结构研究

基于这些故障的可能原因可以发现冷缩型或预制型中间接头与电缆绝缘及导体接管之间是个复合界面,而此复合界面平时运行时由硅脂填充而处于一个稳定状态,而当电缆断电失温后整个复合界面将失去原有的稳定状态,此时复合界面可能成为一个故障的隐患。而绕包中间接头由带材组成。整个绕包式电缆中间接头与电缆绝缘及导体之间的界面都由带材紧密包裹,多层带材的组合使整个电缆中间接头本身具有优越的回弹性,使电缆中间接头始终紧密地贴合在电缆绝缘及导体接管的表面,即使电缆断电失温收缩,通电升温膨胀,绕包式电缆中间接头都能很好地贴合电缆交联聚乙烯绝缘并始终保持一定的紧握力,因此绕包式电缆中间接头在停电检修后重合闸后没有击穿的现象。

预制/冷缩电缆中间接头是通过高压屏蔽电极覆盖中间连接管,并通过半导电带填充电缆绝缘与接管之间的间隙,电缆处理如图2所示。电缆长期运行后,绝缘会有一定的回缩,这时电缆绝缘和连接管之间就会产生间隙,从而形成一个进水通道。对于绕包式电缆中间接头来说,由于绕包式电缆中间接头有反应力锥结构及绝缘外部增绕带材稳定的抱紧力,半导电带直接覆盖电缆导体屏蔽和中间连接管,因此绕包式电缆中间接头具有较好的线芯防水能力。

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