欧洲400 kV电缆运行情况综述

欧洲400 kV电缆运行情况综述

摘要:本文简要介绍了欧洲400 kV XLPE电缆的参数的结构、敷设及运行维护情况,对于国内500kV XLPE电缆的制做、敷设及运行维护有一定的借鉴意义。

关键词:欧洲电缆400 kV

欧洲主要的高电压等级:63 kV、90 kV、225 kV、380 kV、400 kV 等,欧洲一般将400～63kV定义为超高压、63～20 kV定义为高压、20～1 kV定义为中低压。在过去的几十年间欧洲主要国家的电力的需求量增长十分迅速。为缓解电力紧张问题,同时考虑到城市建设的空间占用、城市美化等因素,建设高电压,大容量电力电缆系统成为一种趋势。

1 电缆参数和结构

柏林已有的最高电力等级的电力电缆额定工作电压为400 kV,最大输送容量为1120MV A,热稳定电流为50 kA。该级别的高压电缆的传输功率明显超过了现有的地下自冷式高压电缆的电能输送能力。因此要求新建的电力电缆输电系统必须采取人工冷却措施,即对处于水管内的单芯电缆进行表面直接冷却。在经过环境方面的预算和测试以后,对冷却系统做了一些改进:不得使用化学或生物制剂对冷却水进行处理;石棉水泥管冷却设备不再用于新的冷却系统;选择冷却水温时,须确保地下水的温升不超过当地法律规定的限度。

丹麦在20世纪90年代敷设的400千伏电力电缆结构相对简单。导线为1200 m㎡的铝绞线,屏蔽线所用材料为铝。铝带置于最外层保护套的内壁,用于防止水的渗透。由于其电缆有一部分要穿越海湾,此部分铅护套代替铝带。电缆是通过最外层的PE护套来保护主绝缘。所用的电缆电流标称值为825A。为了保证主绝缘温度不致于过高,要求电缆外表面的最大运行温度不超过50 °C,由于电缆敷设过程中钻孔很深,因此实际运行中的连续负载一般不超过750安。

伦敦的大容量电力电缆由ABB公司将负责提供。其基本参数为:直径150 mm、总长度61 km的400 kV XLPE电缆(如图3所示)。该电缆被分为3段,每段长20 km,电缆的总重量达2440吨,敷设在直径为3 m的地下电缆隧道内,高压电缆和其中间接头已于2001年在德国曼海姆附近的ITH独立实验中心进行了长期试验,试验持续一年的时间,对电缆及中间接头进行各类复杂的测试,试验结果良好。ABB公司的高压电力电缆标准额定容量1600 MV A,电流2309 A。根据其设计的季节和优先运行原则,此电缆允许6 h的3700 A过负荷运行。与丹麦所用的交联聚乙烯电力电缆结构几乎一样。铜导线的横截面为2500 mm2,设计采用标准的圆形绞线密闭设计结构。采用辐射状层压护套来屏蔽外部干扰。层压护套由外层聚乙烯护套和涂有共聚物的铝带固定粘结而成。其预制端子和中间接头已接受严格的型式试验。电缆终端接头本体采用环氧树脂绝缘制成,侧面有两个硅橡胶应力锥套。高压电力电缆绝缘层的高压屏蔽采用硅橡胶预压锥形套。预压通过弹簧套实现,弹簧套有力的保证各层间均匀受压,以适应所有运行条件。这

种标准的实体接头已按照IEC840进行了试验,经受了冲击电压达 1 425 kV和2U0交流电压(460 kV)。交叉连接分段接头的交叉护套绝缘Cigre的建议进行了冲击电压试验,其单个对地电压为63 kV时,两个接头间的电压为125 kV。

相比于欧洲已经敷设的电缆,印度贾姆拉水电站采用的400kV充油电缆的导体截面积最小,其电缆生产厂家德国西门子公司坚持推荐630 mm2铜导体的截面。此截面是大多数超高压电力电缆制造厂家所推荐的优化尺寸,考虑了主绝缘介质的应力、处理和安装方面。

2 电缆的敷设

丹麦的400 kV电缆的敷设方法相对欧洲其它国家的电缆比较简单,只是将电缆置于沙地的沟槽中。先挖沟槽,然后用沙子进行回填,再用原土进行直填。每条回路中的3相电缆平行敷设,两相间水平距离为300 mm,若为双回,则两回路之间的水平距离为6 m。当直埋电缆需跨过河流、公路、铁路、其它电缆或城市其它管道时,则顺着线路方向进行钻孔或敷设管道处理,以此来保证电缆的敷设与日后的安全运行。当电缆穿越超过700 m宽的海湾时,在海底预先敷设好隔离海水的管道,电力电缆通过管道采用牵引法进行直接敷设。

英国和德国的400 kV、380 kV电缆的敷设就较为复杂一些,英国伦敦敷设的400 kV电缆线路隧道要途经郊区的小山地,在整个20 km

的距离中,设计值标高变化不超过2～3 m,隧道的地下深度最小为6 m,最大为24 m。

德国380 kV充油电力电缆的敷设于1991年冬季开始,它采用了露天电缆沟和电缆隧道结合的方式,其电缆系统附有冷却管,由于地下水的缘故,冷却管的标高相对较高,在管线的高点和低点设置必要的排水或排气装置。为了保证电缆沟基础有足够的强度,遇到基础条件较差的地段本工程采用0.5～1 m厚的碎石层作为‘软式’基础,并在四周包上工业纺织物,该基础位于电缆下方,在‘软式’基础和硬基础相接触的地段,采用钢筋混凝土承载板结构。

到目前为止,XLPE电力电缆已经成为高压电缆的主流产品,老式的充油电缆已经逐渐的被淘汰,但是德国380 kV充油电力电缆的敷设方法仍有一定借鉴意义。

3 电缆的维护

丹麦的2条400 kV电缆于2004年投入商业运行,第三条线路也已经在2004年下半年投入商业运行。由于电缆敷设过程中执行严格的设计标准,到目前为止,整条线路运行良好,电缆本体和其附件未出现过不良工况。

丹麦的电缆在运行过程,地面上用标示牌进行标示,提示地面施工

单位地下有电缆经过。由于有良好的社会基础,电缆敷设的位置预先通过市政进行过测量标注,第三方很容易就可取得地下电缆的准确位置。当电缆和其他电缆出现交叉敷设时,通常用管道对400 kV电缆进行保护。

在英国伦敦敷设的400kV电力电缆系统中,增加了光纤分量,以便用于电缆运行温度的测量、控制和相关信息通信。通过7个通风井的气流控制来实现电缆隧道内的温度控制,而气流控制则通过光纤传感器信号的反馈进行自动调节。每个通风井中安装的可变速通风机都是双向可逆的。

在电缆制造厂家提供的最新的电缆接头设计中增加了传感器,利用其高强的灵敏度可省去部分测量工作。传感器通过光纤电缆和一个耦合装置与监视系统连接,以便显示数据和进行故障诊断。

参考文献

[1] 陈沛云.高压、超高压交联电缆的发展及应用[J].高电压技术,2001(S1).