海淀500kV电缆型式的选择

摘 要：本文介绍了海淀500kV送电工程的重要意义，并通过电缆型式的优缺点及应用业绩的对比，推荐了海淀500kV电缆的型式，为海淀500kV电缆型式的确定提供有力的理论基础。

关键词：充油电缆 交联聚乙烯 海淀500kV

一、 引言

随着人们对电能需求的增大，大城市用电量增加，负荷密度增大，需要采用更高输送能力的输电方式，500kV电缆输电系统作为目前国际上投入商业化运行的电压等级最高的电缆输电方式，是未来特大型城市电能输送至城市中心的主要形式，同时也是目前水电站电能送出的一种主要方式。

参照《华北电网“十二五”滚动规划设计》，“十二五”期间，根据华北500kV电网规划总体安排，北京地区电网结构配套实施相应调整。西部的昌平、门头沟、房山主要接受张家口及山西北部外送电力（沙岭子-张南-昌平二回、大同二厂-房山三回、蔚县电厂-门头沟二回、沙岭子-张南-门头沟二回），东部的安定接受托克托电厂的外送电力（托克托-浑源-安定两回），顺义接受蒙西外送电力（万全-顺义三回，北京东-顺义二回），增加房山-南蔡二回、安定-安次二回、房山-新城二回线路，提高北京电网与周边电网间的联系。北京电网“十二五”末将调整为昌平-城北、城北-顺义-朝阳、顺义-通州-朝阳、通州-安定、安定-兴都、兴都-房山、房山-门头沟、门头沟-海淀、海淀-昌平等9个分区供电。

二、 电缆型式的选择

世界上大部分国家发展XLPE电缆，500kV XLPE电缆以日本居多，而发展LDPE电缆的只有法国的SELEC公司。目前我国在220kV电压等级上常采用的是交联聚乙烯电缆和充油电缆，所以我们只对这两种进行比较、选择。

（一）充油电缆

充油电缆的结构特点是用低黏度的绝缘油充入电缆绝缘内部，并由供油设备供给一定的压力以消除绝缘内部产生气隙的可能性，因而可以取得高电位梯度，绝缘厚度小、外直径小、电容量大，主要应用于高电压、大容量的场合。

其优点如下：

1.可靠性高

由于电缆绝缘内部保持一定的压力，外界水分和空气不能从电缆本体或附件进入绝缘内部，因此，充油电缆只要油压正常，它的长期运行可靠性就不成问题。另外，充油电缆以合成绝缘油为主体的电缆绝缘在电场中有很高的稳定性，充油电缆即使出现外力损伤护套造成漏油或护套接地以及短时超负荷高温等异常现象，运行人员也可以根据油压指示异常和报警装置动作而及时采取措施进行处理，避免造成事故。如果漏油量不大可通过供油装置维持油压继续运行，待计划停电时再处理。

2.检测手段成熟

由于充油电缆绝缘处于一个密封系统内，所以当电缆线路敷设安装完成经交接试验合格投产后，不需进行预防性试验只需配合停电定期取油样化验。按运行规程，油样质量合格，电缆即可正常运行，即使油样化验不合格，也可经虑油等工艺处理后继续使用。

3.适用较高的电压等级

近年，国外出现了一种新绝缘结构的充油电缆，即PPLP结构，它用两层低损耗的木质纤维纸中间夹入一层聚丙烯薄膜构成复合绝缘纸，和普通的电缆绝缘纸相比，它具有很高的绝缘强度和很低的介质损耗，这种结构在500-800 k V的充油电缆中采用较多。

缺点如下：

1.施工难度大

由于充油电缆本体任何时候都不能离开压力箱和油管等设施，这样就大大增加了敷设施工的难度和复杂性。

油务（真空）工作是充油电缆施工中的重要组成部分。它是一个特殊的工种，有一整套的工艺要求，必须由受过专门训练的油务工作人员进行，还要添置一套油务（真空）装置和仪器。用于安装供油系统各项附属设备和进行真空注油等工作。

2.易燃性高

充油电缆用的绝缘油是可燃性液体，闪点低（一般低黏度的油闪点在140℃左右），比较容易着火。在隧道内敷设时需增设消防装置。

（二）交联聚乙烯电缆

交联电缆是“固态”绝缘的代表产品。聚乙烯树脂本身是一种常温下电性能极优的绝缘材料。用辐照或化学方法对它进行交联处理，使其分子由原来的线型结构变成网状立体结构，从而改善材料在高温下的电性能和机械性能，用这种材料作高压电缆的绝缘可以不用绝缘油之类的液体，是一种干式绝缘结构。

其优点如下：

1.优越的电气性能

交联聚乙烯作为电缆的绝缘介质，具有十分优越的电性能。耐压力、体积电阻率高，介质损以及电感率非常的小。

2.机械性能

交联聚乙烯有良好的耐热性和机械性能。

3.施工便利性

敷设安装方便，重量轻，易敷设。另外，由于交联电缆是干式绝缘结构不需敷设供油设备，这样给敷设和施工带来很大的方便。

其缺点如下：

1. 高电压等级的交联电缆发展欠成熟

高电压等级的交联电缆的开发、使用时间还不长，大约只有十几年的历史，无论在制造工艺上还是运行使用上的技术和经验远不如充油电缆成熟。其中最重要的根本性问题是对其长期运行可靠性和使用寿命的评价至今仍然没有取得一致的结论。同时对交联电缆接头和长期运行没有可行的监测试验手段。

2.交联聚乙烯的绝缘缺陷

交联聚乙烯作为一种绝缘介质，虽然在理论上具有十分优越的电气性能，但作为制成品的电缆，其性能受工艺过程的影响很大。从材料生产、处理到绝缘层（包括屏蔽层）挤塑的整个生产过程中。绝缘层内部难以避免出现杂质、水分和微孔，按目前的技术水平，只能尽量控制它们的数量和尺寸，更为不利的是电缆的电压等级越高，绝缘厚度越大，挤压后冷却收缩过程产生空隙的几率就越大，另外由于工艺原因，会造成内外半导电屏蔽层的界面不光滑或不均匀，这同样会影响电缆的性能。上述的绝缘缺陷不是局部性的，运行一定时间后，由于“树枝”老化现象，使整体绝缘下降，从而降低电缆的使用寿命。当然以上可靠性问题对所有挤塑绝缘的电缆（如高密度聚乙烯、乙炳橡胶等）都是存在的。只是由于高电压等级的交联电缆是其中最有代表性的产品，一般对它给予特别的关注。

三、 结论

根据上表可知，在技术上充油电缆和交联电缆都具备了满足500kV电压等级运行的条件。充油电缆的可靠性高，运行经验丰富，但因其结构限制受外界影响较多，辅助设施较多，建设和安装过程较复杂。交联电缆相比之下是较新的技术，运行时间短，经验少，电缆制作和安装对周围环境净化要求高，另外，目前还没有有效的监测试验手段，不过其优越的电气性能，突出的热性能和机械性能、良好的防火性，使它在近年敷设长度激增。随着制造工艺的改进和实际工程运行的考验（500kV交联电缆有近10年的使用业绩），超高压交联电缆的可靠性也逐步获得认同，越来越广泛地得到应用。。

因此，本研究推荐在海淀500kV电缆的型式为交联聚乙烯电缆，这种形式的电缆更适合城市化发展的要求。

参考文献：

[1]刘振亚 特高压电网。北京：中国经济出版社，2005。

[2]史传卿 电力电缆。北京，中国电力出版社，2004。

[3]张燕敏等 电工进网作业许可考试参考教材。北京：中国电力出版社，2007。

作者简介：

吴楠（1977-），男，工程师，毕业于北京交通大学，现就职于北京电力工程公司，从事电力电缆施工管理工作。

安明（1978-），女，工程师，毕业于华北电力大学，现就职于北京市电力公司，从事电力物资管理工作。

张重仁（1965-），男，助理工程师，毕业于华北电力大学，现就职于北京电力工程公司，从事电力电缆施工管理工作。