[发明专利]交联聚乙烯电缆交流线路改为直流运行的技术判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆线路运行技术领域，具体涉及一种交联聚乙烯电缆交流线 路改为直流运行的技术判定方法。

背景技术

直流输电相比于交流输电有许多优点：1)输送效率高，线路损失小。2) 调节电流和改变功率传递方向方便。3)直流线路用线少，投资费用低，对长距 离输电比交流省钱。4)直流电缆的长度不受电容电流的限制，对过海峡、向海 岛输电较为有利。5)直流输电线可作为两种电网的联接线，甚至两种电网的频 率不同时也可应用，它还能降低主干线与电网之间的短路电流。6)直流线路的 电晕无线电干扰小。

近年来，随着所涉及的关键技术问题得以解决，直流输电在全球电力系统 中获得大力发展，直流电缆线路的投运数量不断增加。国内已建成并投运特高 电压等级直流架空输电线路，尚没有直流电缆线路的运行经验。但在一些长距 离电能传输、过江、跨海等应用场合，已有直流电缆线路的实际需求被提上议 事日程。在一些特定情况下，如三相交流电缆线路中的一相损坏，或希望对现 有交流电缆系统进行增容时，运行单位也在考虑将现役交流电缆线路改为在直 流电压下运行。

根据国际大电网研究委员会(CIGRE)2007年工作报告《Upgrading and  Uprating of Existing Cable Systems》，对一条现役的传输电缆系统，将其运行电压 和电流从交流变为直流，是提升其性能的一种可能途径。

通常情况下，当采用直流运行时电力电缆的传输容量相比交流会有所增加。 主要原因是：1)直流电缆中没有感应损耗，因此相比于交流，允许额定传输电 流更高。2)直流电缆没有容性充电电流，理论上传输距离可以无限长。3)直 流电缆系统的平均电场强度允许值通常比交流电缆系统的高。

从交流运行变为直流运行是否可行取决于多个方面，但至少需要考虑以下3 条：1)现役电缆系统及附件是否适合直流运行；2)传输的有功能量是否有所 增加；3)就系统性能及环境方面考虑是否有好处。

截至目前，交流电缆系统在直流电压下运行的相关经验非常有限，而将已 在交流电压下运行过一段时间的交联聚乙烯(XLPE)交流电缆系统改为直流电 压运行的相关文献报导几乎没有。一般来说，电缆系统如果要在直流电压下运 行，其绝缘必须事先经过专门的设计。因为电缆在直流电压作用下，与在交流 电压作用下的绝缘特性显著不同，而常用的交流电缆系统通常并非是按照承受 直流电压来设计的，对聚合物绝缘电缆系统尤其如此。实际上，由于交联聚乙 烯材料中存在的空间电荷问题，在很长的一段时间内，它被认为是不能用于直 流电缆绝缘的，而现在的直流交联聚乙烯电缆料均已通过掺杂专门的添加剂等 手段进行了改性，以解决空间电荷的影响问题。

CIGRE 2003年工作报告《Recommendations for testing DC extruded cable  systems for power transmission at a rated voltage up to 250kV》中推荐了对额定电 压等级为250kV及以下电力传输直流挤出电缆系统进行性能测试的试验方法， 可借鉴用于对直流电缆进行工作电压设计，但它针对的是专门为直流运行而设 计的电缆线路，且用于在确定的设计运行电压下考核电缆线路是否能够满足要 求；文献《Development of 500kV DC PPLP-insulated oil-filled submarine cable》 能提供较多的绝缘设计经验，但它的研究对象是聚丙烯层压纸复合绝缘(PPLP) 充油电缆，且描述的是在预期工作电压下的绝缘厚度设计过程；IEC 60287是业 界确定电缆线路长期额定载流量的世界公认标准，但它主要针对交流电缆线路， 对直流电缆只有粗略的几行描述内容，且适用范围是直流5kV以下。