[发明专利]一种确定高压交联聚乙烯电缆工频设计场强的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆的工频设计场强的确定方法，具体涉及高压交联聚乙烯电缆的工频设计场强的确定方法。

背景技术

由于安装方便、易于维护、环境友好等优点，交流聚乙烯绝缘电缆在交、直流输、配电网络中获得了广泛应用。近年来，在电压等级为150kV及以下的新安装交流线路中，交联聚乙烯绝缘电缆的使用量已经超过传统的油纸绝缘电缆；而在超高压输电领域，交联聚乙烯电缆的使用量也在不断攀升。早在上世纪90年代，交流500kV交联聚乙烯电缆产品就已在日本通过试验检验并投入实际运行。相比而言，国内电网系统中的电缆线路虽然90％以上采用交联聚乙烯电缆，但主要原材料及220kV以上产品均依赖进口，电缆行业整体发展水平仍显落后，缺乏自主研究。

绝缘材料的电老化性能是进行绝缘结构设计和可靠性评估的基础，而电压耐受指数和长期工频击穿场强是其中的两个关键参数。长期工频击穿场强G_∞理论上是时间趋于无穷大时的击穿场强值，但实际当中不可能做到时间无穷大，所以对高压油纸电缆，经常把发生局部放电的起始电场强度定义为长期工频击穿场强；而塑料电缆的短时击穿场强可由三参数Weibull分布的位置参数来确定，G∞则通过对实验数据进行拟和并外推而得。目前各厂家给定的G∞绝大多数都不是第一手实测数据，而是依靠引用文献资料而来。但这些文献通常都是较早以前发表的，无法反映近些年来材料、设备及工艺的进步所带来的绝缘性能的改进；此外，由于各生产厂家质量控制及工艺参数均不相同，这也导致了绝缘性能的显著差异，因此，直接引用他人的数据是明显不符合工程实际的。

对于塑料、橡皮绝缘电缆，由于绝缘材料的形状参数较小，习惯上采用平均场强法进行绝缘厚度的设计，也就是说，由工频电压确定的电缆绝缘厚度由下式计算，

Δ=UomG∞k1k2---(1)]]>

式中，△——电缆绝缘厚度的设计值，mm；

U_om——电缆的最大工作相电压，kV；

G_∞——电缆绝缘的工频设计场强，通常采用绝缘的长期工频击穿场强，kV/mm；

k₁——温度系数，即温度为90℃时的击穿强度与室温下的击穿强度之比，一般取值为1.2；

k₂——安全系数，考虑不确定因素影响所引入的系数，一般取值为1.1～1.2。

理论上说，只要能够测得电缆交联聚乙烯绝缘的长期工频击穿场强G_∞，就可由式(1)确定其设计厚度。但由于工频击穿场强需要通过工频击穿试验来测量，不仅涉及到对薄片试样加电压至击穿的过程，有时还需要对模型电缆进行击穿试验，对设备的要求很高；并且由于击穿试验数据分散性大，要求的试样数量较多，因此，对材料及人力的耗费都很大；而要确定电缆绝缘的长期工频击穿场强，即使采用提高电压进行加速电老化，按照标准要求，

试验时间也不能少于5000小时，对试验设备及操作人员来说都是一项艰巨的考验。鉴于确定长期工频击穿场强G_∞所需进行的试验难度太大，各厂家基本上都不对G_∞进行测量，而是采用下式(2)来确定绝缘厚度：