開發超高壓電纜附件有潛力
目前，我國有高、中壓交聯電纜生產流水線近百條，比十年前增加了3倍。其中，引進國外成套交聯電纜生產線約60多條，而且絕大部分是國外同一公司不同年代的產品。交聯電纜制造技術有了長足發展，但是電纜附件發展相對滯后。國內能夠制造110KV、220KV高壓電纜附件（終端和中間接頭）的企業鳳毛麟角，附件技術的落后現狀已嚴重制約高壓電纜推廣應用。這希望引起廣大電線電纜廠家的注意。高壓電力電纜的發展必然帶動電力電纜附件的配套發展，這是國內需求的必然結果。電纜附件的品種較多，有戶外終端、戶內GIS終端、變壓器油浸終端、普通連接盒、絕緣連接盒、交叉換位箱、接地箱等。終端制造難度大，高新技術含量比電纜本體要高得多，因為電纜整個運行系統中這一部分是個薄弱環節，對其設計制造時要極重視接頭部分的電場分布、溫度分布、壓力分布，絕對消除氣隙，模具設計極復雜，材料配方應用也有難度。國外著名廠家如ABB、BICC、ALCTEL、PIERELLI、古河、住友等在附件設計制造方面處于國際領先地位，但他們的產品僅隨同電纜本體一起配套供應，并不單獨出售。因而必須引進高壓XLPE電力電纜附件生產設備及海纜軟接頭技術等。
現在，我國不少電纜公司說能夠制造110～220kV、甚至500kV超高壓交聯電纜，但是有膽量說能制造超高壓交聯電纜附件的公司極少見。我國各地高壓和超高壓低下輸電線路中使用的交聯電纜附件，還是從外國進口，這與我國投入巨大力量開發超高壓交聯電纜的步伐很不協調。我國已在普及使用110kV交聯電纜，220kV交聯電纜已經國產化，50kkV交聯電纜已經制造出成功的樣品，并通過了鑒定，可是我們的電纜附件國產化還有時日。因此，研制超高壓交聯電纜附件是我國電纜行業自主技術開發創新任務的當務之急。
國內新建設的高壓電纜工程，大多是采用預制型電纜附件。預制型電纜終端的種類很多，以下對國內外流行的主要類型及其結構特點進行評析。
傳統的預制型終端的內絕緣采用預制應力錐控制電場，外絕緣是瓷套管（或環氧樹脂套管）。套管與應力錐之間一般都充以硅油或者聚丁烯、聚異丁烯之類的絕緣油。出廠時，制造廠提供的是橡膠預制應力錐、瓷套、絕緣油等零部件，在現場安裝時再裝配成終端�，F代預制型終端有三種基本結構：
�。�1）將橡膠預制應力錐機械擴張后套在電纜絕緣上。這種結構的特點是應力錐直接套在電纜絕緣上，依靠應力錐材料自身的彈性保持應力錐與電纜絕緣之間界面上的應力和電氣強度。歐美一些國家的電纜制造廠商，如我國用戶熟悉的瑞士Brugg，意大利Pirelli，法國Nexans，德國Siemens等公司以及我國沈陽電纜廠、上海三原電纜附件公司、北京國電四維電力技術公司都有這種結構的產品。它的外絕緣是瓷套（GIS終端一般用環氧樹脂套管）。內絕緣是一個合成橡膠（硅橡膠或乙丙橡膠）預模制應力錐，瓷套（或環氧樹脂套管）內注人合成絕緣油。
顯然，這種結構簡單。但是存在兩個令人關心的技術問題: 1）合成橡膠應力錐與浸漬油的相容性；2）在高電場和熱場作用下，預模制的橡膠應力錐老化會引起界面壓的變化（松弛），從而降低電氣強度。以上兩個問題實際上就是一個材料問題。合適的材料既可以使合成橡膠與浸漬油相容，又可以確保良好的老化性能。上述歐美國家的電纜制造廠商大量產品的長期安全運行經驗可以證明這一點。
�。�2）采用彈簧壓緊裝置。這種結構的結構特點是在應力錐上增加一套機械彈簧裝置以保持應力錐與電纜之間界面上的應力恒定，輔以對付在高電場和熱場作用下，橡膠應力錐老化后可能會引起的界面壓力的變化（松弛）。這種結構還有一個很重要的特點，日本和韓國的電纜制造廠商采用了這種結構。我國湖南省長沙電纜附件公司的產品也是這種結構。
�。�3）采用一種非橡膠應力錐，在設計上它既能提供可靠的應力控制又能避開應力錐與電纜絕緣直接接觸。典型的結構是美國G&W公司設計的產品，在我國已經有不少用戶。它在工廠內已經把主要的零部件：資套管、應力錐（成型鋁合金噴鍍環氧樹脂）、頂蓋、底盤和油壓調整裝置等都裝配好，并且充滿絕緣油。安裝時，當把電纜端部準備好后，把預制終端套人電纜即可。從使用角度來看，這種結構可以允許配套電纜有較大的直徑和偏心度的制造公差。
上述三種結構各有所長，均達到了實用化水平，都已經有比較成熟的使用經驗。
GIS終端和變壓器終端的基本結構與各公司的戶外終端相似。由于GIS是在全封閉環境下運行，可以免受大氣條件和污穢的影響，加上SF6氣體的良好絕緣特性，所以GIS終端的外絕緣采用環氧樹脂套管，其尺寸比戶外終端瓷套小得多。它的內絕緣用的應力錐和絕緣油與戶外終端相似。
為了規范GIS電纜終端與GIS開關設備的具體配合尺寸和明確電纜制造廠與開關制造廠的各自供貨的范圍，國際電工委員會制定了IEC859標準。因此，按照IEC859標準設計制造的GIS電纜終端都可以安裝在任何廠商制造的標準型GIS設備上。
IEC859標準的最早版本是1986年頒布的，當時規定GIS電纜終端，不分濕式或干式，在電纜倉內的高度Ls是相同的。例如，110 kV GIS電纜終端的Ls=757±lmm。之后該標準又幾經修改，1999年頒布的最新版本IEC60859—1999明確了GIS電纜終端分為濕式和干式兩種類型，110 kV濕式GIS電纜終端的Ls仍為757±1mm。而110 kV干式GIS電纜終端的Ls為470±lmm。
變壓器終端的基本結構與GIS終端的基本結構十分相似，但是變壓器油與SF6氣體的電容率（介電常數）不同，因而整個終端的電場分布也不完全相同。另外，變壓器油的擊穿強度也較SF6氣體低。事實上，大多數制造廠采用的是改變變壓器終端套管高壓屏蔽罩的形狀調整電場分布，達到盡可能使變壓器終端與GIS終端相同的結構。
隨著硅橡膠在電氣絕緣領域成功的使用，人們開始把硅橡膠的應用拓展到電纜終端的外絕緣領域。首先人們采用硅橡膠復合套管代替瓷套作為戶外終端的外絕緣。復合套管重量輕，有優良的防爆性，保證了周圍的人員和設備的安全。因此，它的出現受到普遍地關注，特別是使用在人口或設備密集地點。
上世紀90年代末，一種新型的全預制干式合成絕緣戶外電纜終端問世。不久，國內的長沙電纜附件公司和廣東長國電纜附件公司相繼開發成功類似的產品。這種新型的戶外終端是集應力錐、傘裙和絕緣層于一體，成為一個整體預制件。這種結構極大地簡化了終端的安裝工序，即在通常處理完電纜并壓接好接線桿后，將整個終端預制件套人電纜的絕緣上即成。
北京國電四維電力技術公司開發的干式合成絕緣戶外電纜終端是用一個電容錐控制終端的電場。從原理上講，電容錐控制電場的效果優于應力錐，但制造上比較麻煩。110 kV電壓等級的電纜終端用應力錐已足可以有效控制電場，國外一般在 275 kV以上才使用電容錐式電纜終端。國內，在 110 kV電壓等級的充油電纜系統中使用過電容錐式電纜終端，取得令人滿意的效果。
評判電纜附件品質的因素是多元的，原則上有以下各幾個方面：
�。�1）電氣性能。電氣性能的好壞是評判電纜附件品質的首要原則。主要考慮電纜附件的電場分布是否合理，改善電場分布的措施是否恰當，材料的電氣強度、介質損耗和產品的絕緣裕度等。
同時，還須考慮電性能的穩定性，包括電纜附件材料的化學、物理性能和結構的穩定性等，例如應力控制材料性能是否穩定，應力錐是否易變形，電纜絕緣回縮對電纜附件的電場分布的影響及防止措施，各種材料結合的相容性，結合界面性能的穩定性等。
此外，還應考慮電纜附件的熱性能，如介質損耗、導體連接的接觸電阻及其穩定性、熱量的傳導釋放、熱脹冷縮對各部件電性能和機械性能的影響等。
�。�2）密封性能。密封防潮性能直接影響電纜附件的電氣性能和使用壽命。終端的密封結構是否可靠、穩定。一般來說，中間接頭也應有一個與之相匹配金屬防潮外殼，特別是直埋或使用在潮濕環境中。
�。�3）機械性能。終端應該有足夠的抗彎、防震的能力。中間接頭應能承受一定的拉力和防止外力損傷的措施。
�。�4）工藝性能。工藝性能是電纜附件設計和選型的一個重要的條件，安裝工藝應盡量簡單，便于現場施工，工期短；對現場環境要求和對工人技術水平要求不高；安裝質量容易控制，質量可靠等。
�。�5）制造廠商的質量保證體系。預制型電纜附件出廠時，制造廠提供的是橡膠預制件、預制應力錐、瓷套、外殼、浸漬劑等零部件，在現場安裝時再裝配成整體終端或接頭，因此，每一個零部件的制造質量和安裝工藝好壞都與產品的最終質量直接相關。這套質量保證程序至少應包括以下內容：
l）出廠時，應該嚴格對關鍵零部件（例如，橡膠應力錐、GIS的環氧樹脂套管、浸漬劑、中間接頭的預制件等）進行出廠試驗。仔細檢查試驗和測量設備是否可靠，試驗方法是否有效、試驗人員是否訓練有素和試驗記錄是否齊全；
2）制造廠派遣的安裝和施工人員是否受到嚴格培訓和有足夠施工經驗；
3）制造廠不同部門之間的協調是否良好；
4）以往的銷售和運行記錄。
當今國內、外市場上高壓交聯電纜附件品種繁多，結構都不相同。眾多類型的電纜附件，各有特點。很難確定哪一種最佳或哪一種最差，這也是這些電纜附件能在近十多年時間里并存發展的原因。用戶的正確選型不僅影響電纜工程的施工和投資，也直接影響電纜系統的安全運行和使用壽命。電纜附件的選型應該根據實際使用要求決定，不必盲目追求“新潮”，適用才是最好。
可靠性永遠是電纜工程的第一重要的考慮因素。在可靠性的基礎上再談得上安裝施工的方便性和價格的貴賤，否則得到的將是最大的麻煩和最昂貴的代價。
高壓電纜附件的可靠性可以從電氣性能、密封防潮性能、機械性能和工藝性能等方面進行評判。制造廠商的生產管理也直接影響電纜附件的總體質量。因此，制造廠商的質量保證體系也是評判電纜附件品質的重要原則。
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