水底高壓電力電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求
水底電力電纜是指過(guò)江、河、湖、海敷設(shè)在水底的電力電纜。主要使 用在海島與大陸或海島與海島之間的電網(wǎng)連接,橫跨大河或港灣以連接 陸上架空輸電線路,陸地與海上石油平臺(tái)以及海上石油平臺(tái)之間的相互 連接。 由于水底的地質(zhì)和水文情況的特殊性,使水底電力電纜的敷設(shè)和 運(yùn)行的條件與陸地上使用的電力電纜有較大差異,因此水底電力電纜在 結(jié)構(gòu)上具有不同于陸上電纜的特點(diǎn)。
一、水底電力電纜結(jié)構(gòu)
水底電力電纜的絕緣結(jié)構(gòu)與陸上電纜很相似,但是絕不能簡(jiǎn)單地把 陸地上使用的電力電纜敷設(shè)在水下使用。水底電力電纜在敷設(shè)或回修 時(shí),由于水的深度、電纜的自重以及敷設(shè)機(jī)械的作用,電纜上會(huì)受到很大 的機(jī)械應(yīng)力(拉伸、扭轉(zhuǎn)和張力下彎曲) 。此外,水底電力電纜運(yùn)行在復(fù)雜 的水下環(huán)境中還會(huì)受到水底腐蝕性物質(zhì)和水下生物的侵襲、腐蝕,又會(huì)受 到船只拋錨、捕漁作業(yè)等外機(jī)械力的破壞。因此,水底電力電纜的基本特
點(diǎn)是體現(xiàn)在它的機(jī)械性能上。
1 . 水底電纜的結(jié)構(gòu)
為了使水底電纜能承受上述各種機(jī)械應(yīng)力的作用,水底電纜一般采 用特殊(加強(qiáng))的護(hù)套結(jié)構(gòu)—加強(qiáng)的金屬護(hù)套、金屬加強(qiáng)帶和鎧裝鋼絲。
國(guó)產(chǎn) 100kV 直流海底電力電纜的結(jié)構(gòu)(單位:mm) 1—導(dǎo)體;2—導(dǎo)線屏蔽;3—絕緣;4—廠名紙;5—絕緣屏蔽;6—銅帶;
7—合金鉛護(hù)套;8—熱溶膠;9—聚乙烯護(hù)套;10—鍍鋅鋼帶;
11—瀝青油麻;12—擠塑鋼絲;13—瀝青油麻
圖 25 - 14 所示為一種典型的水底電纜的結(jié)構(gòu)。它的額定電壓是直流
土 100kV,單根傳輸容量為 50MV·A,已被使用在國(guó)內(nèi)某海島與大陸電網(wǎng)的 連接。電纜路徑全長(zhǎng) 10km,最大水深 120m。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:
(1)導(dǎo)體。標(biāo)稱截面為 300mm2,由 61 根 O2 . 5mm 退火銅線分層絞制后 緊壓而成。緊壓系數(shù)為 0. 85,緊壓后的導(dǎo)線既柔軟又密實(shí),降低了(在事 故情況下)海水沿導(dǎo)線空隙滲透的可能性。
(2)絕緣。采用黏性油浸漬紙絕緣,絕緣厚度為 7 . 5mm,與陸上電纜 相同。
(3)金屬護(hù)套和非金屬護(hù)套。合金鉛護(hù)套,厚度為 4mm。為了保證鉛 護(hù)套耐腐蝕性能和加強(qiáng)密封,在鉛護(hù)套外加一層厚度為 3 . 5mm 的聚乙烯 護(hù)套。聚乙烯護(hù)套與鉛護(hù)套之間涂有熱溶膠,使其成為一整體,防止聚乙 烯護(hù)套損壞后海水沿夾層空隙滲透的可能性。這層聚乙烯護(hù)套還可以提 高鉛護(hù)套耐疲勞性能 2 - 3 倍,這對(duì)敷設(shè)在深海的電纜極為重要。
(4)金屬加強(qiáng)帶。為加強(qiáng)金屬護(hù)套的抗應(yīng)變強(qiáng)度,在聚乙烯護(hù)套外繞 包二層耐腐蝕的金屬加強(qiáng)帶。金屬加強(qiáng)帶材料通常是合金銅、不銹鋼(用 于單芯交流電纜)或鍍鋅鋼帶(用于三芯交流電纜和直流電纜)。
(5)鎧裝鋼絲。 由于該電纜線路途徑某些地質(zhì)條件差的海域,所以全 長(zhǎng) 10km 的電纜中有 3km 采用雙層 06 . 0mm 的粗鋼絲鎧裝,以提高電纜在 海底的耐磨性能。其余 7km 采用 06 . 0mm 鋼絲單層鎧裝。單、雙層鋼絲交 叉處設(shè)有過(guò)渡結(jié)構(gòu),以免剛度不同而造成局部應(yīng)為集中。為提高鎧裝鋼 絲耐腐蝕性能,每根鋼絲外加 1mm 厚的聚乙烯套。
為了不使電纜在敷設(shè)時(shí)中斷作業(yè),該工程要求海底電纜的單根連續(xù) 長(zhǎng)度大于 10km。制造廠的單根電纜制造長(zhǎng)度,由于受設(shè)備條件的限制,只 能達(dá)到 5km 左右,所以中間用軟接頭連結(jié)。軟接頭的結(jié)構(gòu)如圖 25 - 15 所 示,其導(dǎo)體用等直徑焊接,絕緣采用與電纜絕緣相同規(guī)格的紙帶繞包而 成,外殼用鉛合金管焊接在電纜鉛護(hù)套上。軟接頭的徑向尺寸與所連接 的電纜相同或略大于電纜的直徑。軟接頭通常是在工廠里制作好后再與 電纜本體一起連續(xù)鎧裝。因此,軟接頭能與電纜一樣承受拉伸、扭轉(zhuǎn)和彎 曲等各種機(jī)械應(yīng)力的作用。
100kV 直流海底電力電纜的軟接頭結(jié)構(gòu)(單位:mm)
1—導(dǎo)體等直徑焊接;2—導(dǎo)體屏蔽;3—反應(yīng)力錐;4—軟接頭絕緣;
5—軟接頭絕緣屏蔽;6—鉛合金管外殼;7—應(yīng)力錐;8—墊襯材料; 9— 電纜絕緣屏蔽;10— 電纜鉛護(hù)套;11—鉛外殼焊接;12—聚乙烯熱收縮管
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