ELacELimp的确定方式[1,2]
  电缆的绝缘击穿分散性通常以韦伯(Weibull)分布表征,XLPE电缆在电场强度为E时绝缘被击穿的概率为
  式中,EL为位置参数;E0为尺寸参数;M为形状参数。 按电缆绝缘的体积V来表征XLPE电缆在电场强度为E时绝缘被击穿的概率,则式可变换P(E)=1-exp[-kV(E-EL

式中,k为相关常数。从数值统计意义上看,在XLPE电缆的电场强度为最低击穿场强EL值及以下时,绝缘被击穿的概率为零。

1.1.1 电场强度表征值的择取[2~3]电场强度在内半导电层处有最高场强Emax与平均场强Emean之分。  
   Emax=U/[rln(R/r)]
   Emean=U/△i式中,Rr为绝缘层、内半导电层的半径;U为电压。
  有的国家(法国、荷兰等)用对XLPE电缆如油电缆同样的方式取Emax表征。在法国,对400kV XLPE电缆,绝缘厚度按工频Emaxac=16kV/mm来确定;若截面为1200mm2以下时按冲击Emaximp=85kV/mm来确定;大截面则按工频最小Emaxac=7kV/mm来制约绝缘厚度。
  另外,由于XLPE电缆绝缘弱点(如杂质等)具有随机分布性,因此,电缆绝缘击穿实际不一定始于Emax,因而认为以Emean表征更为合理。日本、德国、英国、韩国等就采取此方式。
  此外,试验显示,Emaxd/DdD为电缆绝缘的内、外径)比值变化而变化,随电缆截面增大而趋于减小,但Emean却不随d/D比值变化而异,故在XLPE电缆的绝缘厚度为待定对象时,择取Emean较简明合适。
1.1.2 以包含薄绝缘层试样等测试方式确定击穿场强[2]    
  日本研制500kV XLPE电缆时,在改善绝缘弱点(杂质、半导电层突起等)的生产工艺及其质量监控方面比以往275kV XLPE电缆的制造有了明显的进步。进行绝缘设计时,曾按500kV XLPE电缆工艺条件制备了一批比预期绝缘厚度(25~30mm)薄些(6、9、15mm)的试样。
  (1) 以绝缘层较薄的样品进行测试取得反映绝缘特性的基础数据。以绝缘厚度为6mm的样品40个在室温下测试其击穿场强值整理出按F(x%)的韦伯分布曲线。得到最低击穿场强ELac=57kV/mm、mac=1.4、Eoac=15 kV/mm,ELimp=112kV/mm、mimp=1.8、Eoimp=35kV/mm(电缆样品条件dD分别为16.7mm、28.7mm);并根据式(3)、(4),按样品长为10 m的条件算出V,可求得kac=5.273×10-9/mm3kimp=3.885×10-9/mm3
   又对绝缘厚度分别为6、9、15mm的3类样品分别测试其击穿场强值,察明△i影响Emean的变化情况,结果归纳出测试值的关系式有:
  ELac(△i)=78△i-0.18  (5
  ELimp(△i)=155△i-0.18(6)  
  (2) 按500kV XLPE电缆实际尺寸(△i27~30mm,截面为2500mm2dD分别为61.2、120.2 mm,长为20m)算出此时的V值。由式(3)、(4)可推算出此时的Eoac=1.1kV/mm、Eoimp=4.7kV/mm。当△i27mm时,由式(5)、(6)有ELac=43.1kV/mm、ELimp=85.6kV/mm;若取△i30mm时,ELac=42.2kV/mm、ELimp=84kV/mm。实际择取ELac=40kV/mm、ELimp=80kV/mm,见表1中所列。
  (3)对500kV XLPE试制电缆的设计电场强度进行验证试验。施加电压应不小于式(1)、(2)分子项Uac=550K1K2K3/=970kV;Uimp=1425k1k2k3=1960kV

实际上,i按击穿概率63.2%相当的电压。运用上述(2)中所示数据,由式(3)算出Fac63.2%)=44.2kV/mm,施加的工频电压应为1195(44.2×27)kV;Fimp63.2%)=90.3kV/mm,施加的冲击电压应为2440(90.3×27)kV。由试验结果,击穿概率均小于63.2%获验证。

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