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高壓充油電纜與交聯(lián)聚乙烯電纜的比較

文檔作者：王夏慧奎攔盅文檔來源：廣東省電力試驗研究所廣州電力局電纜管理所		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年02月22日
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午
高壓充油電纜與交聯(lián)聚乙烯電纜的比較
廣東省電力試驗研究所奎攔盅 王夏慧
廣州電力局電纜管理所蔡興波√
● __， — — 一 -r~247
摘要從使用部門角度，對高壓充油電纜和交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜進行了綜述與比較。
主題詞高壓電纜
， — — 一
前
在110 kV 及以上電壓等級的高壓電纜
線路中，目前普遍使用的電纜是充油電纜和
交聯(lián)聚乙烯電纜(簡稱XLPE電纜)，由于絕
緣材料和結(jié)構(gòu)都不相同(前者屬復(fù)臺介質(zhì)的
油紙絕緣，后者屬單一介質(zhì)的塑料絕緣)，它
們的性能特點有較大的差異，兩者的使用條
件和適用場合也有所不同。
高壓電纜的選型是電力工程建設(shè)中的一
個重要的組成部分，而充油電纜和XI PE電
纜又是目前可供選擇的兩種主要型式。在具
體的工程項目中，選擇哪一種電纜比較安全
和經(jīng)濟，則要進行詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較。本文
從使用者的角度，對這個問題作一綜述，以供
同行參考
充油電纜
充油電纜的結(jié)構(gòu)特點，是用低粘度的絕
緣油充人電纜絕緣內(nèi)部，并由供油設(shè)備供給
一定的壓力，以消除絕緣內(nèi)部產(chǎn)生氣隙的可
能性，是“壓力型”電纜的代表產(chǎn)品。它主要應(yīng)
用于高電壓(110 kV 及以上)、大容量的場
臺．如城網(wǎng)中的主干線和大型水電 火電廠以
及樞紐變電站的進出線等。
充油電纜已有七十多年使用歷史。1924
年，意大利安裝了第一條130 kV充油電纜；
美國自1927年首次使用132 kV充油電纜，
并于1 934年完成了第一條220 kV電纜的敷
設(shè)；法國在1955年制成了4'25 kV充油電纜，
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量充油電纜；
750～ 800 kV
的超高壓充油電纜。因此，無論在制造上和使
用上，充油電纜都有一套比較成熟的技術(shù)和
經(jīng)驗，即使在我國也有三十多年的使用歷史。
1 充油電纜的優(yōu)點
充油電纜主要有以下優(yōu)點：
(1)可靠性高
由于電纜絕緣內(nèi)部保持一定的壓力，外
界水分和空氣不能從電纜本體或附件進入絕
緣內(nèi)部，因此，充油電纜只要油壓正常，它的
長期運行可靠性就不成問題，使用壽命可達
四五十年。如大連某電廠30年代敷設(shè)的兩回
66 kV的充油電纜，直至60年代才第一次換
油；上海和天津等老城區(qū)有大量二三十年代
敷設(shè)的油紙絕緣電纜，直至現(xiàn)在仍在使用。這
些事例說明，以天然礦物油為主體的電纜絕
緣在電場中有很高的穩(wěn)定性。充油電纜即使
出現(xiàn)外力破壞損傷護層造成漏油，或護層接
地以及短時超負荷高溫等異常現(xiàn)象，運行^
員也可根據(jù)油壓指示異常和報警裝置動作而
及時采取措施進行處理，避免造成事故。如果
漏油量不大，可以通過供油裝置維持油壓繼
續(xù)運行．待計劃停電時再行處理。從廣州地區(qū)
110 kV及以上充油電纜的使用情況來看，除
出現(xiàn)過極個別的電纜頭爆裂事故外，運行情
況正常。
(2)維護工作量少
由于充油電纜絕緣處于一個密封系統(tǒng)
內(nèi)，所以當(dāng)電纜線路敷設(shè)安裝完成，經(jīng)交接試
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比
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驗臺格投入運行后，不需進行維修或預(yù)防性
試驗．只需配臺停電定期取油樣化驗 按常規(guī)
做法，只要油質(zhì)量臺格，電纜絕緣就是正常
的。即使油化驗不臺格，也可經(jīng)濾油處理后繼
續(xù)使用。
(3)所需備品少
充油電纜不論是電纜本體還是附件，其
通用率較高，從而可大大減少備品的數(shù)量。多
年來，電纜運行部門對于同一電壓和規(guī)格的
連接頭、終端頭均只需各1～2套即可，且備
品的保存時間也相當(dāng)長，其中絕緣油如出現(xiàn)
劣化，經(jīng)過濾處理后仍可繼續(xù)使用。如果用國
產(chǎn)充油電纜，其備品訂購或補充都比較容易，
且不需外匯資金。
(4)適用于躉高的電壓等級
近年來，國外出現(xiàn)了一種赫絕緣結(jié)構(gòu)的
充油電纜，即PPI P結(jié)構(gòu)。它用兩層低損耗的
術(shù)質(zhì)纖維紙，中間夾一層聚丙烯薄膜，構(gòu)成復(fù)
合絕緣紙。它和普通的電纜絕緣紙相比，具有
很高的絕緣強度和很低的介質(zhì)損耗[e·tg8
=2 8×0．001，而普通的充油電纜紙為(3．4
～ 3 7)×(O 0025～0 004)]。這種結(jié)構(gòu)用在
500～800 kV 的充油電纜中是程有前途的
目前，日本已成功地開發(fā)了這種產(chǎn)品，其試驗
段正在進行長期可靠性驗證試驗。
2．充油電纜的缺點
充油電纜主要有以下缺點：
(1)敷設(shè)安裝不方便
由于充油電纜本體任何時候都不能離開
壓力箱和油管等設(shè)施，這樣就大大增加了敷
設(shè)施工的難度和復(fù)雜性，因而對施工人員的
專業(yè)要求較高，如敷設(shè)過程中需割斷電纜．在
操作中稍有不慎就會導(dǎo)致絕緣油流失或空
氣、潮氣及銅屑等進人絕緣內(nèi)部，造成隱患
油務(wù)(真空)工作是充油電纜施工中的重
要組成部分，它是一個特殊的工種，有一整套
的工藝要求，必須由受過專門訓(xùn)練的油務(wù)工
作人員進行，還要添置一套油務(wù)(真空)裝置
和儀器，由于需安裝供油系統(tǒng)的各項附屬設(shè)
·32 一
備和進行真空注油等工作，充油電纜連接頭、
終端頭的安裝工期比XI PE電纜要長 如安
裝一組110 kV XI PE電纜連接頭或終端頭
計劃工期是7天(實際可縮短為4～5天)；而
安裝一組充油電纜的終端頭則需10．5天，如
要進行油處理，往往需要1 4～21天。
(2)易燃性高
充油電纜用的絕緣油是可燃液體，閑點
低(低粘度油的閔點一般在140C 下)，很
容易著火；而封端操作要使用噴燈等明火器
具．稍不注意便會引燃起火，另外，如果運行
中的充油電纜線路一旦由于外部的原因或電
纜頭爆炸起火，因電纜的 延燃性 ，會釀成嚴
重的火災(zāi)。這類事故國內(nèi)外均發(fā)生過多次 較
典型的事例為，美國大古力水電廠由于機組
的充油電纜著火、延燃，導(dǎo)致6回路電纜和
2700 MW 機組全部停運
(3)落差受限制
充油電纜的金屬護套，要承受電纜內(nèi)部
油壓的作用 在高落差的敷設(shè)條件下，靜油壓
加大，這雖可用增大護套厚度、加強鎧裝或采
用塞止式接頭等技術(shù)措施來解決，但由于技
術(shù)上和經(jīng)濟上的原因，其敷設(shè)落差還是受到
較大的限制。
(4)用于振動場所時要采取防振措施
充油電纜的金屬護套在長期承受振動
后，會產(chǎn)生疲勞龜裂現(xiàn)象。因此，敷設(shè)在橋梁
或其它有振動的場所的充油電纜，要采取特
殊的防振措施。
XLPE電纜
XI PE電纜是“固態(tài)”絕緣的代表產(chǎn)品。
聚乙烯樹脂本身是一種在常溫下電性能極優(yōu)
的絕緣材料，用輻照或化學(xué)方法對它進行交
聯(lián)處理，使其分子由原來的線型結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)
狀立體結(jié)構(gòu)，則可 改善材料在高溫下的電
氣性能和機械性能。用這種材料作高壓電纜
的絕緣，可以不用絕緣油之類的液體．所以它
是一種干式絕緣結(jié)構(gòu) XI PE電纜適用于lO
‘
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kV 及以上電壓等級的輸配電線路，使用場
合十分廣泛。
X【|PE電纜的使用歷史不長，只有三十
年左右，但發(fā)展很快。自6O年代初世界上第
一條6 6kV XI PE電纜投入使用以來，大約
每5年便提高一個電壓等級。目前，全世界
66 kV 及以下的Xl，PE電纜的銷售量，已占
電力電纜總量的90 以上 在日本，這種電
壓等級以下的XI PE電纜已基本取代了充
油電纜。圖1是東京電力公司十年間66 kv
電力電纜線路量的變化情況。從圖1可見，十
年間充油電纜幾乎沒有增加，而XI PE電纜
則從原來只占5 迅速增加到大約與充油電
纜相當(dāng)?shù)臄?shù)量
凰1 66 kV 電力電縋線路量變化
(東京電力公司)
7O年代普遍的看法是交聯(lián)電纜適用限
度為1l0～220 kV．但隨著千式交聯(lián)工藝、三
層擠出工藝以及采用超凈材料等重大技術(shù)進
步的實現(xiàn)，電纜絕緣性能得以大幅度的提高，
以上的界限已被突破。目前，法國SII．EC公
司的400 kV XI PE電纜和日本日立公司的
5OO kV XI PE電纜都是典型的產(chǎn)品，已有近
十年的使用歷史。
我國從80年代中期開始，在京、滬、穗、
深等大城市腦續(xù)進口了一批l10～ 220 kV
XI PE電纜，運行情況總的來說還是不錯的，
各地在施工和運行方面也積累了一些有益的
經(jīng)驗。
1．XLPE電蛾的優(yōu)點
XLPE電纜主婁有以下的優(yōu)點：
(1)優(yōu)越的電氣性能
交聯(lián)聚乙烯作為電纜的絕緣介質(zhì)，具有
十分優(yōu)越的電性能。在理論上，其性能指標甚
至比充油電纜更好，如表1所示。
裹1 充油電緩和交聯(lián)電蠛特性比較
項 目 充抽電稅 吏聯(lián)電稅
|皂尊丹電常戥 3．4～3 7 2．3
舟質(zhì)損失角正切 o．25～o．4o 0．03以下
絕緣性能 穩(wěn)定 受工藝髟響太
允許使用疆虞‘℃)：平時 81)～85
短路時 15O 230
絕緣熱阻(c —era／w) 55o 450
線崩脹幕敷(℃ ) l6．5×1o一‘ 20．0×10 B
彈性模量 太
伸靖節(jié)赴的抵抗能力
(2)良好的熱性能和機械性能
聚乙烯樹脂經(jīng)交聯(lián)后，大大提高了耐熱
性和機械性能。由于耐熱性好，其正常工作溫
度達90C，比充油電纜高，因而在相同導(dǎo)體
截面時，載流量也比充油電纜大。
(3)敷設(shè)安裝方便
由于XI PE電纜是干式絕緣結(jié)構(gòu)，不需
附設(shè)供油設(shè)備，這樣給線路敷設(shè)和施工帶來
很大的方便。連接頭和終端頭的安裝比較容
易，部分連接買和終端頭已采用預(yù)制成型附
件，省卻了油務(wù)工作，安裝時間可縮短，施工
現(xiàn)場火災(zāi)危險也相對較小。此外，線路落差不
受限制．又適用于振動場所(如橋上)敷設(shè)，與
GIS連接時不存在油混入氣體中的問題等
2 XLPE電纜的缺點
高電壓等級的XI PE 電纜的開發(fā)使用
時間還不長，大約只有二十年左右的歷史，故
無論在制造工藝上還是在運行使用上的技術(shù)
和經(jīng)驗遠不如充油電纜成熟，在理論上和實
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踐上都還有一些問題尚待解決。其中最重要
的帶根本性問題是，對其長期運行可靠性與
使用壽命的評價至今沒有取得一致的結(jié)論。
交聯(lián)聚乙烯作為一種絕緣介質(zhì)，雖然在
理論上具有十分優(yōu)越的電氣性能，，但作為制
成品的電纜，共性能受工藝過程的影響很大。
從材料生產(chǎn)、處理到絕緣層(包括屏蔽層)擠
塑的整個生產(chǎn)過程中，絕緣層內(nèi)部難以避免
出現(xiàn)雜質(zhì)、水分和微孔，按目前的技術(shù)水平，
只能盡量控制它們的數(shù)量和尺寸。更為不利
的是，電纜的電壓等級越高，絕緣厚度越大，
擠壓后冷卻收縮過程產(chǎn)生空隙的幾率也越
大。另外，由于工藝原因，會造成內(nèi)外半導(dǎo)電
屏蔽層的界面不光滑或不均勻，同樣會影響
電纜的性能。一些研究報告指出，上述的絕緣
缺陷不是局部性的，運行一定時期后，由于
“樹枝”老化現(xiàn)象，使整體絕緣性能下降，從而
降低電纜的使用壽命。當(dāng)然，以上的可靠性問
題對所有擠塑絕緣的電纜(如聚乙烯、乙丙橡
膠等)都是存在的，只是由于高電壓等級的交
聯(lián)聚乙烯絕緣電纜是其中最有代表性的產(chǎn)
品，一般都對它給予了特別的關(guān)注。
最后還應(yīng)指出，盡管高壓交聯(lián)聚乙烯電
纜本體的絕緣介質(zhì)具有十分優(yōu)越的電性能，
但其連接部位(特別是終端頭)的絕緣介質(zhì)卻
不及充油電纜終端頭．它所注八的絕緣劑一
般為硅油或聚丁烯高分子材料，其長期運行
可靠性或壽命尚無定論。而更為重要的是，它
不像充油電纜終端頭那樣具有排賒潮氣或水
分的內(nèi)壓力，當(dāng)終端頭端部密封膠圈或金具
出現(xiàn)缺陷時，很容易進水．引起絕緣破壞。
工程造價的比較
目前，充油電纜國內(nèi)已有定型的產(chǎn)品可
供選用，而高壓Xf PE電纜主要還靠進口，
所以，在經(jīng)濟上的比較要考慮匯率和外匯指
標等問題，而且價格也經(jīng)常變動，加上其他一
些因素，經(jīng)濟上就難以進行準確比較。下面列
舉的數(shù)字僅供參考。
l 995年+廣州變電站工程進1：3的日本古
河220 kV 的XI PE電纜，1×500 mm 規(guī)格
每米單價近200美元；而上海電纜廠生產(chǎn)的
同規(guī)格220 kV充油電纜，每米單價為l100
元人民幣(包括運費)，如加上供油設(shè)備，折合
約1320元／米。在線路施工、敷設(shè)安裝等方面
的費用，充油電纜比XI PE 電纜增大約
l0 ，但其工程的綜臺單價還是比進口
XI PE電纜低。至于終端頭和連接頭等附件
的價格，國產(chǎn)品大約是進口產(chǎn)品價格的5O
～70 ．當(dāng)然在質(zhì)量和產(chǎn)品配套的完備方面
存在有一定差距。110 kV等級電纜的比較也
有類似情況，但兩者價格更接近些。而500
kV 等級電纜，按廣蓄電站工程的資料，進口
的XI PE電纜比進1：3充油電纜貴26 。
結(jié) 論
充油電纜可靠性高，壽命長，運行維護簡
單；但敷設(shè)安裝難度較大，落差受到一定限
制。XI PE電纜的電性能、耐熱性較好，敷設(shè)
安裝方便+落差不受限制；但其長期運行可靠
性和使用壽命還有待作進一步的驗證和評
價。
筆者認為，在電力工程中+充油電纜主要
適用于220 kV 及以上城網(wǎng)主干線、大型發(fā)
電廠和樞紐變電站的進出線等重要場合，以
滿足供電可靠性的要求。XLPE電纜目前主
要甩于l10 kV 等級的各種場合， 及220
kV 的高落差、有振動等場臺，也適合作為聯(lián)
絡(luò)線使用；至于更高電壓等級的線路．宜采取
積極、慎重的態(tài)度，經(jīng)深人論證后再決定是否
選用。
對于充油電纜在敷設(shè)、安裝施工中的出
難和不便等因素，選型時不必過分強調(diào)．因為
目前高壓電纜線路工程的基建都由專業(yè)性的
安裝單位承建的，電纜運行單位只需作監(jiān)督、
協(xié)調(diào)和驗收等工作，不會增加很多工作量

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