基本介紹
- 中文名：充氣電纜
- 外文名：gas filled cable
- 類型：單芯和三芯
- 絕緣材料：氮氣填充油紙絕緣
- 影響因素：氣體間隙大小
- 套用範圍：33-138kv電力電纜線路
簡介,工作原理,充氣電纜結構與特點,充氣電纜漏氣點的確定,
簡介
充氣電纜用高壓力的氮氣填充油紙絕緣中的氣隙以提高絕緣性能的一種電力電纜。曾用於33～138kV的電力電纜線路中，有些也用於275kV級的電纜線路。因為充氣電纜絕緣中不含大量的易燃電纜油，對防火要求較高的場所(如隧道等)尤為適宜。
充氣電纜的油紙絕緣中的氣隙被高壓力的氮氣填充後，其絕緣強度與氮氣的壓力成近似線性比例。按不同電壓等級的氣體工作壓力的不同，充氣電纜可分為低壓力、中壓力和高壓力三種，氣體的壓力分別為0.15MPa、0.45MPa和1.45MPa。
充氣電纜的游離電場強度與沿電場方向的氣體間隙大小有關，間隙厚度愈小則游離電場強度愈高。因此，充氣電纜和充油電纜一樣，常使用薄紙帶作為繞包絕緣以提高其電氣強度。
充氣電纜所用的氣體大多採用乾燥氮氣。氮氣與浸漬紙絕緣直接接觸，是絕緣的組成部分，其含水量不超過0.03%，純度在99.95%以上。氮氣不純會使電纜絕緣酸化和受潮，並使介質損耗因數增加。近年來也有試用SF6負電性氣體的，以提高絕緣層總體的擊穿強度。
工作原理
充氣電纜的原理與充油電纜完全不同，絕緣內部的氣隙不是被消除，而是用高壓力的氮氣來填充以提高其游離電場強度。
根據氣體放電理論，氣體的起始游離電場強度與其壓力亦即與氣體分子的平均自由程有關，隨著壓力的增加，氣體密度增加，氣體分子的平均自由程將減少。為了能達到撞擊游離，氣體分子或離子就必須在較短的路程中積聚更多的能量，這就需要增加電場強度。因此，若在電纜絕緣內充以高壓力的氮氣時，電纜內部氣隙起始游離的電壓就可以大大提高。
在圖1.4.1中示出了單芯充氣電纜線上芯處起始游離的電場強度與鉛包內氮氣壓力的關係。這條電纜絕緣是用0.06毫米厚的預浸漬紙製成的，導體截面為161平方毫米，絕緣厚度為3.8毫米。
充氣電纜的游離電場強度與沿電場方向的氣體間隙大小有關。間隙厚度愈小則游離電場強度亦愈高(·見圖1.4.2)。此外，在同樣的壓力下，工頻擊穿和衝擊擊穿強度亦隨紙帶厚度減小商提高(見圖1.4.3和1.4.4)。因此充氣電纜與充油電纜一樣，也可以使用薄紙來包繞絕緣以提高其電氣強度。但是，必須注意，氣隙的體積和形狀會在很大程度上影響游離電場強度，而這種特性是無法測量的，並且它會受一些不可控制的現象如熱膨脹、浸漬劑的滲透等的作用而變化。
充氣電纜有單芯的和三芯的，電壓為15～132千伏。圖1.4.5和1.4.6分別示出了單芯和三芯的鉛包充氣電纜。
充氣電纜結構與特點
充氣電纜的構造與充油電纜相似。兩者的區別在於氣道的構造與油道不完全相同，而且紙絕緣的浸漬與加工過程也不同。單芯充氣電纜有的線芯中心有一個氣道；有的則是鉛包與絕緣表斷的禁止層之間留出2.5毫米的空隙作氣道，或者採用橢園形線芯與園形鉛包，使鉛包與絕緣層這間形成兩條月牙形氣道。三芯電纜由於可利用芯與芯之間的空隙作氣道，較好地解決了供氣問題。但形式也有區別；有的只用一根金屬導氣管，有的除金屬導氣管外，還有～根管壁有孔的彈性塑膠管，而有些則有兩根螺旋形氣道，再加一根導氣管。金屬導氣管是用無縫金屬管制成，它的管壁上也沒有氣孔，其作用只是保證氣體能直接傳送到每一個接頭盒中，在那裡氣體就可以沿三個纜芯周圍的空隙或螺旋形氣道流到電纜內部絕緣中去。
充氣電纜的原理與充油電纜完全不同，絕緣內部的氣隙不是被消除，而是用高壓力的氮氣來填滿氣隙以提高它的游離電場強度。因為氮氣是一種隋性氣體，具有非常穩定的分子結構，不容易發生游離放電。電纜中充入壓縮氮氣後，氣體與浸漬紙絕緣直接接觸，也是絕緣的組成部分，其工作電場強度就會大大提高，可以使用在較高的電壓等級中。
充氣電纜按照氮氣壓力的不同，分為低壓、中壓和高壓三種。其工作壓力分別為1.2～2、3～6、12～15公斤/厘米2，運行電壓分別為35、20～75、35～275千伏。運行電壓在138千伏及以下者有單芯和三芯兩種型式，138千伏及以上者則一般只有單芯型式。
充氣電纜漏氣點的確定
充氣電纜在運行中可能出現漏氣的現象。這時應儘快地找出漏氣地點，消除漏氣使壓力恢復正常，防止絕緣擊穿。
10.4.1
10.4.1尋找漏氣地點是不容易的工作。漏氣量愈小，困難愈大。為了確定漏氣區域或線段，一般都採用氣體流向指示器。氣體總是向漏氣地點流動的，這樣就能夠準確地找到漏氣的線段。當線路發生漏氣時將指示器與線路中某一接頭盒中的導氣管相連如圖10.4.1所示。
氣體流向指示器是由兩個串聯的玻璃瓶組成的，每個瓶盛有約半瓶變壓器油，並用蓋封住。當氣體流過指示器時，其流動方向可由油的氣泡來判斷。按照氣體的流動方向，油漸漸從一個瓶流到另一個瓶。如果被檢查的電纜段沒有漏氣，則氣體不會流動，油里不會有氣泡，而且兩個瓶里的油麵水平也保持不變。
氣體流動的方向還可以用其他儀器如差動壓力計等來指示。此外，也可以用別種方法來確定漏油的線段。例如，在電纜兩端保持同樣的氣體壓力，然後在各接頭盒處測量壓力。最接近漏氣地點的接頭盒，其壓力將最小。
當充氣電纜的漏氣量較大時，還可以採用加熱的方法在約2米長的電纜外部裝設加熱線圈使這一小段電纜能夠被加熱到80～90℃。在距離加熱線圈兩側各約400～500毫米處以同等間距(約100～150毫米)在電纜上裝置幾個熱電偶或熱敏溫度計。然後對加熱線圈進行若干小時的加熱。由加熱線圈發出的熱量將有一部分被流向漏氣地點的氣體傳給電纜上的熱電偶或熱敏溫度計，從而可以判斷漏氣點是在加熱線圈的哪一側。這種方法的靈敏度與電纜的大小和絕緣厚度有關。電纜的尺寸愈大，靈敏度就愈低。
當漏氣的線段已經確定後，可以進一步尋找漏氣地點。測尋的方法有流量法，壓力法，示蹤氣體法，聲測法等。運行人員應根據漏氣量的大小，電纜的結構和敷設方式以及現場的其他條件考慮選擇最合適的測尋方法。
