直流電力電纜的結構與交流電纜相似，但其絕緣長期承受直流運行電壓。直流電力電纜具有工作電場強度高、絕緣厚度薄、電纜外徑小、重量輕、載流肘大、損耗小、沒有交變磁場等優點。適用於長距離直流輸電系統，尤其是跨越海峽的大長度輸電線路。
基本介紹
- 中文名：直流電力電纜
- 外文名：Dc power cable
- 學科：電力工程
- 領域：工程技術
- 範圍：能源
簡介,離壓直流電纜的種類,直流電纜的電場分布特性,直流電纜的試驗,
簡介
在直流電纜中，金屬護套和鎧裝上不會有感應電壓。不存在護套損耗間題，直流電纜的護套結構主要考慮機械保護和防腐蝕，特別在直流海底電纜中，應採用鎧裝等加強防護結構，以避免外界機械力的損傷。迄今投入運行的直流電纜的最高電壓為±800KV。
離壓直流電纜的種類
根據絕緣介質的不同，直流高壓電力電纜可分為黏性浸漬側、充氣型，充油型以及聚合物絕緣到電纜。黏性浸漬型直流電纜在負荷變化條件下的最大工作場強可達25kV/mm。因為不需要供油，尤其適用於長距離海底敷設。為了避免浸漬劑過分流動，這類電纜不適合大落差敷設運行。充氣型直流電纜的介質，常選用高密度浸漬紙充一定壓力的絕緣氣體組成，有較高的介電強度。充油型直流電纜最大工作場強約為45kV/mm，具有較優越的技術性能。通過在擠塑絕緣中添加無機填料，消除聚合物絕緣材料中空電荷的影響，可製成交聯聚乙烯絕緣的直流高壓電力電纜。
直流電纜的電場分布特性
1.交流電纜中電場應力分布是恆定的。幾乎與溫度無關。導體附近最高。外層禁止最低，取決於絕緣系統的介電係數。
2.在直流電纜中，閃絕緣電阻隨溫度而顯著變化。故電場應力也會隨之變化，電場應力分布取決於絕緣電阻和電荷分布。穩態下直流電纜的電場分布是山介質的電導率控制的。
在交流電場中，複合絕緣的電場分布決定於介電常數，材料中正負電荷的遷移無法跟上工頻電場的快速變化，不會產生空間電荷;在直流電場中，電場按電阻率大小分布，形成空間電荷並影響電場分布;而在聚合物絕緣中，由於有大量的局部電子陷阱存在，空間電荷效應特別嚴重。在絕緣材料中添加填料、極性聚合物等可戲少空間電荷。交聯聚乙烯電纜的絕緣部會隨著運行時間延長而積累較多的空間電荷，不利電纜使用。空間電荷使電場強度E提高的倍數隨著加壓時間延長而增加。有試驗表明，長時間加壓後絕緣中E的理論值和測量值可增至初始值的7～9倍。為獲得更高質量的擠包型高壓直流電纜，其關鍵是消除絕緣材料中的空間電荷。可以通過偶極子定向極化的無機填料抑制空問電荷，或導電無機填料吸附載流子，降低空間電荷。實驗表明：通過添加尢機填料，空間電荷的存在只使內電極處電場強度増加10%～40%，很好地消除了空間電荷的影響。
直流電纜的試驗
直流電纜的試驗方法比交流電纜複雜得多，綜合來講，直流電纜，特別是海底電纜的型式試驗大致包括下列各項目。
1.機械試驗。機械試驗是在特定的設備上進行，試驗時把試樣兩端的導體、護層、加強層和鎧裝層接在一起，首先進行卷繞試驗，試樣長度至少能卷繞12圈，其中包括2隻軟接頭。最小卷繞直徑是根據製造時或故入電纜船時的最小卷繞直徑來確定的，卷繞高度不大於工廠或電纜船使用電纜時的實際高度。試驗時將電纜的一端固定，防止發生轉動，共卷繞2次；再在特定的試驗設備上進行3次張力彎曲試驗，彎曲直徑不大於電纜船上的導輪直徑機械試驗後用肉眼觀察，不能有加強層斷裂、絕緣紙撕裂、導體與鎧裝的水久伸長等現象的發生，然後再進行下述電氣性能試驗。
2.負荷循環及極性反轉試驗。在經過上述機械試驗後的試樣上，根據要求進行直流電纜的負荷循環及極性反轉試驗。試驗終了，絕緣不發生擊穿。
3.衝擊電壓試驗。在經過負荷循環及極性反轉試驗的試樣上，按照交流電纜的試驗方法進行衝擊電壓試驗。衝擊電壓的數值，一般為3倍工作電壓左右，即3左右。
4.其他試驗。除上述試驗外，還有交流疊加在直流上進行的試驗項目。
5.線路重要部位的敷設深度≥150m時，直流海底電纜還需要進行海洋現場試驗。
