架空鋼芯電纜

    架空電纜(全稱架空絕緣電纜),是裝有絕緣層和保護外皮的架空導線,采用類似於交聯電纜生產工藝製造的一種專用電纜,是介於架空導線和地下電纜之間的新的輸電方式 [1]  。架空電纜都是單芯的,按其結構不同可分為硬鋁線結構、硬拉銅線結構、鋁合金線結構、鋼芯或鋁合金芯支撐結構和自承式三芯紋合結構(線芯可為硬鋁或硬銅線)等。具有供電

    架空電纜(全稱架空絕緣電纜),是裝有絕緣層和保護外皮的架空導線,采用類似於交聯電纜生產工藝製造的一種專用電纜,是介於架空導線和地下電纜之間的新的輸電方式 [1]  。架空電纜都是單芯的,按其結構不同可分為硬鋁線結構、硬拉銅線結構、鋁合金線結構、鋼芯或鋁合金芯支撐結構和自承式三芯紋合結構(線芯可為硬鋁或硬銅線)等。具有供電可靠性高、供電安全性好、架設和維修方便和經濟性合理等主要特點。其主要技術參數包括耐候性、絕緣水平、內、外半導電屏蔽層。架空電纜在國內外輸電應用廣泛。

    

發展現狀

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傳統的高壓電力輸送方式,大多是使用高壓架空線路或者高壓電纜線路作為傳輸通道,其各自的優缺點及其適用範圍均有定論 [1]  
現在,一種介於架空導線和地下電纜之間的新的高壓輸電方式—架空電纜已間世。法國、瑞典、芬蘭等國根據其森林茂密的國情,在六十年代初率先開始了研究和發展架空電纜,目前架空電纜已在歐、美、日及東南亞地區廣泛應用,南朝鮮及我國台灣省也都大量生產高壓架空電纜,采用架空電纜供電。
目前在城市的老舊電網改造中大都采用了架空電纜。上海已率先使用了1~10kV架空電纜100多公裏,廣州、北京、沈陽、武漢、大連等各大城市和旅遊點也都較多地采用了進口和國產架空電纜,因而各電纜製造廠也都紛紛上馬,研究和開發這類新的熱門產品。其中哈爾濱電纜廠和山東電纜廠等幾家電纜廠,八十年代初從北歐芬蘭等國引進了現代化的交聯生產設備,己成為我國生產架空電纜的骨幹廠家,其部分架空電纜產品已出口到阿聯酋及菲律賓等國。

分類

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架空電纜並不是將普通的油紙絕緣電纜或是交聯絕緣電纜直接掛在架空杆塔上,而是采用類似於交聯電纜生產工藝製造的一種專用電纜。
一般的架空電纜都是單芯的,按其結構不同可分為硬鋁線結構、硬拉銅線結構、鋁合金線結構、鋼芯或鋁合金芯支撐結構和自承式三芯紋合結構(線芯可為硬鋁或硬銅線)等 [1]  
硬鋁線結構重量輕,拉力適中,電纜易於彎曲,安裝方便,而且工程造價低,可就便安裝在現有杆塔上使用,現在一般改造或新建工程多采用此種。
硬拉銅線結構較重,但拉力大,抵抗外力的作用能力強,甚至杆塔折斷時電纜仍可繼續通電。鋁合金線結構的重量輕,拉力大,主要用於跨距為100m的大跨距杆塔係統中。
鋼芯或鋁合金芯支撐結構一般用於35kV電壓係統,跨距也較大,用方形絕緣件將支撐線(裸線)和三個絕緣相線分開,支撐線可作避雷線用,其最大優點是弧垂小,弧重隻為跨距的2.4%左右。
自承式三芯絞合結構用於跨距中等的係統中,這種電纜的缺點是:三芯電纜的製造長度較單芯短,接頭較多,且有外半導電屏蔽層,在電纜末端要象普通電纜那樣裝置終端頭或應力錐結構。

主要特點

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1、 供電可靠性高
采用架空電纜可大大降低各類的短路故障(特別是架空裸導線常見的閃絡性故障),與架空裸導線相比,故障率要低4-6倍。[2] 
國產架空電纜1988年在上海作試運行,試驗架空電纜沿淮海路茂密的林蔭道穿行,經過上海地區台風季節及夏季高溫的考驗,運行良好,其供電故障率比原來的架空裸導線大大降低。架空電纜在使用中也不會產生水樹,電纜經多年運行後,絕緣品質無明顯下降。
2 、供電安全性好
采用架空電纜使人身觸電傷亡事故大為減少 [3]  。上海電纜研究所曾設專門課題,進行《架空電纜絕緣對人身安全的研究試驗》。經測試和計算表明:即使用手觸及帶電的電纜絕緣表麵,其感應電流不到0.1mA(10kV)和0.2mA(35kV),大大低於國家電氣安全規程規定的50一100mA致死的標準。可見在架空電纜通電時,當人體或其它動物不慎觸及電纜絕緣表麵時,隻要電纜未擊穿,對人畜均不會造成危害。
3、 架設和維修方便
架空電纜可在任何種類的杆塔上架設,也可沿牆架設,特殊情況下還可在樹叢中穿行,直接用金具固定在樹杆上。可以單回路架設,也可以在同一電杆上架設多回線路,而不要求有寬闊的“電氣走廊”。在安裝上可就便架設在原架空線路上,利用原有的橫擔和瓷瓶,也可采用全套的配套金具及附件。還可根據現場實際情況,請廠家特製或自製一些特殊的金具,因此施工極為方便。架空電纜也不必進行專門的巡視檢查,而且也不會因樹枝閃絡及居民亂扔雜物,或吊車吊臂誤碰撞等而形成短路跳閘事故,從而大大減輕了線路的維護與檢修工作。
4 、經濟性合理
雖然采用架空電纜比采用架空裸導線在價格上要貴一些,但比普通的地下安裝電纜要便宜。因而采用架空電纜雖然一次性投資略高,但綜合其它的因素,其運行費用將明顯低於架空裸導線。如采用架空電纜使得線路廊縮小,甚至多回線路共用一個杆塔,減少了征地占地費用,運行中也無需砍伐修剪線下樹木,節省了砍伐修剪費,最主要的是減少了線路故障及其所造成的直接或間接損失費用。因而其綜合造價顯然更低、更經濟、更合理。

主要技術性能

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耐候性
高壓架空電纜絕緣,除必須滿足較高的電氣性能要求外,還要求有很好的耐候性 [4]  ,才能長期在日光輻照下安全地工作。現有的架空電纜絕緣材料是由高分子絕緣材料和一定量的碳黑摻合而成。因為高分子絕緣材料可以把能量占94%以上的可見光和紅外光拒之,使其無法滲入高分子聚合物內部來,但仍有少量(占總能量的6%)的超紫外光(俗稱VA光)可以滲入絕緣內部,在長期作用下使高分子裂解,絕緣表麵變得粗糙甚至開裂,最終使絕緣破壞。如果絕緣內參入2%以上的碳黑就完全可以阻止VA光的入侵,但這樣對電纜的電氣絕緣性能來說是不利的,將會使gt乙值急劇升高。為解決這個矛盾,現在的電纜絕緣是經過不同配方並多次試驗後確定的最佳耐候交聯絕緣配方,該配方已由國內一些廠家試生產成功,用這種料生產的交聯二架空電纜也已正式投入運行。
絕緣水平
架空電纜使用時,由於對地電壓並不完全是加在電纜絕緣上 [1]  ,其對地大部份是由空氣介質承擔,由此架空電纜的絕緣性能較高,且明顯優於一般的普通油紙以及交聯電纜。因為油紙電纜的鉛包以及交聯電纜的屏蔽層通常都是接地的,所以電纜通過的電壓完全是加在主絕緣上,而架空電纜則是由主絕緣和空氣介質共同承擔。因此各國有關標準都規定了架空電纜比地敷普通電纜的絕緣厚度要取得薄一些,一般歐美和日本等國的架空電纜絕緣厚度均比普通電纜薄10一20%。同時架空電纜在長期電壓作用下,絕緣品質不會明顯下降,不象埋地敷設電纜在長期運行時會產生水樹,水樹達到飽和時,電纜擊穿電壓將下降1/3一1/2,而架空電纜一般不會產生水樹。因此,綜合地看,架空電纜的絕緣性能是較高的。
內、外半導電屏蔽層
1KV的低壓架空電纜,由於導體表麵電場強度很低,不需要采用內半導電屏蔽層 [1]  。當架空電纜接近接地體時,10kV架空電纜導體表麵的電場強度為2~3kV/mm,35kV架空電纜導體表麵的電場強度可高達5kV/mm左右,這就非要采用內半導電層不可。因電纜中的導體和絕緣層是粘合不牢的,在溫度的變化下兩層會相互脫開,遇陰雨天氣,脫開的部分充滿水汽,使其耐電強度降低。幹燥時空氣的耐電強度可達3kV/mm,而濕空氣僅0.5一1KV/mm。這樣電纜在正常情況下運行時,導體表麵和絕緣間隙間形成一層電暈,除造成電暈放電損耗外,而且很容易破壞絕緣介質。為此世界各國,10kV以上的架空電纜均采用導體的內半導電屏蔽層。
分相單芯架空電纜不必采用外半導電屏薇層,但10kV以上的三芯紋合架空電纜就一定要采用外半導電屏蔽層。因為三芯紋合的架空電纜其對外電場是不均勻的,如果沒有外半導電屏蔽層,則在空氣潮濕時,將會產生很強的電暈放電。