电力电缆

 交联聚乙烯绝缘电缆（XLPE）

　　交联聚乙烯绝缘（XLPE）海底电缆发展于上世纪80年代，多数用于220kV及以下电压等级［1］，其制造和运行经验还远不如充油海底电缆．截止到目前，电压等级高的XLPE交流海底电缆是耐克森（NEXANS）公司正在为位于挪威海的大型OrmenLange天然气田安装的2.2km长的420kV4根单心海底电缆．500kV交流长距离海底电缆，目前应用的充油电缆．

　　与充油电缆相比，XLPE电缆具有以下优点：

①XLPE电缆是固体绝缘，不需复杂的充油系统，不需要检测油位、控制油压，运行费用低；
②XLPE电缆没有铅护套，弯曲半径小、质量轻，可生产、敷设的长度更长，且在敷设安装和运输时都要比充油电缆简单；
③XLPE海底电缆的电气性能和机械性能也都优于充油电缆．正因如此，XLPE绝缘海底电缆的发展有着更广阔的前景，但也有众多技术问题尚需解决．普通的交联聚乙烯电缆在直流电压作用下，电缆绝缘中的空间电荷会在某处集中，从而造成此处局部场强过高而被击穿．在绝缘材料中采用添加剂可以减缓电缆绝缘中空间电荷累积，使得交联聚乙烯电缆可以用于直流高压供电．2002年，根挤包型单心直流海底电缆（轻型直流电缆，瑞典ABB），电压±150kV，长度40km，容量330MW，用于连接纽约长岛和美国的康涅狄格．这种直流海底电缆采用3层聚合材料挤压成单极性电缆，内外屏层与绝缘层同时挤压，具有高强度、环保和便于掩埋等优点，适用于深海等恶劣环境．　　　　
XLPE绝缘直流海底电缆现高电压可达320kV交流电缆绝缘中的等效电容随电缆长度增加而增大，在能量传输过程中，等效电容与电源间不停地进行着充电放电，其充电电流可达到极大值而影响正常有功负荷的传输，所以交流海底电缆有个理论上的极限

　　
传输距离，多个跨海工程表明，该距离约为40km［3］，超过这个距离，采用交流传输电能就不具经济性了．而直流电缆长度不受充电电流限制，无需无功补偿装置，制造安装简便，介损和导体损耗小，有着良好的市场前景．但高压直流海底电缆还有如空间电荷积累机理及其抑制方法、直流电压下的绝缘老化机理、新开发绝缘材料的长期稳定性，局部放电的影响等众多问题有待研究解决．"

一般超高压交流海底电缆都是单心的，但由于3心交流海底电缆可以节省生产和敷设的费用，所以大截面、

　　高电压等级的3心XLPE交流海底电缆也在逐步推广．2008年，耐克森公司在加拿大敷设了上根电压达245kV的3心XLPE绝缘海底电缆．聚乙烯（PE）绝缘电缆和EPR（乙丙橡皮）绝缘电缆乙丙橡皮电缆与XLPE电缆（tgδ≤0.0005）相比，介损正切值tgδ、和介电常数ε都比较大，但与聚乙烯电缆相比更能防止树枝及局部放电，一般只用于中等电压的海底电缆．截至目前为止，高等级的乙丙橡皮海底电缆是2001年安装在意大利威尼斯－穆拉诺－梅斯特（Venezia-Murano-Mestre）的150kV海底电缆．

　　充气式电缆

　　充气式海底电缆在结构上与充油电缆很相似，也使用预先浸渍好的纸带做绝缘，再充入带压力的氮气，带压力的气体填充了纸带间的空隙，提高了击穿电压．充气式海底电缆可用于交直流输电，它比充油式电缆更适合于较长的海底电缆网．但由于需在深水下使用高气压操作，故此增加了设计电缆及其配件的困难，该电缆一般限于水深为300m以内．

海底电缆的相关技术问题

　　海底电缆的防水

　　当机械应力或外力造成电缆护套及绝缘损伤、接头损坏时，潮气或水分会沿着电缆纵向和径向间隙浸入，降低绝缘的电气强度，因此多数高压海底电缆都具

　　有防止水分入侵的纵向、径向防水措施．径向措施主要是在绝缘和金属层外面绕包半导电阻水膨胀带，在金属层外面添加金属防水层即金属护套，中压电缆电场强度相对较低，一般使用铝塑复合护套，也有仅用聚合物护套的，高压电缆则采用铅、铝、不锈钢的金属密封套．聚合物护套具有防水性，但却有一定的吸水率，这是因为其结构主要是由结晶相和无定形相组成的半结晶高聚物．结晶相结构紧凑，无定形相中的分子排列疏松，分子间存在较大的间隙．在交变电场的作用下，极性的水分子不断来回翻转，可以透过间隙和晶界缺陷处渗透到绝缘材料中．采用聚合物护套时，护套里要加具有吸水作用的阻水剂．

　　纵向阻水主要采用①压紧型线心；②在导线之间和缆心区添加阻水性物质，阻断水分在缆心中的扩散通道．纵向阻水采用阻水粉填充效果好，它的吸水量为自身的几十倍乃至几千倍，吸水强度大、膨胀率高，吸水后可迅速膨胀形成凝胶状物质，阻塞渗水通道，终止水分和潮气的进一步扩散和延伸，使受潮电缆的长度降到低。

   以上信息由河南金水电缆集团有限公司（原郑州市第二电缆厂）整理提供