3KV高压电缆的抗冲击性能主要取决于绝缘材料特性、导体与屏蔽层设计、制造工艺以及外部保护措施,整体上在合理设计与规范使用下能够满足冲击耐受要求,但需通过严格试验验证。 以下是具体分析:
一、绝缘材料对冲击性能的影响
油浸纸绝缘:冲击击穿强度受纸带厚度、密度、不透气性及均匀性影响显著。纸带厚度增加会导致冲击强度下降,而密度提高20%~50%可使冲击强度提升10%~20%。不透气性及均匀性对冲击强度的贡献占比达78.5%,是核心影响因素之一。
塑料绝缘(如聚乙烯、交联聚乙烯):冲击性能符合威布尔击穿概率分布,长期工频击穿场强通常在10千伏/毫米以上。交联聚乙烯电缆的平均工作场强可取1~2千伏/毫米,其绝缘厚度设计需同时满足工频电压强度和冲击电压强度要求,取两者计算结果的较大值。
二、导体与屏蔽层设计的作用
导体表面屏蔽:采用金属化纸屏蔽可使冲击强度提高10%~15%,半导体纸屏蔽则可提升15%~22%。屏蔽层能有效分散电场应力,减少局部电场集中。
导体截面影响:冲击强度随导体截面增大而降低,主要因导体表面可能存在制造缺陷,导致电场分布不均。
三、制造工艺与外部保护的关键性
纸包及浸渍工艺:纸包发皱会使冲击强度下降20%~25%,超高压电缆(采用0.01~0.04毫米薄纸)的冲击强度下降幅度可达10%~40%。浸渍不充分的电缆在压力变化时冲击强度波动显著,而浸渍良好的粘性浸渍电缆受压力影响较小。
外护套保护:外护套可防止物理损伤和环境侵蚀。在雷电冲击或短路电流作用下,非直接接地端的外护套可能感应出过电压。例如,110kV和220kV电缆的外护套雷电冲击耐受电压需分别不小于37.5kV和47.5kV,工频过电压下感应电压不超过25kV。通过安装护套电压保护器,可将感应电压控制在安全范围内。
四、冲击性能的试验验证
冲击波参数:按GB/T3048.13规定,冲击波的波前时间为1~5微秒,半峰值时间在40~60微秒之间,其他方面与GB/T16927.1规定一致。
试验项目:额定电压1~3kV的电力电缆例行试验包括导体电阻测量和耐电压试验。耐电压试验可在环境温度下采用工频交流电压或直流电压,工频试验电压为2.5U₀+2kV(U₀为电缆导体对地或对金属屏蔽层间的额定电压),加压时间5分钟,保证绝缘无击穿。
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