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充氣電纜工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

文章出處：責(zé)任編輯：發(fā)布時(shí)間：2020-09-23 14:58:49 點(diǎn)擊數(shù)：- 【大 中 小】

充氣電纜用干燥的氮?dú)庾鹘^緣介質(zhì)的電纜。是油紙絕緣電纜中的一種。它是向油紙絕緣電纜內(nèi)部充以高壓力的氮?dú)猓箽怏w密度增加，氣體分子的平均自由行程減少，以提高其游離電場(chǎng)的強(qiáng)度。由于氮?dú)鈨r(jià)廉，不會(huì)燃燒，且在高差較大的電纜線路中不存在充油電纜的靜壓?jiǎn)栴}，因此充氣電纜有它的特殊的適用場(chǎng)所。

充氣電纜用高壓力的氮?dú)馓畛溆图埥^緣中的氣隙以提高絕緣性能的一種電力電纜。曾用于33～138kV的電力電纜線路中，有些也用于275kV級(jí)的電纜線路。因?yàn)槌錃怆娎|絕緣中不含大量的易燃電纜油，對(duì)防火要求較高的場(chǎng)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?dú)馓畛浜?，其絕緣強(qiáng)度與氮?dú)獾膲毫Τ山凭€性比例。按不同電壓等級(jí)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(chǎng)強(qiáng)度與沿電場(chǎng)方向的氣體間隙大小有關(guān)，間隙厚度愈小則游離電場(chǎng)強(qiáng)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(qiáng)度。
所用的氣體大多采用干燥氮?dú)?。氮?dú)馀c浸漬紙絕緣直接接觸，是絕緣的組成部分，其含水量不超過(guò)0.03%，純度在99.95%以上。氮?dú)獠患儠?huì)使電纜絕緣酸化和受潮，并使介質(zhì)損耗因數(shù)增加。近年來(lái)也有試用SF6負(fù)電性氣體的，以提高絕緣層總體的擊穿強(qiáng)度。
工作原理
原理與充油電纜完全不同，絕緣內(nèi)部的氣隙不是被消除，而是用高壓力的氮?dú)鈦?lái)填充以提高其游離電場(chǎng)強(qiáng)度。
根據(jù)氣體放電理論，氣體的起始游離電場(chǎng)強(qiáng)度與其壓力亦即與氣體分子的平均自由程有關(guān)，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(dá)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(chǎng)強(qiáng)度。因此，若在電纜絕緣內(nèi)充以高壓力的氮?dú)鈺r(shí)，電纜內(nèi)部氣隙起始游離的電壓就可以大大提高。
充氣電纜的游離電場(chǎng)強(qiáng)度與沿電場(chǎng)方向的氣體間隙大小有關(guān)。間隙厚度愈小則游離電場(chǎng)強(qiáng)度亦愈高。此外，在同樣的壓力下，工頻擊穿和沖擊擊穿強(qiáng)度亦隨紙帶厚度減小商提高。因此充氣電纜與充油電纜一樣，也可以使用薄紙來(lái)包繞絕緣以提高其電氣強(qiáng)度。但是，必須注意，氣隙的體積和形狀會(huì)在很大程度上影響游離電場(chǎng)強(qiáng)度，而這種特性是無(wú)法測(cè)量的，并且它會(huì)受一些不可控制的現(xiàn)象如熱膨脹、浸漬劑的滲透等的作用而變化。
結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
充氣電纜的構(gòu)造與充油電纜相似。兩者的區(qū)別在于氣道的構(gòu)造與油道不完全相同，而且紙絕緣的浸漬與加工過(guò)程也不同。單芯充氣電纜有的線芯中心有一個(gè)氣道；有的則是鉛包與絕緣表斷的屏蔽層之間留出2.5毫米的空隙作氣道，或者采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。三芯電纜由于可利用芯與芯之間的空隙作氣道，較好地解決了供氣問(wèn)題。但形式也有區(qū)別；有的只用一根金屬導(dǎo)氣管，有的除金屬導(dǎo)氣管外，還有～根管壁有孔的彈性塑料管，而有些則有兩根螺旋形氣道，再加一根導(dǎo)氣管。金屬導(dǎo)氣管是用無(wú)縫金屬管制成，它的管壁上也沒(méi)有氣孔，其作用只是保證氣體能直接傳送到每一個(gè)接頭盒中，在那里氣體就可以沿三個(gè)纜芯周?chē)目障痘蚵菪螝獾懒鞯诫娎|內(nèi)部絕緣中去。
原理與充油電纜完全不同，絕緣內(nèi)部的氣隙不是被消除，而是用高壓力的氮?dú)鈦?lái)填滿(mǎn)氣隙以提高它的游離電場(chǎng)強(qiáng)度。因?yàn)榈獨(dú)馐且环N隋性氣體，具有非常穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)，不容易發(fā)生游離放電。電纜中充入壓縮氮?dú)夂?，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(chǎng)強(qiáng)度就會(huì)大大提高，可以使用在較高的電壓等級(jí)中。
按照氮?dú)鈮毫Φ牟煌?，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(yùn)行電壓分別為35、20～75、35～275千伏。運(yùn)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。

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