35kV屏蔽型可分离连接器在小型化配电设备上的应用

2013-08-16福建中能电气股份有限公司陈添旭

电器工业 2013年9期

文／福建中能电气股份有限公司陈添旭／

0 引言

城市化进程的加快和城市电力负荷的不断增长，越来越多的35kV挤包绝缘电力电缆应用在城市配电系统中，市场需要一种最佳方案来解决35kV电力电缆线路的分支连接或设备终端连接。同时，需要一种更加紧促并适合户外运行环境的配电设备来代替传统的户内空气绝缘配电设备。一些国内企业曾试图将国外35kV或36kV可分离连接器引进国内市场，终因技术参数不符合国内电网技术要求而失败。近年来国内成功开发出的35kV等级屏蔽型可分离连接器完全适合国内电网实际要求，填补了这一领域的空白。

1 35kV屏蔽型可分离连接器的结构特点

典型的35kV屏蔽型可分离连接器的剖面结构如图1所示，它们不仅使电缆与设备套管之间的电气连接无裸露金属件，而且充分考虑电场分布的均衡，主体绝缘的内外都有半导电屏蔽层，将导体连接处电场畸变和电缆绝缘轴向收缩以及切削电缆绝缘反应力锥等很难处理的问题都予以回避了，外表面直接接地，无需外部绝缘距离，对电器设备向小型化、全封闭方向发展起到促进作用。

外屏蔽层：它使可分离式连接器的外表面保持零电位，带电可触摸，无需外部绝缘距离。中间绝缘层：它将高压电极与地电极可靠隔离，承受工作电压及各种过电压长期作用，因此其耐电强度及长期稳定性能是保证整个可分离连接器完成输配电任务的最重要部分；它还要能耐受发热导体的热作用而保持应有的介电强度。内屏蔽层：采用半导电橡胶硫化成型，与主绝缘复合成一体。它使电缆导体连接处的空气隙处于等电位下，不会放电，电缆绝缘末端不需要切削反应力锥，即使电缆绝缘有轴向收缩，只要其端部未缩到接头内半导电层以外，就不会影响接头性能。它使电场分布均匀，运行更加安全，消除了可能存在的潜在危险，使电缆终端的寿命延长。双头螺栓：它将压接端子固定在设备套管与绝缘塞之间。缘塞及绝缘塞盖：它用来固定压接端子，将可分离连接器安装孔封堵，通过半导电绝缘塞盖罩住尾部，使外表面屏蔽接地。容性测试点：采用嵌入式金属部件，当带电运行时，其金属部件与外屏蔽层之间有一定的电位差，可以用来安装带电显示器，也可以通过半导电测试帽短接并屏蔽。接地孔：用来将外屏蔽层接地。压接端子：起到电气过度连接。根据电缆导体选择对应规格的铜或铝材。电缆适配器：又称为应力锥，通过漏斗状应力锥来改善电力电缆外屏蔽层断开处的电场分布，它同时还是不同规格电缆的适配器。

图1 可分离连接器剖面结构示意图

2 国内外35kV电压等级可分离连接器绝缘水平的差别

如表1所示，国内外关于35kV电压等级可分离连接器的绝缘水平要求差异很大，这主要是不同国家及地区电压等级的细微差别和中性点接地方式的巨大差异造成的。在选择35kV可分离连接器时，一定要考虑国内35kV电压等级对电缆附件的标准要求，不能盲目选用国外产品。据了解，北京某公司在2004年曾盲目引进欧洲某公司36kV电压等级可分离连接器，送到武汉高压研究所准备做试验，后来发现技术参数不符合国内35kV电压等级要求而放弃；上海在引进国外35kV电压等级GIS开关时，曾配套36kV电压等级可分离连接器，因为不符合国内标准，后来改用52kV电压等级产品[6]。

3 35kV屏蔽型可分离连接器在紧促型配电设备上的应用

3.1 35kV屏蔽型可分离连接器在GIS 开关柜上的应用

传统的35 (40.5) kV金属封闭开关设备，因为采用空气作为绝缘介质，考虑到设备的绝缘配合，体积很大。如KYN61-40.5型铠装移开式交流金属封闭开关设备标准尺寸为1400mm×2800mm×2600mm（宽×深×高），其中电缆室的空间约占1/4。对于高海拔地区以及凝露严重的地区，还要增加绝缘件的爬电距离，开关设备体积更大。

上世纪90年代以来，随着城市用电量的日益增加，在城市内负荷密度高的地区增建新的变电所变得十分困难。解决这一难题的有效措施是改建原有变电所，选用占地面积小、性能优越的新型GIS开关柜。在GIS开关柜的设计上，电缆进出线采用屏蔽型可分离连接器，无需考虑电缆室的外部绝缘配合和爬电距离，采用绝缘性能优良的SF6气体代替大气作为柜体内部绝缘介质，可以大幅度减小开关设备的占地面积和空间体积。例如，国外某企业推出的35kV等级GIS开关柜尺寸只有650mm×1380mm×2250mm（宽×深×高），体积减少了80%。GIS开关柜采用SF6密封结构，柜内各电器设备不受柜外周围环境和小动物的影响，可靠性得到提高。

3.2 35kV屏蔽型可分离连接器在电缆分支箱上的应用

近几年以来，在一些大型工矿企业和工业园区，需要对35kV电力电缆进行分支、连接；城市架空线入地改造工程也需要新型电缆附件解决原来35kV架空线路的分支连接。以前因为没有合适的电缆附件，35kV电力电缆线路有时为了解决分支连接问题，将电力电缆引出到电线杆上，通过户外电缆终端分支后再分别进入地下。这种方式的缺点是电缆分支连接容易受到外界的影响，与周围的环境不协调，有些地区空间受限，沿海地区还容易受台风影响。

35kV电缆分支箱与城市配电网络中大量采用的10kV电缆分支箱原理相同，它采用全绝缘、全密封、全屏蔽的可分离连接器组合连接，结构紧促，如图2所示。典型的35kV四分支电缆分支箱尺寸只有800mm×1300mm×1500mm（宽×深×高）。这种电缆分支箱直接安装在户外水泥台上，防凝露，抗洪水，防污染，可用于任何恶劣环境。若采用“H”型穿墙套管，图2所示的电缆分支箱不需要“T”接就可以完成四路分支，更加紧促。

图2 可分离连接器在35kV电缆分支箱应用示意图

3.3 35kV屏蔽型可分离连接器在户外箱式变电站上的应用

表1 国内外35kV可分离连接器技术参数比较

采用可分离连接器和配套的套管，可以使35kV箱式变电站电缆室的体积缩小一半以上，如果采用GIS开关柜作为箱式变电站的高压间隔开关，可以使35kV箱式变电站的体积大大减少。目前，国内已经有一些制造企业开始设计小型化、紧促型箱式变电站。

4 35kV单芯电力电缆金属护套的接地方式

为了限制35kV单芯电力电缆护套在正常运行及线芯短路时的工频感应过电压、雷电作用及操作过电压时电缆护套的过电压，电缆金属护套必须采取适当的接地方式，如护套单端接地、护套中点接地、护套交叉互联、电缆换位金属护套交叉互联等。由于35kV可分离连接器的外屏蔽层需要直接接地，当使用35kV单芯电力电缆时，在可分离连接器连接处的电缆金属护套要采用直接接地方式。