水底高压电力电缆的结构设计要求

水底高压电力电缆的结构设计要求

水底电力电缆是指过江、河、湖、海敷设在水底的电力电缆。主要使 用在海岛与大陆或海岛与海岛之间的电网连接，横跨大河或港湾以连接 陆上架空输电线路，陆地与海上石油平台以及海上石油平台之间的相互 连接。 由于水底的地质和水文情况的特殊性，使水底电力电缆的敷设和 运行的条件与陆地上使用的电力电缆有较大差异，因此水底电力电缆在 结构上具有不同于陆上电缆的特点。

一、水底电力电缆结构

水底电力电缆的绝缘结构与陆上电缆很相似，但是绝不能简单地把 陆地上使用的电力电缆敷设在水下使用。水底电力电缆在敷设或回修 时，由于水的深度、电缆的自重以及敷设机械的作用，电缆上会受到很大 的机械应力(拉伸、扭转和张力下弯曲) 。此外，水底电力电缆运行在复杂 的水下环境中还会受到水底腐蚀性物质和水下生物的侵袭、腐蚀，又会受 到船只抛锚、捕渔作业等外机械力的破坏。因此，水底电力电缆的基本特

点是体现在它的机械性能上。

1 . 水底电缆的结构

为了使水底电缆能承受上述各种机械应力的作用，水底电缆一般采 用特殊(加强)的护套结构—加强的金属护套、金属加强带和铠装钢丝。

国产 100kV 直流海底电力电缆的结构(单位：mm) 1—导体；2—导线屏蔽；3—绝缘；4—厂名纸；5—绝缘屏蔽；6—铜带；

7—合金铅护套；8—热溶胶；9—聚乙烯护套；10—镀锌钢带；

11—沥青油麻；12—挤塑钢丝；13—沥青油麻

图 25 - 14 所示为一种典型的水底电缆的结构。它的额定电压是直流

土 100kV，单根传输容量为 50MV·A，已被使用在国内某海岛与大陆电网的 连接。电缆路径全长 10km，最大水深 120m。它的结构特点如下：

(1)导体。标称截面为 300mm2，由 61 根 O2 . 5mm 退火铜线分层绞制后 紧压而成。紧压系数为 0. 85，紧压后的导线既柔软又密实，降低了(在事 故情况下)海水沿导线空隙渗透的可能性。

(2)绝缘。采用黏性油浸渍纸绝缘，绝缘厚度为 7 . 5mm，与陆上电缆 相同。

(3)金属护套和非金属护套。合金铅护套，厚度为 4mm。为了保证铅 护套耐腐蚀性能和加强密封，在铅护套外加一层厚度为 3 . 5mm 的聚乙烯 护套。聚乙烯护套与铅护套之间涂有热溶胶，使其成为一整体，防止聚乙 烯护套损坏后海水沿夹层空隙渗透的可能性。这层聚乙烯护套还可以提 高铅护套耐疲劳性能 2 - 3 倍，这对敷设在深海的电缆极为重要。

(4)金属加强带。为加强金属护套的抗应变强度，在聚乙烯护套外绕 包二层耐腐蚀的金属加强带。金属加强带材料通常是合金铜、不锈钢(用 于单芯交流电缆)或镀锌钢带(用于三芯交流电缆和直流电缆)。

(5)铠装钢丝。 由于该电缆线路途径某些地质条件差的海域，所以全 长 10km 的电缆中有 3km 采用双层 06 . 0mm 的粗钢丝铠装，以提高电缆在 海底的耐磨性能。其余 7km 采用 06 . 0mm 钢丝单层铠装。单、双层钢丝交 叉处设有过渡结构，以免刚度不同而造成局部应为集中。为提高铠装钢 丝耐腐蚀性能，每根钢丝外加 1mm 厚的聚乙烯套。

为了不使电缆在敷设时中断作业，该工程要求海底电缆的单根连续 长度大于 10km。制造厂的单根电缆制造长度，由于受设备条件的限制，只 能达到 5km 左右，所以中间用软接头连结。软接头的结构如图 25 - 15 所 示，其导体用等直径焊接，绝缘采用与电缆绝缘相同规格的纸带绕包而 成，外壳用铅合金管焊接在电缆铅护套上。软接头的径向尺寸与所连接 的电缆相同或略大于电缆的直径。软接头通常是在工厂里制作好后再与 电缆本体一起连续铠装。因此，软接头能与电缆一样承受拉伸、扭转和弯 曲等各种机械应力的作用。

100kV 直流海底电力电缆的软接头结构(单位：mm)

1—导体等直径焊接；2—导体屏蔽；3—反应力锥；4—软接头绝缘；

5—软接头绝缘屏蔽；6—铅合金管外壳；7—应力锥；8—垫衬材料；   9— 电缆绝缘屏蔽；10— 电缆铅护套；11—铅外壳焊接；12—聚乙烯热收缩管

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