15kV和35kV電纜的介質(zhì)損耗標(biāo)準(zhǔn)主要體現(xiàn)在介質(zhì)損耗角正切值(tgδ)的允許范圍上,該參數(shù)是衡量電介質(zhì)損耗的核心指標(biāo),其值越小表明絕緣性能越佳。以下從通用標(biāo)準(zhǔn)、電壓等級差異、工程應(yīng)用要求三方面展開分析:
一、通用標(biāo)準(zhǔn)要求
介質(zhì)損耗角正切值(tgδ)
根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),電纜絕緣的介質(zhì)損耗角正切值(tgδ)需滿足以下條件:典型值范圍:0.005~0.02之間,優(yōu)質(zhì)材料可能低于0.005。
測試條件:在工頻(50~60Hz)下測量,此時電纜絕緣呈現(xiàn)高絕緣電阻和較大容抗,感抗可忽略。
物理意義:tgδ近似等于絕緣的功率因數(shù),反映電介質(zhì)在電場作用下的能量損耗。
測試方法
標(biāo)準(zhǔn)回路:內(nèi)置高穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn)電容器(tgδ<0.005%,Cn=99.78PF)。
被試回路:由被測電纜和測量線路組成,通過取樣電阻、前置放大器和A/D轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù)。
儀器要求:使用高精度介質(zhì)損耗測試儀,通過測量電壓與電流的相位差計算tgδ。
標(biāo)準(zhǔn)回路與被試回路:
計算原理:數(shù)字信號處理器對標(biāo)準(zhǔn)回路與被試回路的電流幅值及相位差進(jìn)行矢量運算,得出電容值和tgδ。
二、15kV與35kV電纜的差異
電壓等級影響
35kV電纜:介質(zhì)損耗更顯著,其損耗占載流纜芯損耗的比例約為1.5%,而15kV電纜的損耗比例可忽略不計。
原因:電壓升高導(dǎo)致電場強度增加,絕緣材料中的極化損耗和漏導(dǎo)損耗隨之增大。
絕緣材料與結(jié)構(gòu)
35kV電纜:通常采用交聯(lián)聚乙烯(XLPE)等高性能絕緣材料,其tgδ值需嚴(yán)格控制(如<0.0005),以減少運行中的能量損耗。
15kV電纜:對絕緣材料的要求相對較低,但仍需滿足tgδ的通用標(biāo)準(zhǔn)。
三、工程應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)要求
設(shè)計階段
載流量計算:需考慮介質(zhì)損耗對電纜散熱的影響。35kV電纜因介質(zhì)損耗較大,需通過特殊絕緣設(shè)計(如低tgδ材料)或冷卻措施(如人工油冷卻)提高傳輸容量。
熱阻計算:介質(zhì)損耗產(chǎn)生的熱量會導(dǎo)致絕緣溫度升高,需通過熱阻模型評估電纜的長期運行可靠性。
運行與維護
定期檢測:通過介質(zhì)損耗測試儀監(jiān)測tgδ值的變化,判斷絕緣老化程度。例如,35kV電纜的tgδ值若顯著升高,可能預(yù)示水樹枝老化或受潮。
超低頻測試:采用0.1Hz超低頻電壓測試電纜的介質(zhì)損耗,可有效診斷交聯(lián)電纜的整體絕緣狀態(tài)。
國際標(biāo)準(zhǔn)參考
IEEE 400-2013:規(guī)定了有屏蔽層電力電纜系統(tǒng)絕緣層的現(xiàn)場試驗與評估導(dǎo)則,包括介質(zhì)損耗的測試方法和判斷標(biāo)準(zhǔn)。
GB 50217-2018:中國電力工程電纜設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),對電纜的介質(zhì)損耗提出了具體要求。
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