探討多根單芯電纜并聯(lián)使用后的一些問(wèn)題

電纜實(shí)際并聯(lián)使用過(guò)程中以單芯電纜并聯(lián)較多，單芯電纜實(shí)際并聯(lián)使用過(guò)程中可能會(huì)由于敷設(shè)方式的影響，其實(shí)際的載流量不一定能夠滿足實(shí)際負(fù)荷的需要，實(shí)際使用中可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象。實(shí)際上，當(dāng)6根電纜毫無(wú)間隙的并列碼放在空氣中敷設(shè)后其實(shí)際再流量只能達(dá)到理論載流量的60%左右，如果再加上電纜的負(fù)荷按理論上進(jìn)行選擇，沒(méi)有按照實(shí)際敷設(shè)情況進(jìn)行校正。很可能造成電纜在實(shí)際通電過(guò)程中上處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，造成電纜通電運(yùn)行產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。因此在電纜的并聯(lián)敷設(shè)過(guò)程中其實(shí)際載流量不是簡(jiǎn)單的存在"1+1=2"的關(guān)系，很可能出現(xiàn)"1+1=1.5"甚至出現(xiàn)"1+1=1"的現(xiàn)象,造成電纜實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象。現(xiàn)在我們舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子,比如容量為570KW,額定電流為1140A左右的三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載,采用兩根YJV-0.6/1KV-1*300的電纜并聯(lián)進(jìn)行供電,按理論設(shè)計(jì)計(jì)算給定值, YJV-0.6/1KV-1*300單根電纜在空氣中敷設(shè)起理論計(jì)算載流量約為750A,兩根電纜的理論并聯(lián)載流量可達(dá)1500A左右,*可以滿足設(shè)備的實(shí)際使用需要。我們現(xiàn)在假設(shè)有32根電纜全部集中在一個(gè)在橋架上并排堆積隨意碼放敷設(shè),而上述并聯(lián)供電的兩根YJV-0.6/1KV-1*300也位于其中 。查閱相關(guān)材料發(fā)現(xiàn),當(dāng)電纜在空氣中6根毫無(wú)間隙堆積碼放后電纜的實(shí)際載流量將下降到理論計(jì)算給定值的60%。那么原來(lái)的電纜的實(shí)際載流量為1500×60%=900A,每根電纜分配到的實(shí)際載流量為450A左右, 與理論計(jì)算載流量750A相差近300A，這樣電纜在實(shí)際使用過(guò)程就存在嚴(yán)重過(guò)載發(fā)熱現(xiàn)象。

　　而且實(shí)際敷設(shè)電纜的根數(shù)又遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于6根,那么實(shí)際電纜的再流量可能可能比900A還要小。如何解決這個(gè)問(wèn)題,有些人提出再并聯(lián)一根YJV-0.6/1KV-1*120電纜以減少其余兩根電纜的分配的電流,現(xiàn)在我們從理論上先假設(shè)計(jì)算一下,三根電纜并聯(lián)后,負(fù)荷電流的實(shí)際分配情況，假設(shè)3根并聯(lián)使用的電纜長(zhǎng)度都為1公里，敷設(shè)溫度全部按20℃計(jì)算。而且假定并聯(lián)的1公里兩根YJV-0.6/1KV-1*300電纜導(dǎo)體電阻**。實(shí)際上由于制造工藝上的問(wèn)題不可能達(dá)到*的*，導(dǎo)體電阻還是有微小的差別。在實(shí)際計(jì)算過(guò)程我們忽略上述影響。20℃銅導(dǎo)體zuì大直流電阻銅芯300mm2為0.0601Ω/km,120 mm2為0.153Ω/km, 1140A的電流的實(shí)際分配計(jì)算120 mm2截面分配電流為(0.0601*0.0601/0.153*0.0601+0.153*0.0601+0.0601*0.0601)=187A,剩余300 mm2截面的上分配的電流為953A,而每一根300 mm2的電纜上實(shí)際流過(guò)的負(fù)荷電流為477A左右,這樣的情況下電纜的實(shí)際通電依然存在過(guò)載現(xiàn)象。而電纜120的實(shí)際災(zāi)流量在這種情況下的載流量為435*60%=261A，仍然有很大的余量但電流的分配規(guī)律卻不會(huì)將電流分配到120截面的電纜上去，實(shí)際上原來(lái)的問(wèn)題依然沒(méi)有得到解決。而且我們的假設(shè)只有電纜為6根的情況，也不符合我們的既定的要求。設(shè)想再加一根300 mm2截面的電纜，其實(shí)際載流量的分配規(guī)律為1140*1/3=380A，因此在實(shí)際的并聯(lián)電纜過(guò)程中要對(duì)所家電纜的截面必須進(jìn)行計(jì)算嚴(yán)正后，才能進(jìn)行并聯(lián)使用，否則及時(shí)加了電纜可能也不能解決問(wèn)題，zuì好的情況是采用加相同規(guī)格的電纜，而且保證長(zhǎng)度相同，這樣保證電流的分配基本均勻。實(shí)際上在現(xiàn)場(chǎng)安裝全部完成以后再進(jìn)行一次現(xiàn)場(chǎng)電纜的重新安裝和返工，在一般情況下是很難實(shí)現(xiàn)的。因此電纜先期的正規(guī)設(shè)計(jì)和敷設(shè)安裝工作至關(guān)重要，后期所采取的方式往往只是一種補(bǔ)救措施，很難從根本上 解決問(wèn)題。

　　而且在多芯電纜的并聯(lián)使用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，鎧狀電纜并聯(lián)要將每根電纜的的主線芯A，B，C三相錯(cuò)開(kāi)對(duì)應(yīng)并聯(lián)使用，不能將鎧狀多芯電纜的所有線新并接在一相上當(dāng)單芯電纜使用，如果這樣做，會(huì)在電纜的鎧狀鋼帶中產(chǎn)生渦流效應(yīng)，造成電纜的發(fā)熱，產(chǎn)生熱擊穿故障。這雖然是一個(gè)很簡(jiǎn)單的電學(xué)原理，但在筆者多次走訪用戶的過(guò)程中有時(shí)還是有用戶提出類似的問(wèn)題和做法。在三相四線制不平衡照明負(fù)載中，我們負(fù)載的接線和分配方式要盡可能保證負(fù)載的分配均勻，盡可能保證三相電流平衡，否則可能會(huì)由于三相電流的嚴(yán)重不平衡造成在鎧狀鋼帶中產(chǎn)生交變感應(yīng)電流，造成電纜的發(fā)熱。

DJYVPR1*2*1.5計(jì)算機(jī)電纜 　　電纜的并聯(lián)使用對(duì)于各線路端部接線鼻子的松緊程度也要引起注意，因?yàn)槭褂貌⒙?lián)電纜的負(fù)載的容量一般都比較大，其每公里的導(dǎo)體電阻都在0以下，如果在線路的任何一端一旦出現(xiàn)線鼻子松動(dòng)和接觸不良現(xiàn)象，都會(huì)成倍增加線路的導(dǎo)體電阻，造成電流分配不均甚至旁路現(xiàn)象，這樣就會(huì)造成并聯(lián)的個(gè)別電纜產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，引發(fā)故障。

　　同時(shí)可能電纜的實(shí)際線路的導(dǎo)體電阻并不可能**，因此相同型號(hào)規(guī)格的電纜在對(duì)電流的分配也不可能是平均分配，可能在電流的實(shí)際分配過(guò)程中可能還存在一定的差異。

　　因此在多根單芯電纜的實(shí)際并聯(lián)使用過(guò)程中要根據(jù)其實(shí)際敷設(shè)情況進(jìn)行校正，否則可能造成電纜并聯(lián)使用過(guò)程產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，影響電纜的正常使用。

防海水電纜及技術(shù)難點(diǎn)

交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜（XLPE）

交聯(lián)聚乙烯絕緣（XLPE）海底電纜發(fā)展于上世紀(jì)80年代，多數(shù)用于220kV及以下電壓等級(jí)［1］，其制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還遠(yuǎn)不如充油海底電纜．截止到目前，電壓等級(jí)zuì高的XLPE交流海底電纜是耐克森（NEXANS）公司正在為位于挪威海的大型OrmenLange天然氣田安裝的2.2km長(zhǎng)的420kV4根單心海底電纜．500kV交流長(zhǎng)距離海底電纜，目前應(yīng)用的僅有充油電纜．

與充油電纜相比，XLPE電纜具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①XLPE電纜是固體絕緣，不需復(fù)雜的充油系統(tǒng)，不需要檢測(cè)油位、控制油壓，運(yùn)行費(fèi)用低；

②XLPE電纜沒(méi)有鉛護(hù)套，彎曲半徑小、質(zhì)量輕，可生產(chǎn)、敷設(shè)的長(zhǎng)度更長(zhǎng)，且在敷設(shè)安裝和運(yùn)輸時(shí)都要比充油電纜簡(jiǎn)單；

③XLPE海底電纜的電氣性能和機(jī)械性能也都優(yōu)于充油電纜．正因如此，XLPE絕緣海底電纜的發(fā)展有著更廣闊的前景，但也有眾多技術(shù)問(wèn)題尚需解決．普通的交聯(lián)聚乙烯電纜在直流電壓作用下，電纜絕緣中的空間電荷會(huì)在某處集中，從而造成此處局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高而被擊穿．在絕緣材料中采用添加劑可以減緩電纜絕緣中空間電荷累積，使得交聯(lián)聚乙烯電纜可以用于直流高壓供電．2002年，dì一根擠包型單心直流海底電纜（輕型直流電纜，瑞典ABB），電壓±150kV，長(zhǎng)度40km，容量330MW，用于連接紐約長(zhǎng)島和美國(guó)的康涅狄格．這種直流海底電纜采用3層聚合材料擠壓成單極性電纜，內(nèi)外屏蔽層與絕緣層同時(shí)擠壓，具有高強(qiáng)度、環(huán)保和便于掩埋等優(yōu)點(diǎn)，適用于深海等惡劣環(huán)境．

XLPE絕緣直流海底電纜現(xiàn)zuì高電壓可達(dá)320kV交流電纜絕緣中的等效電容隨電纜長(zhǎng)度增加而增大，在能量傳輸過(guò)程中，等效電容與電源間不停地進(jìn)行著充電放電，其充電電流可達(dá)到*值而影響正常有功負(fù)荷的傳輸，所以交流海底電纜有個(gè)理論上的極限傳輸距離，多個(gè)跨海工程表明，該距離約為40km［3］，超過(guò)這個(gè)距離，采用交流傳輸電能就不具經(jīng)濟(jì)性了．而直流電纜長(zhǎng)度不受充電電流限制，無(wú)需無(wú)功補(bǔ)償裝置，制造安裝簡(jiǎn)便，介損和導(dǎo)體損耗小，有著良好的市場(chǎng)前景．但高壓直流海底電纜還有如空間電荷積累機(jī)理及其抑制方法、直流電壓下的絕緣老化機(jī)理、新開(kāi)發(fā)絕緣材料的*穩(wěn)定性，局部放電的影響等眾多問(wèn)題有待研究解決．"

一般超高壓交流海底電纜都是單心的，但由于3心交流海底電纜可以節(jié)省生產(chǎn)和敷設(shè)的費(fèi)用，所以大截面、

高電壓等級(jí)的3心XLPE交流海底電纜也在逐步推廣．2008年，耐克森公司在加拿大敷設(shè)了世界上dì一根電壓達(dá)245kV的3心XLPE絕緣海底電纜．聚乙烯（PE）絕緣電纜和EPR（乙丙橡皮）絕緣電纜乙丙橡皮電纜與XLPE電纜（tgδ≤0.0005）相比，介損正切值tgδ、和介電常數(shù)ε都比較大，但與聚乙烯電纜相比更能防止樹枝及局部放電，一般只用于中等電壓的海底電纜．截至目前為止，zuì高等級(jí)的乙丙橡皮海底電纜是2001年安裝在意大利威尼斯－穆拉諾－梅斯特（Venezia-Murano-Mestre）的150kV海底電纜．DJYVPR1*2*1.5計(jì)算機(jī)電纜

充氣式電纜

充氣式海底電纜在結(jié)構(gòu)上與充油電纜很相似，也使用預(yù)先浸漬好的紙帶做絕緣，再充入帶壓力的氮?dú)猓瑤毫Φ臍怏w填充了紙帶間的空隙，提高了擊穿電壓．充氣式海底電纜可用于交直流輸電，它比充油式電纜更適合于較長(zhǎng)的海底電纜網(wǎng)．但由于需在深水下使用高氣壓操作，故此增加了設(shè)計(jì)電纜及其配件的困難，該電纜一般限于水深為300m以內(nèi)．

海底電纜的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題

海底電纜的防水

當(dāng)機(jī)械應(yīng)力或外力造成電纜護(hù)套及絕緣損傷、接頭損壞時(shí)，潮氣或水分會(huì)沿著電纜縱向和徑向間隙浸入，降低絕緣的電氣強(qiáng)度，因此多數(shù)高壓海底電纜都具

有防止水分入侵的縱向、徑向防水措施．徑向措施主要是在絕緣屏蔽和金屬屏蔽層外面繞包半導(dǎo)電阻水膨脹帶，在金屬屏蔽層外面添加金屬防水層即金屬護(hù)套，中壓電纜電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較低，一般使用鋁塑復(fù)合護(hù)套，也有僅用聚合物護(hù)套的，高壓電纜則采用鉛、鋁、不銹鋼的金屬密封套．聚合物護(hù)套具有防水性，但卻有一定的吸水率，這是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)主要是由結(jié)晶相和無(wú)定形相組成的半結(jié)晶高聚物．結(jié)晶相結(jié)構(gòu)緊湊，無(wú)定形相中的分子排列疏松，分子間存在較大的間隙．在交變電場(chǎng)的作用下，極性的水分子不斷來(lái)回翻轉(zhuǎn)，可以透過(guò)間隙和晶界缺陷處滲透到絕緣材料中．采用聚合物護(hù)套時(shí)，護(hù)套里要加具有吸水作用的阻水劑．

縱向阻水主要采用①壓緊型線心；②在導(dǎo)線之間和纜心屏蔽區(qū)添加阻水性物質(zhì)，阻斷水分在纜心中的擴(kuò)散通道．縱向阻水采用阻水粉填充效果好，它的吸水量為自身的幾十倍乃至幾千倍，吸水強(qiáng)度大、膨脹率高，吸水后可迅速膨脹形成凝膠狀物質(zhì)，阻塞滲水通道，終止水分和潮氣的進(jìn)一步擴(kuò)散和延伸，使受潮電纜的長(zhǎng)度降到zuì低。