电缆在高压电力传输中的应用与挑战

电缆在高压电力传输中的应用与挑战

广东电网能源发展有限公司

陈敏强

摘要：高压电缆是电力输送的关键部分，但它经常遭受各种问题的困扰，比如绝缘层随着时间的推移而变弱，环境因素如天气和温度变化的影响，以及由于热力作用和连接部位处理不当引起的压力。通过应用高介电常数绝缘材料、优化空气冷却结构、加强聚合物外护层的保护能力以及更新电缆接头和终端的加工技术，可以显著增强高压电缆的稳定性和信赖度。使用好的检查工具和保养方法可以帮助我们早点发现问题并解决，这样能让设备出问题的机会减少，用的时间更长。

关键词：高压电缆、可靠性、安全性、电力传输、绝缘性能

引言

电力需求越来越多，因此把电能从发电站高效地运送到各个地方变得特别重要。电力传输离不开高压电线，这些电线对于确保电力稳定供应非常关键，它们运行的好坏直接决定了我们用电是否顺畅。在最近几年，随着各种新技术的出现，电线在更远距离、藏于地下以及水下输送电力方面变得更加普遍。尽管高压电缆在许多场合中被广泛使用，但在使用过程中还是遇到了不少难题，比如电缆材料的逐渐损耗、周围环境的影晌以及日常的安装和保养工作。

一、高压电缆在电力传输中的应用现状

随着全球对电力的需求不断上升，70千伏及以上电压等级的电缆在能量输送方面的使用频率逐步增加。高压电缆有效地传输大量电能，有助于降低传输损耗，提升传输效率。根据发布的数据报告，全球高压电缆产业在过去几年中持续稳定增长，据专家推测，至2025年该产业可能达到相当大的经济规模。高压电缆被大量用于输送电力超过较长距离、城市电网升级和穿越海洋的电力传输等场合。通过使用高压电线，我们可以在远距离电力传输中减少能量损失，从而提升电力传输的效率。中国的某项电力传输项目，运用了大量特殊电线，显著提高了电力传输的效率，并且减少了对于地面的占用。在城市的电力系统升级过程中，一种新型的电线逐渐流行起来，它们需要的空间更少，并且能够很好地抵御外界信号的干扰，逐步淘汰了旧式的电线杆布局。

海缆输电能力很强。最近几年，因为海上风力发电站越来越多，所以需要很多能够把电力从海上送到陆地的电线。英国有一个叫Hornsea的风电场，它是世界上最大的海上风电场，这个风电场用了很多高压电缆，这样电就能很顺畅地从海上送到岸上的电网里。技术的提升使得高压电缆的使用场景变得更加广泛。在近几年中，超高压交联聚乙烯（XLPE）电缆的研发领域和实际应用方面均实现了重大突破，包括技术革新和市场推广等方面。

二、影响高压电缆可靠性的主要问题

电力系统中，确保高压电缆能稳定工作非常关键。在实践中，高压电缆的稳定性经常受到许多不同因素的影响。材料失去绝缘性能是常见的一个问题。通常情况下，用于高压电缆的绝缘材料是交联聚乙烯（XLPE），这种材料在长时间遭受高电压和高温影响后，其绝缘性能会逐步降低，这会提高电缆发生故障的可能性。许多高压电缆出现问题，是因为绝缘材料随时间变质，这影响了电缆的功能和耐用性。外界条件对于电力传输管道的稳定性有着显著的影响。地下的电线经常得应对各种复杂的情况，比如土壤的潮湿、天气的冷暖变化，还有其他一些会损害电线的物质。在高湿度或盐碱地区，电缆的外层保护套可能会受到损坏，这可能会损害电缆的绝缘能力。机器损坏这个问题我们不能忽视。电缆在铺设和工作中，可能会因为施工问题或外部力量损坏，导致保护层破裂，这样可能会造成电缆问题。

高温压力可以使得高压电缆的性能下降。当高压电缆在长时间和重负荷下使用时，它的内部电线会制造很多热量，如果这些热量不能迅速散出，或者周围的散热条件不好，这会导致电绝缘材料因热量而老化，进而使绝缘效果变差。电缆在受到热应力时可能会发生变化，这种变化可能导致电缆的形状发生扭曲，进而提高了出现问题的风险。调查表明，高压电缆出现的诸多问题中，超过五分之一是由热力因素引起的。确保接头和末端处理的质量也是一个重要的问题，不容忽视。接头和终端是高压电缆系统中较为脆弱的部分，它们可能会遇到电气或机械方面的问题。如果连接部分和末端处理不好，可能会引起部分过热、绝缘损坏和电晕放电等状况，这会影响到电缆系统的稳定运行。

实践表明，很多电力传输问题都出在连接的地方。高压电缆的可靠性受到安装和维护质量的直接影响。安装高压电缆要求技术人员遵循精确的施工规范，任何不当操作，比如半径过小的弯曲或不适宜的支撑，都可能导致电缆功能故障。定期检查和保养电缆对保证其正常运作至关重要。

三、高压电缆应用中的解决方案及效果分析

为确保高压电缆持续稳定运行，我们必须采用最新的技术和高质量的物料来解决其可能遇到的问题。使用新型的绝缘材料能够有效地解决高压电缆因老化而带来的问题。在最近几年，用于制作高压电缆的一种新类型塑料越来越多地被使用。这种材料非常耐用，即使在很热和电压很高的环境下，也能让电缆用得更久。实验结果表明，当在具有挑战性的条件下使用XLPP材料制造的电缆时，其耐用性显著提升，效果比常规材料更佳。针对高压电缆遭受外部环境损害的问题，提升其外层保护的能力是一种有效的解决办法。通过应用三层叠加的保护层，这种电缆获得了坚固的外部防护，极大地减少了水分、化学物质以及机械损害对它的影响。在安装电缆时，确保埋得足够深并采取恰当的保护措施，例如，在潮湿的地方，需要增加排水系统；在盐碱地区，则应使用能抵抗腐蚀的材料。这样做可以显著提升电缆的稳定性和使用寿命。

涉及热应力挑战的高压电缆问题，任务中的一个关键环节是优化散热设计，采用高导热性能材料以及采取了某种结构设计方式，电缆的散热能力得到了显著提升。这一材料与设计被应用于实践中，比如，在电缆中嵌入铝带作为导热材料或者设计带有散热片的构造，这样一种方法能够有效降低工作温度的是电缆的这一特性，通风与冷却系统用于电缆安装，尤其是在执行长距离和大负荷输电的情况下，这种影响可以被显著减轻，从而使电缆寿命得以延长。确保可靠性是目的，为此目的，需要使用的是先进的连接技术以及高质量的接头材料，冷缩接头技术以及热缩接头技术。这些技术提供了卓越的密封效果和更佳的电气性能，有效地减少了局部过热和电晕放电现象的发生，对接头和终端进行定期的检测与维护，及时识别及解决可能出现的问题，从而显著提高整个电缆系统的可靠性。

在安装与维护环节，应用了先进检测技术及设备，及时识别了电缆的潜在故障，例如，在线系统监测的是电缆的运行状态具备实时监控的能力电缆的运行状况，能够迅速识别温度和电压的异常情况，措施包括维护和预防，无损检测技术被采用，比如超声波检测技术和红外热成像技术，可以对电缆健康状况进行精确评估，防止重大故障的发生，在实施上述解决方案之后，运行可靠性得到显著提升以及使用寿命得到延长。

结语

现代电力传输系统中，扮演关键角色的设备是高压电缆，其运行稳定性受可靠性的直接影响，分析揭示出，当前应用的高压电缆状况，确定了在实际应用中主要遭遇的挑战，这些挑战涵盖了包括老化的绝缘材料、由环境因素引起的影响、热应力导致的问题、接头与终端的故障，以及安装和维护时面临的难题，先进的绝缘材料被采用、散热设计得到优化、外护层防护得到加强、接头和终端处理技术得到提升，先进的检测设备和维护技术被应用，这能够显著提高高压电缆的可靠性和使用寿命，采取了提升效率与稳定性的措施，维护成本大量节约了，为高压电力传输的未来发展提供了有力支撑。

参考文献

[1] 王伟. 高压电缆在电力传输中的应用研究[J]. 电力技术, 2022, 39(4): 45-50.

[2] 李明. 高压电缆绝缘性能的影响因素及对策研究[J]. 电气工程, 2021, 28(3): 30-35.

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