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高压充油电缆与交联聚乙烯电缆的比较

文档作者：王夏慧奎拦盅文档来源：广东省电力试验研究所广州电力局电缆管理所		点击数：	更新时间： 2025年02月22日
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午
高压充油电缆与交联聚乙烯电缆的比较
广东省电力试验研究所奎拦盅 王夏慧
广州电力局电缆管理所蔡兴波√
● __， — — 一 -r~247
摘要从使用部门角度，对高压充油电缆和交联聚乙烯绝缘电力电缆进行了综述与比较。
主题词高压电缆
， — — 一
前
在110 kV 及以上电压等级的高压电缆
线路中，目前普遍使用的电缆是充油电缆和
交联聚乙烯电缆(简称XLPE电缆)，由于绝
缘材料和结构都不相同(前者属复台介质的
油纸绝缘，后者属单一介质的塑料绝缘)，它
们的性能特点有较大的差异，两者的使用条
件和适用场合也有所不同。
高压电缆的选型是电力工程建设中的一
个重要的组成部分，而充油电缆和XI PE电
缆又是目前可供选择的两种主要型式。在具
体的工程项目中，选择哪一种电缆比较安全
和经济，则要进行详细的技术经济比较。本文
从使用者的角度，对这个问题作一综述，以供
同行参考
充油电缆
充油电缆的结构特点，是用低粘度的绝
缘油充人电缆绝缘内部，并由供油设备供给
一定的压力，以消除绝缘内部产生气隙的可
能性，是“压力型”电缆的代表产品。它主要应
用于高电压(110 kV 及以上)、大容量的场
台．如城网中的主干线和大型水电 火电厂以
及枢纽变电站的进出线等。
充油电缆已有七十多年使用历史。1924
年，意大利安装了第一条130 kV充油电缆；
美国自1927年首次使用132 kV充油电缆，
并于1 934年完成了第一条220 kV电缆的敷
设；法国在1955年制成了4'25 kV充油电缆，
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量充油电缆；
750～ 800 kV
的超高压充油电缆。因此，无论在制造上和使
用上，充油电缆都有一套比较成熟的技术和
经验，即使在我国也有三十多年的使用历史。
1 充油电缆的优点
充油电缆主要有以下优点：
(1)可靠性高
由于电缆绝缘内部保持一定的压力，外
界水分和空气不能从电缆本体或附件进入绝
缘内部，因此，充油电缆只要油压正常，它的
长期运行可靠性就不成问题，使用寿命可达
四五十年。如大连某电厂30年代敷设的两回
66 kV的充油电缆，直至60年代才第一次换
油；上海和天津等老城区有大量二三十年代
敷设的油纸绝缘电缆，直至现在仍在使用。这
些事例说明，以天然矿物油为主体的电缆绝
缘在电场中有很高的稳定性。充油电缆即使
出现外力破坏损伤护层造成漏油，或护层接
地以及短时超负荷高温等异常现象，运行^
员也可根据油压指示异常和报警装置动作而
及时采取措施进行处理，避免造成事故。如果
漏油量不大，可以通过供油装置维持油压继
续运行．待计划停电时再行处理。从广州地区
110 kV及以上充油电缆的使用情况来看，除
出现过极个别的电缆头爆裂事故外，运行情
况正常。
(2)维护工作量少
由于充油电缆绝缘处于一个密封系统
内，所以当电缆线路敷设安装完成，经交接试
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验台格投入运行后，不需进行维修或预防性
试验．只需配台停电定期取油样化验 按常规
做法，只要油质量台格，电缆绝缘就是正常
的。即使油化验不台格，也可经滤油处理后继
续使用。
(3)所需备品少
充油电缆不论是电缆本体还是附件，其
通用率较高，从而可大大减少备品的数量。多
年来，电缆运行部门对于同一电压和规格的
连接头、终端头均只需各1～2套即可，且备
品的保存时间也相当长，其中绝缘油如出现
劣化，经过滤处理后仍可继续使用。如果用国
产充油电缆，其备品订购或补充都比较容易，
且不需外汇资金。
(4)适用于趸高的电压等级
近年来，国外出现了一种赫绝缘结构的
充油电缆，即PPI P结构。它用两层低损耗的
术质纤维纸，中间夹一层聚丙烯薄膜，构成复
合绝缘纸。它和普通的电缆绝缘纸相比，具有
很高的绝缘强度和很低的介质损耗[e·tg8
=2 8×0．001，而普通的充油电缆纸为(3．4
～ 3 7)×(O 0025～0 004)]。这种结构用在
500～800 kV 的充油电缆中是程有前途的
目前，日本已成功地开发了这种产品，其试验
段正在进行长期可靠性验证试验。
2．充油电缆的缺点
充油电缆主要有以下缺点：
(1)敷设安装不方便
由于充油电缆本体任何时候都不能离开
压力箱和油管等设施，这样就大大增加了敷
设施工的难度和复杂性，因而对施工人员的
专业要求较高，如敷设过程中需割断电缆．在
操作中稍有不慎就会导致绝缘油流失或空
气、潮气及铜屑等进人绝缘内部，造成隐患
油务(真空)工作是充油电缆施工中的重
要组成部分，它是一个特殊的工种，有一整套
的工艺要求，必须由受过专门训练的油务工
作人员进行，还要添置一套油务(真空)装置
和仪器，由于需安装供油系统的各项附属设
·32 一
备和进行真空注油等工作，充油电缆连接头、
终端头的安装工期比XI PE电缆要长 如安
装一组110 kV XI PE电缆连接头或终端头
计划工期是7天(实际可缩短为4～5天)；而
安装一组充油电缆的终端头则需10．5天，如
要进行油处理，往往需要1 4～21天。
(2)易燃性高
充油电缆用的绝缘油是可燃液体，闲点
低(低粘度油的闵点一般在140C 下)，很
容易着火；而封端操作要使用喷灯等明火器
具．稍不注意便会引燃起火，另外，如果运行
中的充油电缆线路一旦由于外部的原因或电
缆头爆炸起火，因电缆的 延燃性 ，会酿成严
重的火灾。这类事故国内外均发生过多次 较
典型的事例为，美国大古力水电厂由于机组
的充油电缆着火、延燃，导致6回路电缆和
2700 MW 机组全部停运
(3)落差受限制
充油电缆的金属护套，要承受电缆内部
油压的作用 在高落差的敷设条件下，静油压
加大，这虽可用增大护套厚度、加强铠装或采
用塞止式接头等技术措施来解决，但由于技
术上和经济上的原因，其敷设落差还是受到
较大的限制。
(4)用于振动场所时要采取防振措施
充油电缆的金属护套在长期承受振动
后，会产生疲劳龟裂现象。因此，敷设在桥梁
或其它有振动的场所的充油电缆，要采取特
殊的防振措施。
XLPE电缆
XI PE电缆是“固态”绝缘的代表产品。
聚乙烯树脂本身是一种在常温下电性能极优
的绝缘材料，用辐照或化学方法对它进行交
联处理，使其分子由原来的线型结构变成网
状立体结构，则可 改善材料在高温下的电
气性能和机械性能。用这种材料作高压电缆
的绝缘，可以不用绝缘油之类的液体．所以它
是一种干式绝缘结构 XI PE电缆适用于lO
‘
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kV 及以上电压等级的输配电线路，使用场
合十分广泛。
X【|PE电缆的使用历史不长，只有三十
年左右，但发展很快。自6O年代初世界上第
一条6 6kV XI PE电缆投入使用以来，大约
每5年便提高一个电压等级。目前，全世界
66 kV 及以下的Xl，PE电缆的销售量，已占
电力电缆总量的90 以上 在日本，这种电
压等级以下的XI PE电缆已基本取代了充
油电缆。图1是东京电力公司十年间66 kv
电力电缆线路量的变化情况。从图1可见，十
年间充油电缆几乎没有增加，而XI PE电缆
则从原来只占5 迅速增加到大约与充油电
缆相当的数量
凰1 66 kV 电力电缒线路量变化
(东京电力公司)
7O年代普遍的看法是交联电缆适用限
度为1l0～220 kV．但随着千式交联工艺、三
层挤出工艺以及采用超净材料等重大技术进
步的实现，电缆绝缘性能得以大幅度的提高，
以上的界限已被突破。目前，法国SII．EC公
司的400 kV XI PE电缆和日本日立公司的
5OO kV XI PE电缆都是典型的产品，已有近
十年的使用历史。
我国从80年代中期开始，在京、沪、穗、
深等大城市脑续进口了一批l10～ 220 kV
XI PE电缆，运行情况总的来说还是不错的，
各地在施工和运行方面也积累了一些有益的
经验。
1．XLPE电蛾的优点
XLPE电缆主娄有以下的优点：
(1)优越的电气性能
交联聚乙烯作为电缆的绝缘介质，具有
十分优越的电性能。在理论上，其性能指标甚
至比充油电缆更好，如表1所示。
裹1 充油电缓和交联电蠛特性比较
项 目 充抽电税 吏联电税
|皂尊丹电常戥 3．4～3 7 2．3
舟质损失角正切 o．25～o．4o 0．03以下
绝缘性能 稳定 受工艺髟响太
允许使用疆虞‘℃)：平时 81)～85
短路时 15O 230
绝缘热阻(c —era／w) 55o 450
线崩胀幕敷(℃ ) l6．5×1o一‘ 20．0×10 B
弹性模量 太
伸靖节赴的抵抗能力
(2)良好的热性能和机械性能
聚乙烯树脂经交联后，大大提高了耐热
性和机械性能。由于耐热性好，其正常工作温
度达90C，比充油电缆高，因而在相同导体
截面时，载流量也比充油电缆大。
(3)敷设安装方便
由于XI PE电缆是干式绝缘结构，不需
附设供油设备，这样给线路敷设和施工带来
很大的方便。连接头和终端头的安装比较容
易，部分连接买和终端头已采用预制成型附
件，省却了油务工作，安装时间可缩短，施工
现场火灾危险也相对较小。此外，线路落差不
受限制．又适用于振动场所(如桥上)敷设，与
GIS连接时不存在油混入气体中的问题等
2 XLPE电缆的缺点
高电压等级的XI PE 电缆的开发使用
时间还不长，大约只有二十年左右的历史，故
无论在制造工艺上还是在运行使用上的技术
和经验远不如充油电缆成熟，在理论上和实
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践上都还有一些问题尚待解决。其中最重要
的带根本性问题是，对其长期运行可靠性与
使用寿命的评价至今没有取得一致的结论。
交联聚乙烯作为一种绝缘介质，虽然在
理论上具有十分优越的电气性能，，但作为制
成品的电缆，共性能受工艺过程的影响很大。
从材料生产、处理到绝缘层(包括屏蔽层)挤
塑的整个生产过程中，绝缘层内部难以避免
出现杂质、水分和微孔，按目前的技术水平，
只能尽量控制它们的数量和尺寸。更为不利
的是，电缆的电压等级越高，绝缘厚度越大，
挤压后冷却收缩过程产生空隙的几率也越
大。另外，由于工艺原因，会造成内外半导电
屏蔽层的界面不光滑或不均匀，同样会影响
电缆的性能。一些研究报告指出，上述的绝缘
缺陷不是局部性的，运行一定时期后，由于
“树枝”老化现象，使整体绝缘性能下降，从而
降低电缆的使用寿命。当然，以上的可靠性问
题对所有挤塑绝缘的电缆(如聚乙烯、乙丙橡
胶等)都是存在的，只是由于高电压等级的交
联聚乙烯绝缘电缆是其中最有代表性的产
品，一般都对它给予了特别的关注。
最后还应指出，尽管高压交联聚乙烯电
缆本体的绝缘介质具有十分优越的电性能，
但其连接部位(特别是终端头)的绝缘介质却
不及充油电缆终端头．它所注八的绝缘剂一
般为硅油或聚丁烯高分子材料，其长期运行
可靠性或寿命尚无定论。而更为重要的是，它
不像充油电缆终端头那样具有排赊潮气或水
分的内压力，当终端头端部密封胶圈或金具
出现缺陷时，很容易进水．引起绝缘破坏。
工程造价的比较
目前，充油电缆国内已有定型的产品可
供选用，而高压Xf PE电缆主要还靠进口，
所以，在经济上的比较要考虑汇率和外汇指
标等问题，而且价格也经常变动，加上其他一
些因素，经济上就难以进行准确比较。下面列
举的数字仅供参考。
l 995年+广州变电站工程进1：3的日本古
河220 kV 的XI PE电缆，1×500 mm 规格
每米单价近200美元；而上海电缆厂生产的
同规格220 kV充油电缆，每米单价为l100
元人民币(包括运费)，如加上供油设备，折合
约1320元／米。在线路施工、敷设安装等方面
的费用，充油电缆比XI PE 电缆增大约
l0 ，但其工程的综台单价还是比进口
XI PE电缆低。至于终端头和连接头等附件
的价格，国产品大约是进口产品价格的5O
～70 ．当然在质量和产品配套的完备方面
存在有一定差距。110 kV等级电缆的比较也
有类似情况，但两者价格更接近些。而500
kV 等级电缆，按广蓄电站工程的资料，进口
的XI PE电缆比进1：3充油电缆贵26 。
结 论
充油电缆可靠性高，寿命长，运行维护简
单；但敷设安装难度较大，落差受到一定限
制。XI PE电缆的电性能、耐热性较好，敷设
安装方便+落差不受限制；但其长期运行可靠
性和使用寿命还有待作进一步的验证和评
价。
笔者认为，在电力工程中+充油电缆主要
适用于220 kV 及以上城网主干线、大型发
电厂和枢纽变电站的进出线等重要场合，以
满足供电可靠性的要求。XLPE电缆目前主
要甩于l10 kV 等级的各种场合， 及220
kV 的高落差、有振动等场台，也适合作为联
络线使用；至于更高电压等级的线路．宜采取
积极、慎重的态度，经深人论证后再决定是否
选用。
对于充油电缆在敷设、安装施工中的出
难和不便等因素，选型时不必过分强调．因为
目前高压电缆线路工程的基建都由专业性的
安装单位承建的，电缆运行单位只需作监督、
协调和验收等工作，不会增加很多工作量

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