弱容性电流型中压电力电缆的制作方法

本发明涉及电力系统中的中压配网长距离供电电缆线路，尤其是涉及弱容性电流型中压电力电缆。

背景技术：

我国南水北调中线总干渠陶岔至石家庄段全长约1100km渠道，沿渠右岸建设35kv线路形成专网供电，由35kv线路、中心开关站、负荷点降压站组成供电网络。电源引自所在地区的电力系统110～220kv变电站中的35kv母线，共设置13个35kv中心开关站，每个中心开关站从所在地区的电力系统中引1至2回35kv电源，由中心开关站引出2回35kv线路分别向干渠上游、下游两侧辐射，在干渠负荷点处设35kv/0.4kv降压变电站向负荷点供电，沿渠共设置35kv中心开关站13座，负荷点降压变电站约309座。受地形影响及环境限制，35kv线路采取架空线路和电缆地埋混合敷设模式。

以南水北调中线干线工程须水河倒虹吸中心开关站为例，引接110kv坛山变电站35kv母线电源为2回，电源线路总长度24.5km，其中架空线路长度12km，电缆线路长度12.5km。须水河倒虹吸中心开关站35kv母线出线2回，分别向干渠上、下游侧负荷节点供电，在各负荷节点处设降压站。上游供电范围内线路总长度50.7km，其中架空线路长度37.2km，电缆线路长度13.5km，分布着16个降压站，下游供电范围内线路总长度41.6km，其中架空线路长度31.2km，电缆线路长度10.4km，分布着12个降压站；各负荷节点的降压站变压器总容量为4305kva。供电投入运行截止到2017年底已运行近3年时间，用电数据分析得知，专网供电最大运行方式为渠道检修期间电气设备用电负荷最大，正常通水供水期间电气设备用电负荷容量较小，各负荷节点的降压站用电负荷为700kw左右,且专网供电系统为容性供电系统，35kv供电容性电流过大的问题比较突出，即电力系统需要向须水河倒虹吸中心开关站提供容性无功功率，功率因数超前为0.2～0.3之间，电力用户向供电公司缴纳的力调电费超过了电力用户所使用的有功电能费用（每年按照国家电网公司的规定缴纳力调电费达百万元以上），2017年底在须水河倒虹吸中心开关站增加一套35kv、1500kvar无功补偿装置（svg），发容性无功运行使问题得以解决。导致以上问题发生的原因分析如下：

1、南水北调中线总干渠工程投入运行初期，工程水工建筑设施处于完好状态，工程检修、维护工作量小，检修、维护设备用电负荷小，对电力系统需求的有功功率小，这时35kv电缆产生的感性无功功率(吸收容性)依然存在，导致供电系统功率因数低，供电系统为容性系统。

2、南水北调中线总干渠工程设计周期较长，设计阶段未考虑到随经济发展在全国各地基础设施与房地产建设这么迅猛，供电系统35kv线路采用架空线路的方案已经不能完全实施。35kv线路与自然河流、高速公路、高速铁路、地方交通道路及桥梁、乡村生产桥、城区建筑物等交叉处均需采用电缆线路。采用电缆线路数量大，电缆线路长度占整体线路长度的1/3以上，供电线路所使用的yjv22-26/35-3×120电缆，其线间电容值为c=0.16μf/km，系统电压为35kv，经计算，三相电缆每公里产生的感性无功功率约为65kvar。随系统电压波动，电缆相间及相对地产生的感性无功功率在60～70kvar/km，大约是同长度架空线路的10倍。

3、目前市场上中压电力电缆的技术性能还没有顾及到特殊环境条件中的个性需求，35kv电缆线路产生的感性无功功率在60～70kvar/km，是常规电缆的固有技术指标。没有35kv电缆厂家对降低电缆线路产生的感性无功进行研发和创新，在市场上难以选择到合适的产品，只能采购发容性无功设备（电抗器补偿装置或svg无功补偿装置）安装在供电系统，增加设备投资。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种弱容性电流型中压电力电缆。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的弱容性电流型中压电力电缆，包括设置在成缆绕包层内包覆有绝缘层的导线，设置在绝缘层与成缆绕包层之间的绝缘屏蔽层，包覆在成缆绕包层外周面的外护套；所述绝缘层由第一绝缘层和第二绝缘层构成，所述第一绝缘层包覆在所述导线外周面，所述第二绝缘层包覆在第一绝缘层外周面；第一绝缘层为交联聚乙烯绝缘层，所述交联聚乙烯绝缘层内均布设置有由交联聚乙烯材料制成的真空球体。

所述真空球体的内径r与外径r之比为4:5。

在所述导线外周面与所述第一绝缘层之间设置有导线屏蔽层。

本发明优点体现在以下方面：

1、容性供电系统中，例如在长距离输水供电专网正常非检修期运行期间、城市地铁线路夜间低谷运行期间、高铁隧道夜间低谷运行期间等，采用本发明的弱容性电流型中压电力电缆可以优化供电系统的供电质量，降低供电系统容性无功功率，减少或免除电力用户向供电公司缴纳的力调电费；尤其是应用在长距离、多负荷节点呈线状供电系统中，本发明优点更为突出；

2、本发明的弱容性电流型中压电力电缆与普通电缆相比具有绝缘水平高的效果；

3、本发明的弱容性电流型中压电力电缆中产生的感性电流(吸收容性电流)减小，电缆电能损耗降低，符合国家节能降耗的政策要求，对全社会节能、环保做出贡献。

附图说明

图1是本发明的断面结构示意图。

图2是本发明所述的真空球体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1、2所示，本发明所述的弱容性电流型中压电力电缆，包括设置在成缆绕包层1内包覆有绝缘层的导线2，设置在绝缘层与成缆绕包层1之间的绝缘屏蔽层3，包覆在成缆绕包层1外周面的外护套4；绝缘层由第一绝缘层5和第二绝缘层6构成，第一绝缘层5包覆在导线2外周面，第二绝缘层6包覆在第一绝缘层5外周面；第一绝缘层5为交联聚乙烯绝缘层，交联聚乙烯绝缘层内均布设置有由交联聚乙烯材料制成的真空球体7，真空球体7的内径r与外径r之比为4:5；为进一步提高电场分布质量，在导线2外周面与第一绝缘层5之间设置有导线屏蔽层8。

本发明的工作原理简述如下：

1、在现有技术交联聚乙烯绝缘电缆制造过程中，在交联聚乙烯材料中，均匀参入由交联聚乙烯材料制成的真空球体7，制成含有真空球体7的第一绝缘层5。

交联聚乙烯材料的相对介电常数为2.3，击穿场强为35kv/mm；真空的相对介电常数为1，击穿场强为130kv/mm。利用真空的低介电常数、高绝缘强度这一特性，使得第一绝缘层5中的交联聚乙烯体积占第一绝缘层5体积的75%，真空球体7占第一绝缘层5体积的25%，使得第一绝缘层5的等效相对介电常数为1.975。因此，本发明的弱容性电流型中压电力电缆与现有交联聚乙烯绝缘电缆相比，电缆的相间电容电流减小15%，在忽略不计电缆的相对地电容电流影响下，容性电流减小约19%～20%，大大降低了电能损耗。

2、本发明通电时在导线2与第一绝缘层5之间形成电场空间，该电场空间的电场强度是按绝缘材料的介电常数来分配的，即按照交联聚乙烯绝缘的介电常数和真空的介电常数进行分配，电场强度与介电常数成反比。交联聚乙烯的相对介电常数2.3与真空的相对介电常数1相比相差较大，这就使得第一绝缘层5中的交联聚乙烯材料场强分布极不均匀，造成介电常数小的真空球体7中的场强较大，介电常数大的交联聚乙烯材料的场强较小。进一步，介电常数小的真空球体7中的场强较大击穿场强也大，介电常数大交联聚乙烯材料的场强较小击穿场强也较小，这正是本发明创造所企望的弱容性电流型中压电力电缆具有绝缘水平高的结果。