目前，高壓直流輸電所使用的高壓直流電纜主要分為兩種，一種為塑料絕緣電纜，另一種為油紙絕緣電纜。相比較于油紙絕緣電纜，塑料絕緣電纜因具有制備工藝簡單，成本較低，優(yōu)良的節(jié)點(diǎn)以及機(jī)械性能等特點(diǎn)，使其在輸配電系統(tǒng)中正逐漸取代油紙絕緣電纜。

高壓直流交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜是目前使用廣泛的塑料絕緣電纜，其占目前正在安裝的高壓直流電纜容量的80%~909%.因交聯(lián)聚乙烯具有優(yōu)異的絕緣和介電性能，且易于加工，這使其被廣泛的應(yīng)用于塑料絕緣電纜的絕緣層中，這種以XLPE為絕緣層主要材料的電纜通常稱之為高壓直流XLPE電纜。

從高壓直流電纜的主要結(jié)構(gòu)示意圖中可以看出該同軸電纜由內(nèi)到外依次是導(dǎo)電線芯內(nèi)、內(nèi)半導(dǎo)電層、絕緣層、外殼、外半導(dǎo)電層、金屬防護(hù)層、外殼。

高壓直流電纜各組成部分的主要功能:

1.導(dǎo)電線芯

幾乎所有導(dǎo)電線芯都是由銅或鋁制成。銅的優(yōu)點(diǎn)是易導(dǎo)電，所以在相同情況下銅導(dǎo)線載流量更大。因此，銅導(dǎo)線具有直徑小的優(yōu)勢。鋁的導(dǎo)電性雖然比銅低，但其價(jià)格較低，制造成本小。此外，雖然鋁導(dǎo)線用料大(直徑大)，但其密度小質(zhì)量輕。

2.半導(dǎo)電層(半導(dǎo)電屏蔽層)

對于高壓直流電纜而言，絞合而成的導(dǎo)電線芯與絕緣層之間存在空隙，此外導(dǎo)電線芯表面有很多小突起導(dǎo)致電場集中，電場集中就會引發(fā)導(dǎo)電線芯和絕緣層，間的局部放電現(xiàn)象以及絕緣層的損耗，導(dǎo)致絕緣層絕緣強(qiáng)度的下降。同樣，絕緣層和金屬屏蔽層之間也不可避免的存在間隙，從而導(dǎo)致局部放電現(xiàn)象。所以，為了降低損耗和防止局部放電現(xiàn)象，導(dǎo)體和絕緣層之間應(yīng)加入一層半導(dǎo)電屏蔽層，即內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層。而絕緣層和金屬屏蘞層之間也加入一-層半導(dǎo)電屏蔽層，即外半導(dǎo)電屏蔽層。半導(dǎo)電屏蔽層在這里可以起到均勻電場的作用，而半導(dǎo)電屏蔽料則是生產(chǎn)半導(dǎo)電屏蔽層的初始原料。本文第三章著重研究了一種改性的內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層的制備及性能。

3.絕緣層

絕緣層是包覆在電纜金屬導(dǎo)線與內(nèi)半導(dǎo)體層外圍四周起電氣絕緣作用的材料。它能夠保證導(dǎo)線所傳輸電流正常行進(jìn)而造成較小電力損失，并且確保周圍物體及人身的安全。

通常高壓直流電纜中對絕緣層的純凈度要求極高，極少的雜質(zhì)都會導(dǎo)致其在輸配電過程中產(chǎn)生放電、擊穿等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致絕緣失效。上面已經(jīng)提到，XLPE因具有易加工、絕緣性良好等特點(diǎn)而被作為制備絕緣層的主要材料。

4.金屬防護(hù)層

多年來，鉛或鉛合金是用于金屬防護(hù)層的主要材料，主要是因?yàn)樗蠹s200℃的低熔點(diǎn)適合聚合物電纜。而鉛的主要缺點(diǎn)則是密度較高(11.400kg/m3)且其作為重金屬可能造成環(huán)境污染。金屬防護(hù)層的作用除了可以防水氣也可以防腐蝕，更使得電纜能夠接地使用。一般制作成圓簡包裹住里面的導(dǎo)體、半導(dǎo)電層和絕緣層。正常運(yùn)作時(shí)通過電容電流，系統(tǒng)短路時(shí)，作為短路電流的通道。此外，金屬防護(hù)層還具有屏蔽電場的作用。

5.外殼

外殼主要是為了避免電纜外部受到的損害，同時(shí)也可防腐蝕。各項(xiàng)優(yōu)異的性能使聚乙烯成為外殼主要成分的。

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