500kV交聯(lián)聚乙烯(XLPE)絕緣海底電纜工程技術(shù)
定 價:118 元
- 作者:
- 出版時間:2020/10/1
- ISBN:9787519845155
- 出 版 社:中國電力出版社
- 中圖法分類:TM247
- 頁碼:298頁
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
本書依據(jù)世界第一條交流500kV交聯(lián)聚乙烯(XLPE)海底電纜工程的研發(fā)、設(shè)計、建設(shè)、施工、運(yùn)維等方面的成果,全面介紹了海底電纜工程技術(shù)的發(fā)展趨勢,500kV XLPE海底電纜的選型設(shè)計技術(shù)、制造工藝技術(shù)、安裝敷設(shè)技術(shù)和試驗運(yùn)維技術(shù)。全書共9章,包括海底電纜發(fā)展現(xiàn)狀、海底電纜選型設(shè)計、海底電纜附件選型設(shè)計、制造裝備及工藝、工程設(shè)計、敷設(shè)施工、試驗、運(yùn)維技術(shù)、架空一海底電纜混合線路繼電保護(hù)。
前 言
能源是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基本保障和重要物質(zhì)基礎(chǔ)。習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想及“四個革命、一個合作”的能源戰(zhàn)略思想,為中國能源發(fā)展提出了明確的新思維和新安全戰(zhàn)略。國家電網(wǎng)有限公司作為國家能源電力供應(yīng)與安全保障的主體,牢記使命責(zé)任,順應(yīng)能源革命和數(shù)字革命融合發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇,提出了“建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”的戰(zhàn)略目標(biāo)。充分消納水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等清潔能源,保障能源安全、優(yōu)質(zhì)、高效、清潔供應(yīng)是電網(wǎng)企業(yè)的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)是共建共享的系統(tǒng)工程,是能源電力領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展的新機(jī)遇。海底電纜系統(tǒng)將是實(shí)現(xiàn)跨?缰揠H能源電力互聯(lián)的最佳供電網(wǎng)絡(luò)平臺。
海底電纜系統(tǒng)是技術(shù)非常復(fù)雜的大型系統(tǒng)工程,是電氣、化工、機(jī)械、海洋和氣象等多專業(yè)的集成。隨著海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和新能源的開發(fā)應(yīng)用,世界各國對海底電纜需求快速增長。海底電纜系統(tǒng)技術(shù)在我國研究與應(yīng)用發(fā)展起步較晚,與世界先進(jìn)水平相比有較大差距,尤其超高壓海底電纜系統(tǒng)技術(shù)基本被國外幾家大制造公司所壟斷。我國海域遼闊,海岸線長,島嶼眾多,海洋資源豐富。島嶼與大陸、島嶼與島嶼之間的供電,海底油田和天然氣開采,海上風(fēng)電場建設(shè)與電能輸出,都要靠海底電纜來完成電力供應(yīng)和輸送。沿海地區(qū)是我國主要的GDP貢獻(xiàn)者,占中國經(jīng)濟(jì)總量的70%左右,電力需求持續(xù)較快增長,對供電可靠性提出了更高的要求。
為實(shí)現(xiàn)南方電網(wǎng)主網(wǎng)與海南電網(wǎng)的首次跨海互聯(lián)及海南昌江核電站電量的輸出,先后建成的兩回500kV交流海底電纜線路,分別于2009年和2019年投入運(yùn)行,總輸電容量達(dá)到1200MW,敷設(shè)500kV交流海底電纜總長度約225km。當(dāng)時我國超高壓海底電纜系統(tǒng)領(lǐng)域存在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、敷設(shè)安裝等技術(shù)瓶頸,只能投巨資采用進(jìn)口耐克森(Nexans)的紙絕緣自容式充油電纜產(chǎn)品,一旦出現(xiàn)故障,因備品備件、搶修技術(shù)等均受制于人,恢復(fù)供電時間無法得到保證。與此同時,國家電網(wǎng)有限公司為配合浙江石油化工有限公司4000萬t/年煉化一體化項目供電需求,亟須建設(shè)寧波—舟山本島—魚山島的跨海輸電線路,近期需求為四回220kV、兩回500kV約360km的超高壓海底電纜,攻克具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的超高壓海底電纜系統(tǒng)技術(shù)迫在眉睫。國家電網(wǎng)有限公司抓住契機(jī),委托國網(wǎng)浙江電力有限公司牽頭中國電科院、南瑞集團(tuán)、西安交通大學(xué)以及寧波東方、江蘇中天、江蘇亨通、青島漢纜等海纜制造企業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān),完成了世界第一條大長度交流500kV交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜系統(tǒng)的設(shè)計制造和輸變電工程建設(shè)。寧波—舟山500kV海底電纜聯(lián)網(wǎng)工程一回、二回已于2019年投入運(yùn)行,總輸送容量達(dá)到2200MW,敷設(shè)500kV交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜總長度約105km。該工程的成功投運(yùn)打破了超高壓海底電纜系統(tǒng)領(lǐng)域長期被國外壟斷的局面,技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先,標(biāo)志著我國大長度、大容量超高壓海底電纜系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)核心制造能力取得重大突破,為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)奠定堅實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
為全面總結(jié)在舟山500kV海底電纜聯(lián)網(wǎng)工程中有關(guān)超高壓電纜系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗,組織參與技術(shù)攻關(guān)和工程建設(shè)的部分專家編寫了《500kV交聯(lián)聚乙烯(XLPE)絕緣海底電纜工程技術(shù)》一書,分享成果和經(jīng)驗,希望能為今后大型海底電纜聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè)提供有益參考。
全書共分為9章。
第1章介紹了海底電纜發(fā)展現(xiàn)狀。
第2章介紹了海底電纜選型設(shè)計,包括交流500kV 交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜導(dǎo)體、半導(dǎo)電層、主絕緣、金屬套、鎧裝等各個結(jié)構(gòu)層的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計。
第3章介紹了海底電纜附件選型設(shè)計,包括交流500kV 交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜工廠接頭、修理接頭、終端的電氣和結(jié)構(gòu)設(shè)計。
第4章介紹了海底電纜制造裝備及工藝,對包括導(dǎo)體絞制、絕緣擠出等本體制造全套工序涉及的制造裝備類型、特點(diǎn)進(jìn)行了介紹,指出了交流500kV 交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜制造工藝關(guān)鍵點(diǎn)。
第5章介紹了舟聯(lián)工程海底電纜工程設(shè)計,包括路由選擇、載流量、線路參數(shù)、過電壓及絕緣配合、線路保護(hù)等。
第6章從施工裝備、敷設(shè)工法、施工關(guān)鍵技術(shù)方面介紹了舟聯(lián)工程500kV 交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜的敷設(shè)。
第7章從原材料試驗、半成品試驗、成品試驗、安裝后電氣試驗等全面介紹了500kV 交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜從生產(chǎn)到敷設(shè)各個環(huán)節(jié)基于試驗的質(zhì)量控制手段。
第8章介紹了海底電纜的運(yùn)維技術(shù),包括智能監(jiān)測、巡視檢查、故障檢測和定位、應(yīng)急處置等方面內(nèi)容。
第9章從混合線路繼電保護(hù)存在的問題出發(fā),結(jié)合智能重合閘、保護(hù)行波測距、動模試驗介紹了舟聯(lián)工程架空—海底電纜混合線路的繼電保護(hù)技術(shù)。
本書結(jié)合舟山500kV聯(lián)網(wǎng)工程,系統(tǒng)闡述了交流500kV交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜系統(tǒng)的選型、設(shè)計、制造、敷設(shè)、試驗、運(yùn)維、繼電保護(hù)等方面的科研成果和實(shí)踐經(jīng)驗,可供工程設(shè)計、生產(chǎn)制造、敷設(shè)安裝、運(yùn)行維護(hù)和現(xiàn)場試驗等技術(shù)人員參閱。海底電纜系統(tǒng)技術(shù)涉及多學(xué)科知識,參編專家的水平和經(jīng)驗有限,書中難免存在不足之處,懇請廣大讀者批評指正。
感謝所有在本書編寫過程中提供幫助的人。
編 者
2020年4月
肖世杰:2003年1月起任福建省電力有限公司副總經(jīng)理、黨組成員,2006年11月起任國網(wǎng)北京電力建設(shè)研究院黨委書記、副院長、院長,2008年5月起任中國電力科學(xué)研究院黨組書記、副院長等職,2008年11月起任國網(wǎng)電力科學(xué)研究院院長、黨組副書記、南京南瑞集團(tuán)公司總經(jīng)理,2014年12月起任國家電網(wǎng)公司信息通信部主任,2015年5月起任國網(wǎng)浙江省電力公司總經(jīng)理、黨組副書記,2017年10月起至今任國網(wǎng)浙江省電力有限公司董事長、黨委書記。作者團(tuán)隊包涵海纜設(shè)計、制造、試驗和運(yùn)維各方面專Z家學(xué)者,全面掌握了工程相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù),具有豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗。
目錄
序
前言
第1章 海底電纜發(fā)展現(xiàn)狀1
1.1 海纜輸電技術(shù)發(fā)展歷程1
1.2 國內(nèi)外海纜工程現(xiàn)狀3
1.2.1 歐洲地區(qū)3
1.2.2 海灣阿拉伯地區(qū)5
1.2.3 北美地區(qū)5
1.2.4 大洋洲地區(qū)5
1.2.5 亞洲地區(qū)5
第2章 海底電纜選型設(shè)計7
2.1 導(dǎo)體選型設(shè)計8
2.1.1 導(dǎo)體8
2.1.2 導(dǎo)體阻水9
2.1.3 導(dǎo)體電阻及其結(jié)構(gòu)設(shè)計10
2.2 絕緣材料選型設(shè)計10
2.2.1 材料選型11
2.2.2 絕緣厚度設(shè)計11
2.3 半導(dǎo)電層材料選型設(shè)計13
2.4 金屬套選型設(shè)計14
2.5 非金屬內(nèi)護(hù)套選型設(shè)計16
2.5.1 絕緣型和半導(dǎo)電型聚乙烯內(nèi)護(hù)套性能對比16
2.5.2 舟聯(lián)工程500kV海纜內(nèi)護(hù)套選型18
2.6 金屬鎧裝層選型設(shè)計18
2.6.1 各類金屬鎧裝層結(jié)構(gòu)對比19
2.6.2 舟聯(lián)工程500kV海纜金屬鎧裝層選型21
2.7 通信光纖選型設(shè)計23
2.8 舟聯(lián)工程500kV海纜結(jié)構(gòu)24
第3章 海底電纜附件選型設(shè)計26
3.1 工廠接頭26
3.1.1 工廠接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計27
3.1.2 工廠接頭制作工藝29
3.1.3 工廠接頭關(guān)鍵裝備42
3.1.4 工廠接頭試驗驗證46
3.2 修理接頭49
3.2.1 修理接頭結(jié)構(gòu)49
3.2.2 材料選型50
3.2.3 電氣連接設(shè)計52
3.2.4 機(jī)械保護(hù)設(shè)計55
3.2.5 防水密封設(shè)計63
3.2.6 安裝流程65
3.2.7 修理接頭試驗驗證68
3.3 終端71
3.3.1 終端結(jié)構(gòu)設(shè)計72
3.3.2 材料選型72
3.3.3 內(nèi)絕緣設(shè)計75
3.3.4 外絕緣設(shè)計77
3.3.5 電場設(shè)計78
3.3.6 安裝流程80
3.3.7 試驗驗證81
第4章 海底電纜制造裝備及工藝85
4.1 制造設(shè)備86
4.1.1 銅大拉機(jī)86
4.1.2 框式絞線機(jī)88
4.1.3 導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)加熱托盤90
4.1.4 交聯(lián)生產(chǎn)線及除氣設(shè)備90
4.1.5 鉛套擠包93
4.1.6 內(nèi)護(hù)套擠出95
4.1.7 光纖復(fù)合及鎧裝96
4.1.8 儲存和運(yùn)輸98
4.2 制造工藝99
4.2.1 導(dǎo)體絞制工藝99
4.2.2 絕緣工藝104
4.2.3 半導(dǎo)電阻水帶繞包工藝106
4.2.4 絕緣除氣工藝106
4.2.5 鉛套擠出工藝110
4.2.6 內(nèi)護(hù)套擠出工藝112
4.2.7 鎧裝及光纜填充工藝116
4.3 大長度海纜絕緣擠包工藝119
4.3.1 制約大長度海纜絕緣連續(xù)擠制的技術(shù)難點(diǎn)119
4.3.2 創(chuàng)新工藝措施119
4.4 大長度海纜鉛套擠包工藝122
第5章 海底電纜工程設(shè)計124
5.1 路由選擇124
5.1.1 路由選擇的影響因素124
5.1.2 路由選擇的原則127
5.1.3 舟山500kV海纜路由選擇128
5.2 導(dǎo)體截面積選擇和輸送容量計算130
5.2.1 載流量計算方法131
5.2.2 舟山500kV海纜載流量計算134
5.2.3 舟山500kV海纜線路參數(shù)對輸送容量的影響136
5.3 金屬護(hù)套接地方式140
5.3.1 內(nèi)護(hù)套絕緣要求140
5.3.2 舟山500kV海纜線路金屬套感應(yīng)電壓141
5.3.3 舟山500kV海纜線路接地線選型144
5.4 電氣參數(shù)及不平衡度145
5.4.1 電氣參數(shù)計算方法145
5.4.2 舟山500kV海纜單回線路電氣參數(shù)計算148
5.4.3 舟山500kV海纜雙回線路電氣參數(shù)計算152
5.5 暫態(tài)電壓和過電壓特性154
5.5.1 舟山500kV海纜線路電磁暫態(tài)仿真模型154
5.5.2 工頻和諧振暫態(tài)電壓160
5.5.3 短路及操作過電壓162
5.5.4 雷電暫態(tài)電壓165
5.5.5 過電壓校核及絕緣配合裕度分析167
5.6 保護(hù)方案169
5.6.1 海纜敷設(shè)保護(hù)措施169
5.6.2 國內(nèi)外海纜保護(hù)工程經(jīng)驗172
5.6.3 舟山500kV海纜保護(hù)方案設(shè)計174
5.7 載流量提升技術(shù)175
5.7.1 載流量提升方案及計算模型175
5.7.2 強(qiáng)迫水冷卻仿真分析179
5.7.3 電纜溝回填土壤仿真分析181
5.7.4 電纜溝充水仿真分析182
第6章 海底電纜敷設(shè)施工185
6.1 施工裝備185
6.1.1 敷設(shè)船185
6.1.2 轉(zhuǎn)盤188
6.1.3 埋設(shè)機(jī)189
6.1.4 水下機(jī)器人190
6.1.5 輔助船只191
6.2 舟山500kV海纜線路敷設(shè)工法191
6.2.1 前期準(zhǔn)備192
6.2.2 過纜作業(yè)193
6.2.3 現(xiàn)場準(zhǔn)備193
6.2.4 海纜退扭193
6.2.5 海纜登陸194
6.2.6 海中段埋設(shè)施工195
6.2.7 管線交越段施工197
6.2.8 海纜保護(hù)197
6.2.9 質(zhì)量檢查與驗收198
6.3 舟山500kV海纜線路敷設(shè)施工關(guān)鍵技術(shù)201
6.3.1 退扭技術(shù)201
6.3.2 接頭制作凈化房設(shè)計206
6.3.3 敷設(shè)船系泊穩(wěn)定性設(shè)計210
第7章 海底電纜試驗218
7.1 原材料試驗218
7.1.1 電工用銅線坯218
7.1.2 導(dǎo)體半導(dǎo)電阻水帶219
7.1.3 導(dǎo)體半導(dǎo)電屏蔽包帶221
7.1.4 半導(dǎo)電屏蔽料222
7.1.5 XLPE絕緣料222
7.1.6 半導(dǎo)電緩沖阻水帶223
7.1.7 合金鉛224
7.1.8 瀝青224
7.1.9 護(hù)套料225
7.1.10 聚丙烯繩226
7.1.11 光纖單元227
7.1.12 鎧裝圓銅絲227
7.1.13 硅橡膠材料227
7.2 半成品試驗228
7.2.1 半成品電氣性能試驗228
7.2.2 生產(chǎn)過程中間檢測試驗229
7.3 成品試驗232
7.3.1 成品試驗條件232
7.3.2 例行試驗233
7.3.3 抽樣試驗235
7.3.4 海纜系統(tǒng)型式試驗239
7.3.5 成品海纜系統(tǒng)電氣型式試驗242
7.3.6 海纜系統(tǒng)預(yù)鑒定試驗247
7.4 敷設(shè)安裝后試驗250
第8章 海底電纜運(yùn)維技術(shù)253
8.1 智能監(jiān)測253
8.1.1 海纜綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)253
8.1.2 海纜故障在線診斷方法257
8.2 巡視檢查265
8.2.1 海纜巡視項目265
8.2.2 海纜巡視周期和內(nèi)容265
8.3 故障檢測和定位267
8.3.1 海纜故障原因和類型267
8.3.2 海纜故障檢測和定位268
8.4 應(yīng)急處置274
8.4.1 應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制274
8.4.2 聯(lián)動響應(yīng)機(jī)制274
8.4.3 應(yīng)急保障措施274
8.4.4 工器具和備品備件準(zhǔn)備274
8.4.5 應(yīng)急搶修預(yù)案275
第9章 架空—海底電纜混合線路繼電保護(hù)276
9.1 混合線路保護(hù)存在的問題276
9.1.1 混合線路重合閘276
9.1.2 混合線路故障測距277
9.1.3 線路參數(shù)不均勻277
9.2 舟山500kV混合線路智能重合閘技術(shù)278
9.2.1 整體技術(shù)方案278
9.2.2 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)279
9.2.3 柔性光電流互感器280
9.2.4 海纜差動保護(hù)281
9.2.5 保護(hù)裝置研發(fā)282
9.3 舟山500kV混合線路保護(hù)行波測距技術(shù)283
9.3.1 基本原理283
9.3.2 行波波頭檢測方法285
9.4 舟山500kV混合線路保護(hù)裝置的動模試驗286
9.4.1 重合閘閉鎖裝置動模試驗286
9.4.2 行波測距裝置動模試驗290
9.4.3 線路保護(hù)裝置動模試驗292
參考文獻(xiàn)294
索引297