Wichtigste technische Leistung von Freileitungen

Witterungsbeständigkeit Neben der Erfüllung hoher elektrischer Leistungsanforderungen erfordert die Isolierung von Hochspannungs-Freileitungskabeln auch eine hervorragende Witterungsbeständigkeit, um einen sicheren Betrieb bei langfristiger Sonneneinstrahlung zu gewährleisten. Bestehende Freileitungsisolationsmaterialien bestehen aus Polymerisolationsmaterialien und einer bestimmten Menge Ruß. Da Polymer-Isoliermaterialien sichtbares und infrarotes Licht (das über 94 % der Energie ausmacht) blockieren und so verhindern können, dass sie das Polymer durchdringen, kann eine kleine Menge (das 6 % der Gesamtenergie ausmacht) ultraviolettes Licht (allgemein als VA-Licht bekannt) immer noch die Isolierung durchdringen. Dies führt über einen längeren Zeitraum dazu, dass sich das Polymer zersetzt, die Isolationsoberfläche rau wird oder sogar Risse bekommt, was schließlich zum Versagen der Isolation führt. Wenn der Isolierung mehr als 2 % Ruß zugesetzt wird, kann das Eindringen von VA-Licht vollständig verhindert werden. Dies wirkt sich jedoch nachteilig auf die elektrische Isolationsleistung des Kabels aus und führt zu einem starken Anstieg des GT-Werts. Um diesen Widerspruch aufzulösen, wurde nach mehreren Versuchen mit unterschiedlichen Rezepturen die optimale witterungsbeständige vernetzte Isolationsformel für die Kabelisolierung ermittelt. Diese Formel wurde von einigen inländischen Herstellern erfolgreich versuchsweise hergestellt und vernetzte Freileitungen, die aus diesem Material hergestellt wurden, wurden offiziell in Betrieb genommen. Isolationsniveau: Bei der Verwendung von Freileitungen liegt die Spannung zur Erde nicht vollständig an der Kabelisolierung an; Es wird größtenteils von der Luft getragen. Daher weisen Freileitungen eine höhere Isolationsleistung auf, die deutlich besser ist als bei gewöhnlichen papierisolierten Kabeln und vernetzten Kabeln. Dies liegt daran, dass der Bleimantel von papierisolierten Kabeln und die Abschirmschicht von vernetzten Kabeln normalerweise geerdet sind, sodass die durch das Kabel fließende Spannung vollständig an der Hauptisolierung anliegt. Bei Freileitungen hingegen teilen sich die Hauptisolierung und die Luft die Spannung. Daher schreiben einschlägige Normen in verschiedenen Ländern vor, dass die Isolationsdicke von Freileitungskabeln dünner sein sollte als die von gewöhnlichen Erdkabeln. Im Allgemeinen ist die Isolationsdicke von Freileitungskabeln in Europa, Amerika und Japan 10–20 % dünner als die von gewöhnlichen Kabeln. Darüber hinaus nimmt die Isolationsqualität von Freileitungen bei langfristiger Spannungseinwirkung nicht wesentlich ab, im Gegensatz zu erdverlegten Kabeln, bei denen sich im Langzeitbetrieb eine Wasserbaumbildung entwickelt. Wenn die Wasserbaumbildung die Sättigung erreicht, sinkt die Kabeldurchschlagsspannung um 1/3 bis 1/2, während bei Freileitungen im Allgemeinen keine Wasserbaumbildung auftritt. Daher ist die Isolationsleistung von Freileitungen insgesamt überlegen.

Innere und äußere halbleitende Abschirmschichten

1-kV-Niederspannungs-Freileitungen benötigen aufgrund der sehr geringen elektrischen Feldstärke auf der Leiteroberfläche keine innere halbleitende Abschirmschicht. Wenn sich das Freileitungskabel in der Nähe des Erdungskörpers befindet, beträgt die elektrische Feldstärke auf der Leiteroberfläche eines 10-kV-Freileitungskabels 2 bis 3 kV/mm, und die elektrische Feldstärke auf der Leiteroberfläche eines 35-kV-Freileitungskabels kann bis zu etwa 5 kV/mm betragen, was die Verwendung einer inneren halbleitenden Schicht erforderlich macht. Da Leiter und Isolationsschicht im Kabel nicht fest miteinander verbunden sind, lösen sich die beiden Schichten bei Temperaturänderungen. Bei Regenwetter füllen sich die getrennten Teile mit Wasserdampf, was die Spannungsfestigkeit verringert. Die Spannungsfestigkeit trockener Luft kann 3 kV/mm erreichen, während die von feuchter Luft nur 0,5-1 kV/mm beträgt. Wenn das Kabel unter normalen Bedingungen läuft, bildet sich daher zwischen der Leiteroberfläche und dem Isolationsspalt eine Koronaschicht, die nicht nur Koronaentladungsverluste verursacht, sondern auch leicht das Isolationsmedium beschädigt. Daher verwenden alle Länder der Welt eine innere halbleitende Abschirmschicht für Freileitungen über 10 kV. Einadrige Freileitungen erfordern keine externe halbleitende Abschirmschicht, dreiadrige laminierte Freileitungen mit 10 kV und mehr müssen jedoch eine externe halbleitende Abschirmschicht verwenden. Dies liegt daran, dass das äußere elektrische Feld eines dreiadrigen laminierten Freileitungskabels ungleichmäßig ist und ohne eine äußere halbleitende Abschirmschicht bei feuchter Luft eine starke Koronaentladung auftritt.