單芯耐候型中壓阻水架空絕緣電纜的試制

楊坤坤 張昆朋

摘 要：架空絕緣電纜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、經(jīng)濟(jì)耐用，因此，在輸電線路中被廣泛使用。基于此，本文主要介紹30kV及以下單芯耐候型中壓阻水架空絕緣電纜的試制過(guò)程和結(jié)論，以滿足市場(chǎng)需求。

關(guān)鍵詞：架空絕緣電纜；輸電線路；標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號(hào)：TM246 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）23-0087-02

Single-core Weather Resistant Medium Pressure Water Resistant

Overhead insulated Cables Trial Production

YANG Kunkun1 ZHANG Kunpeng2

（1.Henan Tong da Cable Co.， Ltd.，Luoyang Henan 471922；2.Xuchang Xinwanda Cable Co.， Ltd.，Xuchang Henan 461700）

Abstract： Overhead insulated cables are widely used in transmission lines because of their simple structure， safety， reliability and economic durability. Based on this， this paper mainly introduced the trial-manufacture process and conclusion of 30kV and below single-core weatherproof medium-voltage resistance overhead insulated cable to meet the market demand.

Keywords： overhead insulated cables； transmission lines；standards

架空絕緣電纜因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、經(jīng)濟(jì)耐用等優(yōu)點(diǎn)，在輸電線路中被廣泛使用。目前，公知的中壓?jiǎn)涡炯芸战^緣電纜為普通的架空電纜，電纜的結(jié)構(gòu)為：導(dǎo)體—導(dǎo)體屏蔽—XLPE絕緣，XLPE絕緣層采用黑色耐候硅烷交聯(lián)聚乙烯。在制造這種電纜的過(guò)程中，絕緣料中有各種添加劑，炭黑含量小、耐候性一般、阻水性一般，而且硅烷交聯(lián)的交聯(lián)度和純凈度影響了絕緣的各種性能，雖然能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，但硅烷交聯(lián)的使用壽命、絕緣性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如化學(xué)交聯(lián)料。而且在雨水較多的雨林氣候區(qū)，此電纜的耐候性和阻水性能不能滿足客戶要求。為了滿足巴西市場(chǎng)的需求，故進(jìn)行產(chǎn)品試制。

1 參考標(biāo)準(zhǔn)

此電纜進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、試制主要參考《額定電壓1kV（[Um]=1.2kV）到35kV（[Um]=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第2部分：額定電壓6kV（[Um]=7.2kV）到30kV（[Um]=36kV）電纜》（GB 12706.2—2008）[1]、《Power Cables with Extruded Insulation and Their Accessories for Rated Voltages From 1kV（[Um]=1.2kV）up to 30kV（[Um]=36kV）Part 2：Cables for rated Voltages from 6kV（[Um]=7.2kV） up to 30kV（[Um]=36kV）》（IEC 60502—2） 、《Power Cables –Distribution Cables with Extruded Insulation and Their for Rated Voltages from 3，6/6kV（7.2）kV up to and Including 20.8/36kV（42）kV》（DIN VDE 0276—620） 、《Conectores de Alumínio Para Liga??es Aéreas de Condutores Elétricos em Sistemas de Potência》（ABNT-NBR 11788） 和《For Electric Cannectars- Connectors for Use Between Aluminum-to-Aluminum and Aluminum-to-Copper Conductors Designed for Normal Operation at or Below 93℃ and Copper-to-Copper Conductors Designed for Normal Operation at or Below 100℃》（ANSI C119.4—2011） 。適用于額定電壓6/10、8.7/15、12/20kV和18/30kV的耐候型中壓阻水架空絕緣電纜。

2 研制過(guò)程

2.1 研制技術(shù)方案

方案1。圓形緊壓鋁導(dǎo)體（填充阻水紗）+導(dǎo)體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導(dǎo)電阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+PE護(hù)套。

方案2。圓形緊壓鋁導(dǎo)體（填充阻水紗）+導(dǎo)體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導(dǎo)電阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+縱包鋁塑復(fù)合帶+PE護(hù)套。

方案3。圓形緊壓鋁導(dǎo)體+半導(dǎo)電阻水帶+導(dǎo)體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導(dǎo)阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+PE護(hù)套。

方案4。圓形緊壓鋁導(dǎo)體+導(dǎo)體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導(dǎo)阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+PE護(hù)套。

需要注意以下幾方面問(wèn)題。①阻水紗和半導(dǎo)電阻水帶，使用數(shù)量越多阻水性越好，但是會(huì)增大導(dǎo)體電阻，應(yīng)注意使用數(shù)量，滿足導(dǎo)體電阻的標(biāo)準(zhǔn)要求。②金屬屏蔽的短路電流較大，銅帶屏蔽無(wú)法滿足要求，故設(shè)置為銅絲屏蔽外捆扎銅帶。③銅絲屏蔽的阻水性比銅帶屏蔽優(yōu)良。④阻水帶，聚乙烯，鋁塑復(fù)合帶都是具有阻水性能的材料。

三種技術(shù)方案對(duì)比。

導(dǎo)體電阻：方案4最優(yōu)，方案1和方案2次之，最后是方案3。

阻水性：方案2最優(yōu)，方案3次之，然后是方案1和方案4。

經(jīng)濟(jì)性：方案4最優(yōu)，方案1次之，然后是方案3和方案2。

綜合考慮后首先試制方案1，根據(jù)方案1的試制結(jié)果再做決定。

2.2 導(dǎo)體兼容性試驗(yàn)

導(dǎo)體中填充有阻水紗，除滿足導(dǎo)體電阻要求之外，還應(yīng)進(jìn)行兼容性試驗(yàn)。試驗(yàn)方法為CCT熱循環(huán)試驗(yàn)方法，檢測(cè)電阻和溫度值。

2.2.1 需要準(zhǔn)備的材料。①護(hù)層已經(jīng)剝離的加阻水材料的導(dǎo)體，截面為120mm2；②4個(gè)H型的壓縮接頭，通過(guò)物理擠壓或者液壓壓縮工具。需要注意的是：另外準(zhǔn)備一組導(dǎo)體沒(méi)有加阻水材料的樣品同時(shí)試驗(yàn)進(jìn)行比對(duì)。

2.2.2 通過(guò)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)測(cè)試值滿足以下要求，則視為通過(guò)試驗(yàn)：①?zèng)]有發(fā)生任何阻水材料的點(diǎn)燃火焰；②接頭的邊緣無(wú)水滴或滲漏，或者整個(gè)試樣無(wú)水滴或滲漏；③如果試驗(yàn)中任何一個(gè)接頭出現(xiàn)了上述描述的不合格情況，應(yīng)該換一個(gè)新環(huán)，對(duì)同樣的電纜重新做試驗(yàn)；④如果新的不相容性再次發(fā)生，再次視為不合格。試驗(yàn)結(jié)論：和普通無(wú)添加材料的導(dǎo)體相比，導(dǎo)體性能稍微差點(diǎn)但相差不大。整個(gè)試驗(yàn)期間的電阻和溫差等滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 導(dǎo)體透水試驗(yàn)

按照《額定電壓1kV（[Um]=1.2kV）到35kV（[Um]=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第2部分：額定電壓6kV（[Um]=7.2kV）到30kV（[Um]=36kV）電纜》（GB 12706.2—2008）附錄F進(jìn)行導(dǎo)體透水試驗(yàn)，試驗(yàn)步驟如下。

①按照《額定電壓1kV（[Um]=1.2kV）到35kV（[Um]=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第2部分：額定電壓6kV（[Um]=7.2kV）到30kV（[Um]=36kV）電纜》（GB 12706.2—2008）附錄F規(guī)定取3m電纜，在電纜中部剝開(kāi)一個(gè)約50mm寬的圓環(huán)，剝至導(dǎo)體。

②試樣放置在試驗(yàn)裝置中開(kāi)始進(jìn)行3次加熱循環(huán)，采用導(dǎo)體通電流方式加熱。

③導(dǎo)體在5～10min內(nèi)溫度加熱至（90±2）℃，導(dǎo)體加熱及保溫時(shí)間為2h，然后自然冷卻4h，為一個(gè)循環(huán)，共3次加熱循環(huán)。

④三次加熱循環(huán)后，再次加熱至（90±2）℃，并保溫2h后切斷加熱電源，然后把（20±10）℃環(huán)境溫度的水，在5min之內(nèi)注入管內(nèi)，使管子中的水位高于電纜中心軸線1m，試樣放置24h。

試驗(yàn)要求：在整個(gè)試驗(yàn)期間，試樣的兩端沒(méi)有水分滲出，判定為合格。如果有任何水分滲出，則判定為不合格。

由于在試驗(yàn)中不施加電壓，故可在系統(tǒng)中接上另一根模擬電纜（長(zhǎng)2m）一起試驗(yàn)，可直接在此模擬電纜的導(dǎo)體上測(cè)量溫度。

試驗(yàn)結(jié)論：在整個(gè)試驗(yàn)期間，普通電纜試樣的兩端有水分滲出，本次研制電纜試樣的兩端無(wú)水分滲出。

2.4 試制分析

采用黑色聚乙烯護(hù)套，含有（2.5±0.5）%的炭黑，耐候性好，滿足巴西市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品耐候性的要求。

試制的方案1，阻水性雖然滿足客戶的需求，但算不上優(yōu)良。本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，公司決定對(duì)方案2和方案3也進(jìn)行試制。經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)驗(yàn)證，得出以下結(jié)論。①半導(dǎo)線阻水帶的導(dǎo)體阻水性雖然比阻水紗好，但是對(duì)導(dǎo)體電阻的影響最大。而導(dǎo)體電阻又直接關(guān)系到產(chǎn)品載流量，故不考慮在導(dǎo)體外層只用阻水帶。所以方案3直接放棄。②導(dǎo)體直流電阻，方案4最優(yōu)，方案1和方案2次之。③方案2生產(chǎn)工藝比方案1復(fù)雜，方案1的生產(chǎn)工藝比方案4復(fù)雜。④方案2的阻水性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于方案1和方案4。⑤成本方面，方案2最高，方案1次之，方案4最低。⑥生產(chǎn)周期方面，方案4最快，方案2最慢。

最終把方案1、方案2和方案4的優(yōu)缺點(diǎn)和試驗(yàn)結(jié)果列出，在經(jīng)濟(jì)允許的范圍內(nèi)建議客戶預(yù)先選用方案2。

3 結(jié)語(yǔ)

河南通達(dá)電纜股份有限公司研制的電纜阻水性和耐候性好，同時(shí)發(fā)揮干法交聯(lián)線的優(yōu)勢(shì)，具有較高的純凈度、交聯(lián)度、絕緣性、阻水性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.額定電壓1kV（[Um]=1.2kV）到35kV（[Um]=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件 第2部分：額定電壓6kV（[Um]=7.2kV）到30kV（[Um]=36kV）電纜：GB/T 12706.2—2008[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.