MPP電纜保護管質量特性分析研究

杭州電力設備制造有限公司臨安恒信成套電氣制造分公司 張教練 國網杭州市臨安區供電公司 呂 華

國網杭州供電公司 夏 衍 董 航

電力資源和有關電力產業發展的工程已經成為我國社會一項國民性事業，而電纜管的質量對于保護電纜的作用至關重要，對于維持整個與電力發展有關的產業都具有重要的作用，目前我國很多的電纜管道所使用材料仍然是傳統的制作工藝，這給我國電纜的安全帶來一定隱患。

1 當前高壓電纜保護現狀

1.1 保護城市中高壓電纜的重要性

伴隨著我國經濟社會的快速發展，無論是農業、工業還是服務業對于電力資源的使用和依賴性都越來越強。有很多對科學技術依賴較強的產業對于電力資源的依賴已不可或缺，若高壓電力產業發生停滯或遭到破壞，國家整個經濟就要面對嚴峻考驗。不僅如此，我國目前的國防產業及很多軍事企業對于電力資源的依賴性也是越來越強。總之，小到一個家庭的居民用電，由于經濟的發展推動科學技術的進步給居民生活帶來巨大便利，使得居民家庭中的電器越來越多，倘若電力資源受到限制，那么人民生活水平將受到很大的限制；再到農業的發展，我國是一個農業大國，科技發展使農業機械化程度越來越高，這也就意味著農業發展對電力資源的依賴性越來越強，若電力資源的使用受限，那么農業對農作物的管理及收獲一系列過程都會受到很大程度上的限制；工業發展也已成為我國經濟和國民生產總值的重要組成部分，無論是輕工業還是重工業，電力資源對于這些工廠的限制遠大于對農業的限制。宏觀上說，若電力行業和產業受到威脅，很容易影響整個國家的通訊，進而影響到國家政治經濟軍事的安全問題。

1.2 影響當前我國電纜安全問題的因素

外力對于已經建成電纜的威脅。我國幅員遼闊，為保證電力資源能在每一個地區投入居民的使用及其他產業的發展中，因此電纜網基本上需遍布各個地方來滿足產業以及居民用電。但由于我國地勢并不統一，需要經過一些斷層或是由于板塊運動而造成的不穩定的地勢地形地區，這些因素僅只是自然因素，還有很多原因是由于人為因素所造成的。如由于建設一些服務于人類社會的工程，比如地鐵或城市交通道路、甚至是建筑在挖地基時，也可能會挖出地下掩埋的電纜管道，更嚴重的情況下可能會導致管道直接被挖破等因素，都可能會給已在地下掩埋好的電纜造成威脅[1]。無論是自然原因還是人為原因給地下電纜造成的威脅，在一定程度上都是可被人為減弱或杜絕的。

電纜保護工作中存在的問題。我國關于電纜保護的相關部門及社會上一些責任企業在進行電纜鋪設工作中，由于具體施工人員對鋪設管道的專業知識能力有所欠缺、或是不具備看懂圖紙的能力，導致在進行電纜管道鋪設的過程中，沒有按圖紙嚴格作業，進而導致地下管道網偏離原始計劃，因此影響了施工部門在對電纜進行施工時的位置并影響到電纜管的質量；由于地勢或是自然氣候等原因使高壓電纜在埋藏好之后，由于自然氣候降水量等原因造成地下管道沉降，由于地區間的差異性，導致部分地區發生沉降而部分地區不發生沉降，在兩塊地區的交界處很容易造成高壓電纜管道的斷裂，更嚴重的可能會導致鋪設電纜線的溝渠出現崩塌。如當對埋設高壓電纜的頂管進行施工時和對沉井的下沉工作進行施工時，都可能會出現沉降狀況，這種不良現象會影響電纜的穩定運行。

1.3 對電纜保護的已有政策

由于電力產業對于工業、農業乃至服務業發展的極端重要性，我國已成立了相關部門對地下埋藏的電纜管道進行專職化的檢查和修復，近年來隨著科技的發展和對于新材料的不斷探索，國家和相關部門逐步把目光投向了研發更好、更高端的材料來制成電纜管道，以此來確保高壓電纜工作的穩定性，延長高壓電纜的工作壽命，確保高壓電力工作能穩健發展。

2 MPP 材料對于電纜保護工作中的應用

2.1 通過控制原材料的方法

為提高電纜管道的安全性和使用穩定性，可使用最新的科學技術，對MPP 材料的質量進行更嚴格的檢查，以及對其使用時的性能進行優化，從而提高其使用的質量，這樣還可降低使用傳統聚丙烯材料制成的電纜管道所經常會發生的如線路中斷等現象，MPP 材料做成的電纜可很好的防止由于管材質量問題而導致的線路中斷所影響電力使用的情況。MPP 材料相對于傳統聚丙烯材料不僅在質量和使用壽命上具有優越性，其管材也具有不可否認的優勢[2]。首先從原材料講，MPP 管材所使用是提純后的樹脂，由于樹脂在經提純后使用的穩定性得到強化，而在做成管材過程中還要在樹脂中加入一些聚烯烴、抗氧化劑及促使樹脂穩定劑等化學物品，使樹脂原有性能得到強化，且可增強其絕緣性、耐腐蝕性、抗沖擊性等。這些優勢僅只是MPP 管材在使用壽命上相對傳統聚丙烯管材的優點，在地下電纜管道進行鋪設時還具有一個其他管材不可比擬的優越性，即其重量非常輕便，在投入使用中后，即便埋設管道的地質上發生一些自然災害如地震等，都可在這些情況下很好的保護電纜不受破壞。

MPP 材料作為一種新型材料在近年投入到越來越多的建設部門的工作，尤其是一些電力部門的運行過程中，所涉及到的MPP 材料的使用層面越來越多，目前其已在輸入或輸出高壓為120千瓦左右的高壓電纜中得到廣泛使用，且相較傳統電纜管道材料在使用過程中可得到更好的效果[3]。

2.2 對于環剛度進行合理的選擇

環剛度是對MPP 材料作為電纜管道抗壓能力的一個評判指標。環剛度的選擇直接關系著MPP 材料在投入使用時對其使用壽命的預期，因此，想確保改性聚丙烯材料在投入地下電纜管道工程中的正常使用，就需對改性聚丙烯材料的環剛度進行特定范圍內的選擇。

合理的電纜管道環剛度可確保電纜管道埋入地下后，即便在使用過程中受到外力的影響，也不會由于環剛度不足的問題出現嚴重變形而導致破壞電纜的問題。但對電纜管道環剛度的選擇并不是越高越好，倘若環剛度過高會增加電纜管道鋪設過程中原材料成本，且伴隨環剛度的增加電纜管道在運輸過程中的成本也會增加，這樣就會提高電纜管道建設的綜合成本，如電纜管道環剛度低于建設電纜管道所需標準，當用改性聚丙烯材料所制作的電纜管道在受到壓力的情況下很易導致變形，還可能會由于受壓的面積和受壓程度不同導致壓屈失穩現象，影響電纜管材使用過程中的穩定性，還可能會給居住在電纜地下管道附近的居民帶來安全問題。因此在進行電纜管道環剛度問題上，不僅需考慮到電纜管道未來可能遇到的受壓大小問題，還需考慮到鋪設的電纜管道附近環境可能對電纜管道質量和使用穩定性造成的問題。由于具體的環境不同，為確保電纜管道在建成后能在相當長的一段時間內穩定工作，對于電纜管道環剛度的要求也不同，因此需在通過對各種因素的綜合考慮下，再來選定電纜管道的環剛度在某一特定區間浮動。

一般而言，由于鋪設電纜管道地區的不同，環境較為適合電纜管道鋪設的環境一般使用普通環剛度的材料，環剛度一般為25kPA 左右，倘若進行電纜管道鋪設的具體環境較為惡劣或對該地區所進行預測的結果是未來可能受到壓力較大，那么就可酌情選擇使用加強型的防護材料，環剛度一般控制在33kPA 左右。為確保實際環境對于環剛度的要求在預測的區間浮動，因此在進行實地考察時要考慮到各種因素及未來可能發生的大概率事件，以此來確定電纜管道的環剛度，從而提高電纜管道在投入使用后的穩定性，以及保證電纜管道的使用壽命。

2.3 在鋪設電纜管道前進行抗沖擊實驗

由于當電纜管道在之后可能會遇到各種未知的、無論是自然現象或人為原因所導致的、可能會對電纜管道造成沖擊的情況，為確保當這些沖擊發生時電纜管道能在保證不受破壞的情況下進行穩定的運作，因此，當改性聚丙烯材料在投入使用前要進行一系列相關的抗沖擊實驗，其為改性聚丙烯材料帶來最直觀的好處，是可有效提高改性聚丙烯材料在具體投入使用中后的實際抗沖擊性，使這種材料即便在很惡劣的情況或是一些較為嚴重的突發情況下，仍能夠保證正常工作，減少或杜絕電纜管道由于自然原因或人為原因而導致的出現裂縫、龜裂以及徹底斷開的不良情況。即便已經進行了相關的實驗，但在正式投入使用前仍需對改性聚丙烯的材料投入到電纜管道使用中的性能進行一些基本測試。首先需進行的測試是壓扁測試，通過受壓能力測試的方法對改性聚丙烯材料受壓能力進行測試，與改性聚丙烯材料的抗沖擊實驗具有相似之處，但在具體的測驗方法上有一定出入。

2.3.1 壓扁實驗

壓扁實驗測試指標只有一個，就是觀察改性聚丙烯材料在承受一定壓力情況下是否出現龜裂或破損情況。在具體操作過程中，當改性聚丙烯材料所建造管道的荷載徑項變量達到52%時，若管材沒有出現以上不良狀況，則可認為其環剛度達到投入使用的指標。

2.3.2 低溫測驗

為確保改性聚丙烯材料所建造電纜管道使用壽命和使用穩定性，以及當電纜管道在面對其他惡劣突發情況時仍能確保電纜管道正常投入使用，需考慮的因素還有很多。如由于氣候原因或地勢原因造成電纜管道鋪設途經地區局部溫度過低、所造成的低溫現象。當電纜管道在途徑這些低溫地區時，若電纜管道環剛度過低就可能會造成電纜管道低溫凍裂或出現裂縫的現象，因此在電纜管道投入使用前，需對電纜管道質量進行低溫測驗，在具體操作過程中要營造特定的低溫環境。在低溫環境中進行錘擊實驗，如在零下5攝氏度的環境中把這些改性聚丙烯材料放置十小時左右后，使用十千克左右的錘子對其進行敲打，具體的敲打操作需把錘子放在1.8米左右的高度使其進行自由落體運動，在通過這樣的操作達到一定次數后，若改性聚丙烯所鑄造的電纜管道沒有出現破損變形等情況，那可斷定改性聚丙烯管材質量符合低溫測試指標，倘若出現以上不良狀況則不符合高壓電纜使用標準。

2.3.3 對改性聚丙烯材料進行拉伸測驗

拉伸測驗具體測驗標準是通過對改性聚丙烯所鑄造電纜管道進行拉力測試，以此來確保其在投入使用過程中后，由于地勢或其他原因對電纜造成的拉力作用下不會導致其斷裂或變形。改性聚丙烯材料的彈性越高就可認定改性聚丙烯材料的抗拉力越強。在對改性聚丙烯材料進行具體抗拉力測驗時，需控制的指標并不僅是對改性聚丙烯管道的拉力大小，還需進行控制的變量是改性聚丙烯電纜管道和和鋪設電纜的溝渠間的摩擦力。在進行測驗時，為模擬出聚丙烯管道在使用過程中可能發生斷裂的現象，需把對改性聚丙烯管材的拉力控制在27MPa 左右，對于管材與管材間點融接處的拉力要控制在24MPa以上，如果在這樣的外部環境下改性聚丙烯管材的拉伸強度能達到原始長度4倍以上，就可證明改性聚丙烯管材能通過拉力測驗并符合投入使用標準。