楊坤坤 張昆朋
摘 要:架空絕緣電纜結構簡單、安全可靠、經(jīng)濟耐用,因此,在輸電線路中被廣泛使用?;诖耍疚闹饕榻B30kV及以下單芯耐候型中壓阻水架空絕緣電纜的試制過程和結論,以滿足市場需求。
關鍵詞:架空絕緣電纜;輸電線路;標準
中圖分類號:TM246 文獻標識碼:A 文章編號: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
架空絕緣電纜因結構簡單、安全可靠、經(jīng)濟耐用等優(yōu)點,在輸電線路中被廣泛使用。目前,公知的中壓單芯架空絕緣電纜為普通的架空電纜,電纜的結構為:導體—導體屏蔽—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,雖然能滿足標準的要求,但硅烷交聯(lián)的使用壽命、絕緣性能遠遠不如化學交聯(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。為了滿足巴西市場的需求,故進行產(chǎn)品試制。
1 參考標準
此電纜進行產(chǎn)品設計、驗證、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 研制過程
2.1 研制技術方案
方案1。圓形緊壓鋁導體(填充阻水紗)+導體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導電阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+PE護套。
方案2。圓形緊壓鋁導體(填充阻水紗)+導體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導電阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+縱包鋁塑復合帶+PE護套。
方案3。圓形緊壓鋁導體+半導電阻水帶+導體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+PE護套。
方案4。圓形緊壓鋁導體+導體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+PE護套。
需要注意以下幾方面問題。①阻水紗和半導電阻水帶,使用數(shù)量越多阻水性越好,但是會增大導體電阻,應注意使用數(shù)量,滿足導體電阻的標準要求。②金屬屏蔽的短路電流較大,銅帶屏蔽無法滿足要求,故設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,鋁塑復合帶都是具有阻水性能的材料。
三種技術方案對比。
導體電阻: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的試制結果再做決定。
2.2 導體兼容性試驗
導體中填充有阻水紗,除滿足導體電阻要求之外,還應進行兼容性試驗。試驗方法為CCT熱循環(huán)試驗方法,檢測電阻和溫度值。
2.2.1 需要準備的材料。①護層已經(jīng)剝離的加阻水材料的導體,截面為120mm2;②4個H型的壓縮接頭,通過物理擠壓或者液壓壓縮工具。需要注意的是:另外準備一組導體沒有加阻水材料的樣品同時試驗進行比對。
2.2.2 通過試驗的標準。試驗測試值滿足以下要求,則視為通過試驗:①沒有發(fā)生任何阻水材料的點燃火焰;②接頭的邊緣無水滴或滲漏,或者整個試樣無水滴或滲漏;③如果試驗中任何一個接頭出現(xiàn)了上述描述的不合格情況,應該換一個新環(huán),對同樣的電纜重新做試驗;④如果新的不相容性再次發(fā)生,再次視為不合格。試驗結論:和普通無添加材料的導體相比,導體性能稍微差點但相差不大。整個試驗期間的電阻和溫差等滿足標準要求。
2.3 導體透水試驗
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進行導體透水試驗,試驗步驟如下。
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,在電纜中部剝開一個約50mm寬的圓環(huán),剝至導體。
②試樣放置在試驗裝置中開始進行3次加熱循環(huán),采用導體通電流方式加熱。
③導體在5~10min內溫度加熱至(90±2)℃,導體加熱及保溫時間為2h,然后自然冷卻4h,為一個循環(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之內注入管內,使管子中的水位高于電纜中心軸線1m,試樣放置24h。
試驗要求:在整個試驗期間,試樣的兩端沒有水分滲出,判定為合格。如果有任何水分滲出,則判定為不合格。
由于在試驗中不施加電壓,故可在系統(tǒng)中接上另一根模擬電纜(長2m)一起試驗,可直接在此模擬電纜的導體上測量溫度。
試驗結論:在整個試驗期間,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水分滲出。
2.4 試制分析
采用黑色聚乙烯護套,含有(2.5±0.5)%的炭黑,耐候性好,滿足巴西市場對產(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。本著嚴謹?shù)膽B(tài)度,公司決定對方案2和方案3也進行試制。經(jīng)過一系列的試驗驗證,得出以下結論。①半導線阻水帶的導體阻水性雖然比阻水紗好,但是對導體電阻的影響最大。而導體電阻又直接關系到產(chǎn)品載流量,故不考慮在導體外層只用阻水帶。所以方案3直接放棄。②導體直流電阻,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復雜,方案1的生產(chǎn)工藝比方案4復雜。④方案2的阻水性能遠遠高于方案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)缺點和試驗結果列出,在經(jīng)濟允許的范圍內建議客戶預先選用方案2。
3 結語
河南通達電纜股份有限公司研制的電纜阻水性和耐候性好,同時發(fā)揮干法交聯(lián)線的優(yōu)勢,具有較高的純凈度、交聯(lián)度、絕緣性、阻水性和經(jīng)濟性。
參考文獻:
[1]中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.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:中國標準出版社,2009.