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发布时间:2023.07.25 浏览次数: 广东博业体育电缆实业有限公司

 

现在國內已有多條生產線能生產110KV及以上的超高壓交聯電纜,各廠的金屬套結構不全類同。不同金屬套各有其特征,用戶首要必需對金屬套的功用要有一個全面的認識和了解,按各自的條件進行選擇。仁者見仁、智者見智,本文對各種類型金屬套的功用和特征作個闡述。此文僅起一個拋磚引玉的效果,希各供電系統能介紹运用不同金屬套電纜的經驗,使制作部門了解用戶觀點與需求。

1.金屬套的種類

   金屬套有二大功用:1隔水效果:避免XLPE絕緣接觸到水分發生水樹技,金屬套是電纜的徑向防水層;2能承受零序短路電流熱穩定性好。按生產工藝可分為三大類:擠包無縫金屬套、縱向焊縫金屬套和綜合護套等。选用的資料又有鉛、鋁、銅和不銹鋼等。金屬套的品種、制作、結構和特征如下:

   金屬套品種                                                  制作和結構                                                                特征

   無縫鉛套                 由連續壓鉛機擠包無縫連續鉛套                    鉛的化學功用穩定,耐腐蝕。

   無縫波紋鉛套            由連續或非連續壓鋁機擠包鋁套及軋波紋        電纜分量輕,鋁的化學功用較活潑,外護套損壞后鋁套易穿孔,外徑較大。

   焊縫波紋鋁套              鋁板卷包用焊機焊接后再軋                         同上,但有縱向焊縫。

   焊縫波紋銅套              銅板卷包用焊機焊接后再軋紋                      有縱向焊縫,外徑較大。

   焊縫波紋不銹鋼           不銹鋼板卷包用焊機焊接后再軋紋                   有縱向焊縫,熱穩定容量比波縱銅套低,外徑較大。

   綜合護套                  鋁箔PE復合膜縱向搭蓋卷包熱風焊接                 電纜分量輕,鋁箔作防水層,用銅絲屏蔽滿足熱穩定。

   以上6種金屬套都有杰出的徑向防水層,但內在質量、應用特性和制作利息各不相同。现在國內除波紋銅套和不銹鋼套外都有生產,對國內生產的4類品種功用論述如下。

 2.鋁套

   现在國內能制作鉛套交聯電纜的大廠都有以連續壓鉛機生產鉛套的才干。鉛套交聯電纜內部結構緊密,縱向防水功用好,鉛的化學穩定性耐腐性好,缺點是分量重。

   鉛合金的熔化溫度約300℃,壓鉛機的模座擠出溫度260℃。螺桿連續壓鉛機上制作的鉛套是一個無夾灰、無縫、內壁润滑的連續鉛管。鉛的蠕變功用好,結構尺度設計時無須在鉛套與線芯之間留有間隙,交聯絕緣膨脹時能撐大鉛套而絕緣表面依然平坦润滑。因为交聯絕緣的膨脹系數比金屬大約一個數量級,因而各類波紋金屬套內必需留有足夠的膨脹間隙。如無間隙或間隙不夠大,絕緣膨脹后會在絕緣表面留下波紋的凹痕,這會影響電纜的電氣功用。型式試驗中經過20個熱循環后,如電纜芯表面呈波紋狀,電纜的沖擊裕度不高。因为鉛套內壁無需設計間隙,結構較緊密。因而鉛套交聯電線的縱向防水功用比任何一種波紋金屬套電纜都好。

   鉛的電阻系數是鋁的7.8倍,鉛套要滿足技術條件中的短路熱穩定要求,鉛套的截面必需比鋁套的大得多。各供電系統选用短路熱穩定指標都比實際大了许多,主要是零序短路持續的時間太長,而實際上僅幾個周波。這指標是系統定的對電纜技術人員來說無權變卦。上海在220KV工程中要求50KA 2秒,选用鉛套電纜時要在鉛套下加銅絲屏蔽,選用波紋鋁套要加厚。85年的引進中,曾有一工程將國外加厚的波紋鋁套充油電纜與國產鉛套充油電纜(沒有銅絲屏蔽)對接,國外制作廠說:假如發生短路時鉛套電纜的鉛套會熔化了實際上自七十年代以來的國產超高壓鉛套充油電纜和近年选用鉛套交聯電纜都沒有發生過鉛套熔化的毛病。主要是现在系統的短路容量沒有這么大,短路繼續時間不可能達到2秒。現各大供電系統都己編制了電網若干技術原則的規定”其间對110KV以上電力電纜的金屬套或金屬屏蔽層要求能承受單相短路電流的繼續時間應不小于0.2秒(以上海電網為例)如執行這項技術條件將使超高電纜的金屬套結構趨向合理,有利于下降電纜的造價。

   選擇用螺桿式連續壓鉛機生產的鉛套,不存在因鉛套夾灰构成鉛套上有砂眼問題。螺桿式壓鉛機從熔鉛爐底部取鉛擠包,鉛的氧化物和各種雜質比重較鉛小得多,都會浮在熔融鉛液表面不可能擠包在電纜上。即运用水壓機式非連續壓鉛機也能生產質量優良的鉛套,關鍵是生產工藝。上海電力系統中有數百公里單芯鉛套充油電纜,其间大部份是上海生產,用水壓機式非連續壓鉛機生產的鉛套占很大份额,這些電纜在20多年

   運行中沒有發生過鉛套漏油的毛病。產品質量關鍵在于工藝办理和工廠裝備。鉛套的徑向阻水功用與鋁套比较不只毫不遜色,且能勝于鋁套。

   同規格超高壓鉛套電纜比鋁套電纜重得多,一般說要重60%至90%當前超高壓電纜的敷設已不再是人背肩扛的施工办法了敷設中要嚴格操控電纜的側壓力,只要选用卷楊機加履帶輸送機办法施工才华把握敷設張力和操控好電纜側壓力。當选用敷設機械施工時,鉛套和鋁套的分量之差異已無足輕重。施工中要量体裁衣設計一些機具籍以減輕勞動強度,施工中克服了一些困難,日后運行中能得到安全運行回報。萬一運行中外護套破損后因为鉛套耐腐蝕,金屬套不會很快穿孔构成進水。鉛套交聯電纜的敷設時比鋁套交聯電纜柔軟,鉛套電纜在接頭作業中可直接搪鉛比較便利。

   鉛的比重為11.34鋁的4.2倍,鉛套原材料的利息要比鋁套大的多。以110KV1630平方毫米電線為例作一對比:鉛套厚度為4mm鋁套為2mm每米鉛套電纜中,鉛的分量是鋁套電纜中鋁分量的7.5倍。按99年同期的市場價格計算,鉛的质料每噸價格雖是鋁的34%,而鉛鉗套內鉛质料利息價是鋁的2.5倍。如技術條件中對短路繼續時間提了過長的要求時,設計鉛套的熱穩定中要添加銅絲屏蔽,會使兩種金屬套的质料利息相差更大。招標競爭中,如生產鉛套交聯電纜的制作廠以鋁套交聯電纜相同單價或略高的價格參予與鋁套交聯電纜競爭,對用戶來說是合算的

   鉛套交聯電纜是不會被鋁套交聯電纜所替代。陸上電纜中各有特征及利害,直埋及排管敷設中宜優先考慮選擇鉛套電纜。海底高壓交聯電纜必需选用鉛套,海纜錨損等外力破壞機率十分高,一旦護層損傷后又難以修补。鋁套海底電纜如受外力破壞后,主絕緣及金屬套尚无缺,但鋁護層在海水中很快會穿孔,必定會下降运用壽命。這是海纜不选用鋁套的原因。

3.無縫波紋鋁套

   波紋鋁套交聯電纜最大的優點是分量輕和短路熱穩定容量大。短路電流繼續時間稍長的系統中,一般規范厚度鋁套即能滿足要求,如計算中熱穩定不夠時可將鋁套少加厚一些就能滿足技術要求,無需选用添加銅絲屏蔽,比鉛套簡單。用壓鋁機擠包的鋁套機械功用與密封性都很好。

   鋁套電纜分量比鉛套輕得多,敷設中怎么用人力搬、抬、扛、移電纜時要比鉛套電纜省力,很受敷設工人歡迎。

   波紋鋁套結構開發于六七十年代,當時的高壓電纜主要是充油電纜。充油電纜設計中选用波紋鋁套后有许多優點:省掉了鉛套的徑向加強帶;螺旋形波紋構成外油道使充油電纜的瞬態壓降明顯減小,線路設計中能放長供油段的長度,可減少塞止接頭數量;當時的鋁價比现在價格低得多,與鉛銅價之比也廉价得多。因而在一些國家陸上充油電纜中以波紋鋁套替代了鉛套,經濟上及技術上都有很大好處。但是波紋鋁套交聯電纜的螺旋形波紋使電纜不具有縱向阻水功用,電線設計中假如使其也能縱向阻水而減小了間隙會下降電氣功用,好像得不償失。

   鋁在元素周期表中的原子序數是13而鉛是82鋁是化學功用很活潑的金屬。運行中遇到外力破壞損傷了外護層或外護層在支架上被棱破了鋁套很快會被腐蝕穿孔而构成進水。

   鋁的熔點658℃,壓鋁機擠包時模座溫度約為500℃。比较鉛套的擠包溫度要高了许多,為此鋁套內應有銅絲編織玻璃絲帶或半導電阻水帶避免絕緣屏蔽被燙傷。壓鋁機有連續壓制與非連續壓制二類。不連續的加鋁錠時要停頓一段時間,對交聯電纜芯不甚有利。新老鋁錠在壓鋁機內雖能結组成一體,鋁套表面仍有接縫可見,但對鋁套抗位強度沒有影響。應該說連續的比不連續的好。

   壓鋁機系是一精细設備造價很高,壓鋁套的生產工序及工藝也較復雜,壓鋁機生產鋁套的能耗和工耗較高,金屬套的生產利息也就較高了

   電纜允許承受的側壓力與絕緣品種有關,不以金屬套種類而定。國外一些權威性手冊上推薦的數據如下表所示。波紋鋁管的抗壓強度雖比鉛管高,但電纜在敷設時的張力是導體線芯上,彎曲處的側壓力由導體向絕緣、金屬套及護層傳遞,由轉角滑輪承受推力。其间最易受機械力影響的絕緣,以絕緣承受力來決定電纜承受的側壓力是合理的

   電纜種類 允許側壓力(N/m

   油紙絕緣電纜

   擠包絕緣電纜 3000

   3000

   鋁套電纜在裝置中有喜有憂。分量輕是敷設工人最受歡迎之點,但其柔軟性不如鉛套。自電纜盤上放下的鋁套高壓交聯電纜外端必需用校直機整直了才华牽引。敷設過程中為操控電線的側壓力及牽引力,現都用卷揚機加屜帶輸送機办法施工,因而端部的牽引力不大,電纜經過彎曲處后鋁套電纜不易自行變直,轉彎處不如鉛套電纜順暢。裝置各類附件中,鋁套上不能直接搪鉛,先要在鋁的表面鍍鋅錫合金及搪底鉛后才干搪鉛。搪底鉛操作對人員的工藝水平要求較高,罕见瑕疵會构成電纜進水。大型工程中要鋸線封端和裝置牽引端的工作量不少,尤其在排管中敷設。鋁套電纜不被接頭工人所歡迎。

4.焊縫波紋鋁露

   焊縫鋁套由鋁板卷包后用氬弧焊機焊成形。氬弧焊機的造價不能與昂貴的壓鋁機比较,設備價低后還貸利息及折舊費等進入產品利息也就少了且焊縫鋁套生產工耗與能耗都比無縫鋁套低。焊縫鋁套生產利息低是最大的特點。

   鋁的熔點658℃,鋁的熔融加工溫度約700一750℃,電弧的溫度就更高了焊接過程中,焊縫二側的鋁扳受熱后會引起鋁的金相結構變化,使鋁套的機械功用在圓周上不均勻。敷設牽引中受力后會發生会集變形。實際工程中曾發生過此現象。某地工程中敷設雙回110KVXLPE電纜,一回是無縫鋁套,另一回路是焊縫鋁套,运用同樣的施工办法,無縫的圓整杰出,有縫的鋁套變了形呈橢圓狀,這反映了二種電纜內在質量有差異。敷設中電纜變形與操控側壓力有關,敷設前分段計算張力及側壓力并选用適當办法,電線是不會變形的

   支聯電纜因质料的膨脹系數相差甚大,使其熱機械功用變得很復雜。焊縫處700℃左右高溫,焊縫對側的鋁套處于很低的溫度。使交聯絕緣承受一次不均勻加熱的過程。電纜在運行中是由里熱到外,壓鋁套或壓鉛套時是由外熱到里,满是一個均勻對稱受熱過程。焊縫鋁套在生產過程中的不均勻受熱過程使電纜內的熱機械性變得更為復雜。焊縫鋁套只能选用單面平焊,這在焊接工藝中是最單薄的焊接办法,規范中以軟鋁抗拉強度的90%(54MP2來查核焊縫強度。

   焊縫鋁套設計時常以減少間隙來達到電纜能縱向阻水的意图正如前述,這會下降沖擊裕度,得不償失。做縱向阻水試驗時除了滿足在5分鐘內注滿水外,灌水過程中還應模擬實際工況。電纜如安裝在浸滿水的電纜溝或工井內發生擊穿時,金屬套上會构成一個敝開的洞,水马上向二側滲透,不會讓水膨脹帶有一個初膨脹的過程。此外,間隙過小也會构成附件裝置時剝除鋁套的困難,不被接頭工人所歡迎。

   焊縫鋁套與無縫鋁套比较除了有鋁套的共性外,尚有其特性。焊縫鋁套是一種有用的徑向防水層,但其內在質量與無縫鋁套不同且生產的利息不同,價格上應有差異。一般說二者之間的價差可達到二位數的百分數,具體價差在引進市場競爭機制中能找到合理價位。

5.波紋的波形

   鋁套的波紋形狀與工藝問題在國內設有專題研讨過,新制訂的規范中也沒有規定,各廠之間的差異不小。這幾年引進了不少各國生產的波紋鋁套交聯電纜。其外觀、波形、波長及波幅等參數及其與電纜芯外徑之關系是可供參考及借鑒。對此作一番調研后可作為制訂用戶規范或招標技術文件的依據。此外,允許彎曲半徑及側壓力也有類似問題。

   波形在交聯電纜中遍及选用螺旋形波紋,其缺點是無阻水功用。圓環形(又稱竹節形)波紋對交聯電纜而吉比螺旋形更合適些,較易阻挠水份縱向滲透。

   鋁套的波紋形狀沒有定型之前,應选用檢測鋁套的縱向抗拉強度來監視軋紋的質量。

6.綜合護套

   綜合護套交聯電纜具有分量輕尺度小和造價低的特點,可在零序短路容量不大的系統中运用;短路容量大的系統內需加銅絲屏蔽,造價上的優勢罕见遜色。國產的綜合護套110KV交聯電線最早用于杭州,自92年以來運行記錄杰出。上海在地鐵一期工程中引進德國的這類電纜用于直埋及排管的線路中,德國產品的阻水層选用水膨脹粉,不必阻水帶。

   綜合護套的金屬箔作徑向阻水是有用的阻水層。其抗外力破壞及外護套穿孔后的耐腐蝕效果是软弱的綜合護套用于外力破壞機率較小的地道及排管線路中有其造價低的優勢。分量輕對水電站的高落差工程也有其獨特之處。

7.結論

   1各種金屬套各有其特點,都能用作超高壓交聯電纜的徑向阻水層,不同的金屬套各有其特點。各有其適用性。選擇金屬套的結構時應按各自的运用條件、施工習慣和運行經驗量体裁衣的選用;

   2不同的電纜結構和生產工藝中,般說無縫金屬套比有縫的好,連續的比不連續的好;

   3電纜的內在質量不同和生產利息不同,電纜的價格上應有明顯的差別;

   4電纜的質量由導體、屏蔽、絕緣、金屬套和外護層等各部件的綜合質量而決定,金屬套的質量僅是其间一個部份。

 

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