电缆的选型.doc

EPDM/PP弹性体EPDM/PP弹性体最突出的材料性能是其压缩永久变形较小，同时具有良好的热塑性流变性，易于成型加工。因此，可采用热塑性塑料常用的适配加工工艺和装备进行加工，例如可以采用注塑、挤出、压延等成型方法。 EPDM/PP热塑性弹性体具有优异的耐候、耐臭氧、耐紫外线及良好的耐高温和冲击性能，其耐油和耐溶剂性能与普通型氯丁橡胶不相上下，也具有加工简便、成本低、可连续生产并可回收利用等优点。 用EPDM/PP制作的汽车外装饰件主要有：保险杠、散热器格栅、车身外板（翼子板、后侧板、车门面板）、车轮护罩、挡泥板、车门槛板、车侧镶条及护胶条、挡风胶条等；用其制作的内饰件主要有：仪表板、仪表板蒙皮、内饰板蒙皮、安全气囊外皮层材料等；用其制作的底盘、转向机构有：等速万向节保护罩、等速万向节密封、齿条和小齿轮防护罩、轴架悬置防护罩；另外，还被用于制作发动机室内部件及其它零部件，如空气导管、燃料管防护层、电气接线套等。 EPDM/PP在电线电缆领域的消费潜力很大。它可被用于制作变电器外壳以及船舶、矿山、钻井平台、核电站中使用的电力电缆线的绝缘层和护套。用其取代现有的氯丁橡胶、聚氯乙烯等包覆材料，可使电缆生产直接用挤出机挤出，简化了生产工艺，有利于提高生产效率、降低能源消耗及生产成本。目前，我国上海、天津、沈阳等几家大电缆厂都先后引进国外电缆生产技术和装置生产电缆。如果全国电缆行业全部采用新工艺和先进的生产设备，每年TPO的需求量将达到1万吨左右。 此外，EPDM/PP还可用于制作建筑领域中的高档防水卷材、玻璃幕墙密封条、门窗密封条；机械和运动器械领域中的垫圈及垫片、胶辊、手持工具的手柄、软管外覆层、球拍手柄、步枪托垫以及滑雪杖手柄等。 EPDM/PP在家用电器领域也具有很大的应用潜力，但由于其价格较高，目前国内只有少数几个电器厂商在使用这种材料。 改变电缆的填充材料 提高电缆的传输能力随着城市电网的改造，有不少大中城市的架空线路将改成埋地电缆， 8.7/10kV至26/35kV的电压级别将作为电网的主干线路而得到广泛应用。如何提高线路的传输容量，如何降低线路传输损耗和如何防止大量交联聚乙烯电缆在隧道中敷设所带来的防火隐患？这一系列的问题正待我们去回答。 众所周知，电缆的传输容量决定于导体传输电流时所产生的温升和导体外绝缘材料能够长期承受的温度以及电缆内外绝缘向周围媒质散发热量的能力。 为了追求传输容量的增大，以往的注意力大多放在如何增大导体截面和如何克服大截面导体（如 1000mm 2 及以上）所带来的集肤效应；至于绝缘材料的允许工作温度、绝缘及护套材料的热阻系数和它们的厚薄尺寸，在标准上都有规定，似乎没有什么潜力可挖，只要电缆结构尺寸相同，应用材质相同其传输能力也就大致相同。可以说电缆的传输容量决定于结构设计和应用材料的差异，而与制造工艺的先进或优劣相关不大。 当然更动电缆设计并不是一件轻而易举的事。作为中压电缆的典型结构：铜导体、内屏蔽、绝缘、外屏蔽、铜带屏蔽、相间填充和外护套（ PVC），其中“填充”是唯一更动后对电缆电性能、机械性能影响最小的环节填充在电缆中的功能只是保持电缆的外形和对外传导散发热量，仅此而已，故常常被人轻视而无睹。其实不然，电缆填充料的选用将严重影响电缆的传输能力大小及额定电流在同等截面导体中的损耗。上海中月电缆技术有限公司和上海电缆厂十分厂就0.6/1kv8.7/10kV分三组共六根电缆作了以下对比试验。 第二步试验方法是：外部环境温度恒定在 40，三组试样6根电缆的导体温度控制在90条件下，测其导体的稳态电流值。 从上述试验报告可以得出如下几点： 用低热阻的矿物质填充料代替纤维型填充后，其传导热的能力明显增大，这可以从表 2 的数据中获得：老结构导体（第二对比组）温度高（105 ）但护套表面温度低（ 77.3 ）；新结构导体温度低（ 90 ），但护套表面温度却高（ 78.8 ）。 在电缆导体截面相同的条件下，其对比组的载流量分别提升 8.7%，10.2%和22.8%。 从载流量提升的百分比可以看出中压级 8.7/10kV的效果明显优于0.6/1kV电压等级，其原因也是显而易见的：传统的8.7/10kV交联聚乙烯电缆均为三芯圆形绝缘，其芯间填充的是高热阻的玻璃纤维或聚丙烯撕裂绳，三相导电芯对外的散热极不顺畅，极大部分的热量只能通过屏蔽铜带与外护套的外切边缘向周围散发，由于散发的有效区段狭窄，故热阻值极大；用低热阻的矿物质材料取代后，其导电芯的热量可以比较均匀地向四周散发，填充的热阻系数低，散发面积大，二者优势的叠加使得线芯的载流能力提高到122.8%也就可以理解了。0.6/1kV级低压电缆，不管是四芯等截面还是3+1芯，导体形状基本由扇形芯围集成圆，芯绝缘间的填充量原本就很小，故用低热阻的填充材料来代替传统的高热阻的纤维型填充其散热效果的递增就没有中压电缆如此明显了，尽管在数值上仍有810%的增量，但这里有相当部分是依靠导电绝缘线芯由扇形变成圆形后，导体散热面由扇形弧面之和变成多芯园周长之和，其热交换界面的增加（相间填充低热阻矿物质料）的缘故。 当中压 8.7/10kV系统改用低热阻矿物质填充后，其载流量值仍维持在原先额定电流值264（A）时，它的导电线芯温度只有66 ，外护套的表面温度仅为 56 ，均大大低于传统型同规格结构的 90 和 62 ，根据铜导体的电阻系数与温度成正比的关系可以推出 66 时的线损仅为 90 线损的 93% 。这一结论对于电厂正在兴建和城市架空线有待入地的当前是有积极意义的。 除导电线芯温度的降低减少了线损起到节能的作用外，还延长了电缆绝缘和护套的使用寿命，因为有机材料的老化寿命与其工作温度高低是息息相关的。 由于使用了低热阻的矿物质填充，而且导电线芯均采用圆形结构，故电缆外径比传统结构有所增大，一般增大 36mm ，当然外径增大会带来材料 成本和电缆重量的增加，由于和结构应用的矿物质材料为环保利用产品，故材料成本与同规格的普通阻燃电缆相比只增加 11.5% ，重量将增加 38% 。至于电缆硬度和弯曲敷设半径对于固定敷设用的电缆，特别是中压系统电缆而言并无明显差异，可以视作等同。 综合以上利弊得失，得出如下结论：在中压电缆结构中采用低热阻的矿物质来代替纤维型材料作为填充在制造工艺上是可行的，在技术性能参数上（增大传输容量和减少线损、延长使用寿命方面）是卓越的（新结构的阻燃能力均可达到 A类及以上，有关用矿物质填充后的电缆阻燃能力大众用电已于2002年第二期“阻燃电缆的类别及选用”中作过介绍），在经济成本上是合理的，在销售价位上是具有竞争能力的。因此用低热阻高阻燃的矿物质材料来代替传统的玻璃纤维或聚丙烯撕裂绳的理念对于大辐度提高中压电缆传输综合能力，不失为一种行之有效和安全可取的新途径。至于在0.6/1kV系列是否应用，这就智者见智仁者见仁，各取所需了。带有地线的电力电缆简介“带有地线的电力电缆”，是指在无铝装层（钢丝、钢带铝装）；无金属屏蔽层（铜丝、铜带）；无铝、铅金属套的电力电缆中，包含有一根用作保护接地的导体，这种导体的英文名为Grounding Conductors，简称为地线。在传统的电缆结构中，某些构件（铝装、屏蔽、金属套等）在一定的条件下，虽然也有地线的功能，但不属于本文讨论的范围。 1、 市场情况 众所周知，在我国现行的力线标准中，没有这样的产品。就国际而言，从我们接触到的资料中，Grounding Conductors这个词作为电缆构件之一出现在电缆标准中的时间是1991年：美国UL标准，UL1277电力和控制托架电缆（Electrical Po-wer And Control Tray Cables）第二版（1989年3月版），并在1991年11月的修订中，在电缆结构一章内，列入了接地导体（Grounding Conductors）一节，分6个问题及3个表，对接地导体的材料、截面、结构、标志等作了详细规定。 紧随其后，以美国的南方电线公司（South Wire CO.）和通用电缆公司（Gen-eralCable CO.）为代表的电力电缆生产厂家于1992年推出了“TC型带有地线的电力电缆”?“Type TC Power cable With Ground”，TC是托架电缆（Tray C-able）的缩写。该类型电缆由于敷设在托架（盘）上，无需铝装，无需金属屏蔽层及金属外护套，其使用电压为600V。导体材料全部是铜，绝缘材料有XLPE和PVCNYLON两种，电缆工作温度90。电缆有三芯带地线和四芯带地线两个系列，导电线芯的几何形状和不带地线的电缆一样，全是圆形。多芯电力电缆不采用扇形是美国电线一大特色，其规格范围从8A WG（8.367mm2）到1000 kcmil（千圆密耳），1000 kcmil507mm2。 就国内情况而言，虽然没有“带有地线的电力电缆”的名称出现，但以“五芯电缆”命名的产品出现至今已近15年。五芯电缆实质上就是带有地线的四芯电力电缆。80年代末四川电缆厂生产的第一根五芯电缆，用于成都新体育馆工程，规格是4185mm2I95mm2。这些年来，虽然批量不是很大，但几乎每年均有五芯电缆的生产合同。市场的需要，导致了一项实用新型专利的诞生。四川电缆厂于1991年11月申请了专利：一种瓦形截面导电线芯的多芯电缆，国家专利局于1992年5月发布申请公告（公告号CN2103853U），同年8月，由国家专利局颁布了第85893号决定书，授予四川电缆厂拥有该实用新型的专利权。在公告中明确指出了该专利的特征：其特征是径向分布的各个导电线芯分别为瓦形截面导电线芯，正是这种截面形状的导电线芯使得径向分布的各个这种线芯组合后，电缆中心部位可以置放其他电缆构件的圆形截面空间。 为了适应五芯电缆的出现，四川电缆厂曾于1994年编制和发布了相应的企业标准（QCSD B715?94）。在标准中首次与中性线芯并列引入了“地线线芯”这个名词，对地线线芯的结构、色标作了规定。在此期间，国内许多电缆厂也和四川电缆厂一样，承接了不少的五芯电缆的生产任务，在电线电缆杂志和各地区的情报刊物上，有关探讨五芯电缆结构设计的文章也时有所见。 带地线的三芯电缆国内情况又是如何呢？从字面上看，好像没有出现这样的产品，但仔细分析一下生产记录，可以认为带地线的三芯电缆国内已在生产，已有用户，例如在我厂近年来承接的生产合同中，常有一些“非标准”的四芯电缆生产合同，在2003年6月的生产计划中，就有这样一些非标准的四芯电缆： （1）395125mm2（标准产品应是3951 50mm2； （2）395135mm2（标准产品应是：395150mm2； （3）370125mm2（标准产品应是：370135mm2； （4）350116mm2（标准产品应是：350125mm2； （5）3185170mm2（标准产品应是：3185195mm2; 这些非标准产品的共同特点是第四芯（中性线芯）截面小于标准的规定。由于销售人员在签订合同时，没有向用户询问订购该产品的用途，但可以推断，用户将该产品的第四芯不是用作三相四线制系统中的中性线，极有可能是作地线使用。因为如作中性线使用，是既违反标准又不合潮流。电缆标准GB12706.191公布近10年了，设计人员不可能不知道或公然违反；说不合潮流是指四芯电缆中的三大一小正在被四等芯取代。在GB 5005495低压配电设计规程中，第2.2.7条：“以气体放电灯为主要负荷的回路中，中性线截面不应小于相线截面”。当我们环顾四周，不论是室内外的公共场所，还是工、商业建筑，乃至生活居室，到处都可以看到气体放电灯，难怪在我们承接的订货中四等芯电缆越来越多，三大一小越来越少，在美国等发达国家中，几乎全是四等芯电缆。因此，作者认为出现在我国的这些非标准的四芯电缆就是国际上的带地线的三芯电缆。 从以上分析，可以看出，在经济日益全球化的今天，我国的电缆工业及其市场基本上和国际上同步，例如90年代初国际上出现了带有地线的电力电缆，我们国内出现了“五芯电缆”和“非标准四芯电缆”，两者名称不同，但本质为一样的。只是我们的生产是“各自为政”，没有统一的标准。在上述引用的事例中，同样的电缆标称截面为395mm2，甲用户要求第四芯为25mm2，乙用户要求为35mm2，这样状况的弊端是不言而喻的，这就是本厂最近编制和发布带有地线的电力电缆企业标准的背景，这也标志着市场呼唤我国的带有地线的电力电缆标准及早问世。UL的标准UL标准，几乎涉及到所有种类的产品，它是鉴定产品之基础。UL出版了500多种标准，其中70%被美国国家标准协会（ANSI）采纳为美国国家标准。 1） UL标准的结构 一般来说，UL标准的在结构大体上可分为： （1） 标准所涉及的产品范围； （2） 产品的结构要求； （3） 对产品所使用的原材料要求； （4） 对产品所使用的元器件的要求； （5） UL实验室对样品测试仪器的要求和测试方法； （6） 对制造商工厂的测试设备要求和试验方法； （7） 产品标志和说明书要求。 2） UL标准的修订 UL标准是一部不断完善的文件。UL标准的修订要求是由工业界人士、用户、UL工程师或其它感兴趣的人士提出。 工业界修改程序：当需要修改UL标准的某些内容时，对产品的要求就会产生相应的变化，为此，UL制定了正规的工业界修改程序。 在发表每一项UL标准变更部分时都会公布有效日期。处有效之日起，属于UL跟踪检验服务的有关产品必须按照新的要求做相应的改变，所以，从标准修改之日起到公布的有效日期之间留有充足的时间，以便工厂更改自己的产品并再次递交UL测试。 正式通过变更要求后，就执行工业界修订程序。该程序包括：给申请人发送正规通知、变更的起始日期，并由UL工程师按照鉴定产品的相同方法，帮助申请人检查产品需变更的部分，以及在有效之日前修改UL工厂跟踪检验文件。 新的标准生效后，UL检验代表将访问制造厂商，按修订要求审查相应变更的部分。 电缆附件有哪些适用标准？电缆附件的标准主要有三个层次。 第一层次：IEC标准 IEC62067额定电压150kV(Um=170kV)以上至500kV（Um=550kV）挤出绝缘电力电缆及其附件的电力电缆系统-试验方法和要求 IEC60840额定电压30kV(Um=36kV)以上至150kV（Um=170kV）挤出绝缘电力电缆及其附件试验方法和要求 IEC60859额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关的电缆联接装置 IEC60502额定电压1kV(Um=1.2kV)以上至30kV（Um=36kV）挤出绝缘电力电缆及其附件 IEC60055额定电压18/30kV及以下纸绝缘金属护套（带有铜或铝导体，但不包括压气和充油电缆）第1部分“电缆及附件试验”中第七章：附件的型式试验 IEC61442额定电压6kV（Um=7.2kV）到30kV（Um=36kV）电力电缆附件试验方法。 第二层次：国家标准（GB标准） GB/Z 18890额定电压220kV(Um=250kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件 GB/T 11017额定电压110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件 GB5589电缆附件试验方法 GB9327电缆导体压缩和机械连接接头试验方法 GB14315电线电缆导体用压接型铜、铝接线端子和连接管 注：GB11033额定电压26/35kV及以下电力电缆附件基本技术要求已下放为JB/T8144 第三层次：行业标准 JB标准（机械行业协会标准） JB/T8144额定电压26/35kV及以下电力电缆附件基本技术要求原GB11033 JB6464额定电压26/35kV及以下电力电缆直通型绕包式接头 JB6465额定电压26/35kV及以下电力电缆户内型、户外型瓷套式终端 JB6466额定电压8.7/10kV及以下电力电缆户内型、户外型瓷套式终端 JB6468额定电压8.7/10kV及以下电力电缆户内型、户外型绕包式终端 JB7829额定电压26/35kV及以下电力电缆户内型、户外型热收缩式终端 JB7830额定电压26/35kV及以下电力电缆直通型热收缩式接头 JB7831额定电压8.7/10kV及以下电力电缆户内型、户外型浇注式终端 JB7832额定电压8.7/10kV及以下电力电缆直通型浇注式接头 JB/T8501.1额定电压26/35kV及以下塑料绝缘电力电缆户内型、户外型预制装配式终端 JB/T8503.2额定电压26/35kV及以下塑料绝缘电力电缆户内型、户外型预制装配式接头接地与接零接地：指与大地的直接连接，电气装置或电气线路带电部分的某点与大地连接、电气装置或其它装置正常时不带电部分某点与大地的人为连接都叫接地。接地分为正常接地和故障接地。 正常接地：即人为接地。 故障接地：即电气装置或电气线路的带电部分与大地之间意外的连接。 保护接地：为了防止电气设备外露的不带电导体意外带电造成危险，将该电气设备经保护接地线与深埋在地下的接地体紧密连接起来的做法叫保护接地。 由于绝缘破坏或其它原因而可能呈现危险电压的金属部分，都应采取保护接地措施。如电机、变压器、开关设备、照明器具及其它电气设备的金属外壳都应予以接地。一般低压系统中，保护接电电阻应小于4欧姆。 保护接零：就是把电气设备在正常情况下不带电的的金属部分与电网的零线紧密地连接起来。应当注意的是，在三相四线制的电力系统中，通常是把电气设备的金属外壳同时接地、接零，这就是所谓的重复接地保护措施，但还应该注意，零线回路中不允许装设熔断器和开关。关于电缆结构屏蔽的问题问：从交联聚乙烯电缆的结构中可以看出，在电缆主绝缘层外面有一层外半导体和铜屏蔽，如果电缆中这层外半导体层和铜屏蔽不存在，那么三芯电缆中芯与芯之间会不会发生绝缘击穿？ 在三芯电缆终端头中必然有一小段电缆的外半导体和铜屏蔽层被剥除，那么该小段电缆是不是薄弱环节？ 能否通过少剥除外半导体和铜屏蔽层（尽量保留较长的外半导体和铜屏蔽层）的办法来克服这个问题? 保留较长外半导体和铜屏蔽层有什么坏处？ 答： 答：在电缆结构上的所谓“屏蔽”，实质上是一种改善电场分布的措施。电缆导体由多根导线绞合而成，它与绝缘层之间易形成气隙，导体表面不光滑，会造成电场集中。在导体表面加一层半导电材料的屏蔽层，它与被屏蔽的导体等电位并与绝缘层良好接触，从而避免在导体与绝缘层之间发生局部放电，这一层屏蔽为内屏蔽层；同样在绝缘表面和护套接触处也可能存在间隙，是引起局部放电的因素，故在绝缘层表面加一层半导电材料的屏蔽层，它与被屏蔽的绝缘层有良好接触，与金属护套等电位，从而避免在绝缘层与护套之间发生局部放电，这一层屏蔽为外屏蔽层；没有金属护套的挤包绝缘电缆，除半导电屏蔽层外，还要增加用铜带或铜丝绕包的金属屏蔽层，这个金属屏蔽层的作用，在正常运行时通过电容电流；当系统发生短路时，作为短路电流的通道，同时也起到屏蔽电场的作用。可见，如果电缆中这层外半导体层和铜屏蔽不存在，三芯电缆中芯与芯之间发生绝缘击穿的可能性非常大。 制作电缆终端或接头时剥除一小段屏蔽层主要目的是用来保证高压对地的爬电距离的，这个屏蔽断口处应力十分集中，是薄弱环节！必须采取适当的措施进行应力处理。（用应力锥或应力管等） 剥除屏蔽层的长度以保证爬电距离；增强绝缘表面抗爬电能力为依据。屏蔽层剥切过长将增加施工的难度，增加电缆附件的成本完全没有必要。 中低压电缆附件产品有哪些主要种类？中低压电缆附件目前使用得比较多的产品种类主要有热收缩附件、预制式附件、冷缩式附件。它们分别有以下特点： （1) 热收缩附件 所用材料一般为以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯（EVA）及乙丙橡胶等多种材料组分的共混物组成。 该类产品主要采用应力管处理电应力集中问题。亦即采用参数控制法缓解电场应力集中。 主要优点是轻便、安装容易、性能尚好。价格便宜。 应力管是一种体积电阻率适中（1010-1012?cm），介电常数较大（20-25）的特殊电性参数的热收缩管，利用电气参数强迫电缆绝缘屏蔽断口处的应力疏散成沿应力管较均匀的分布。这一技术只能用于35kV及以下电缆附件中。因为电压等级高时应力管将发热而不能可靠工作。 其使用中关键技术问题是： 要保证应力管的电性参数必须达到上述标准规定值方能可靠工作。 另外要注意用硅脂填充电缆绝缘半导电层断口出的气隙以排除气体，达到减小局部放电的目的。 交联电缆因内应力处理不良时在运行中会发生较大收缩，因而在安装附件时 注意应力管与绝缘屏蔽搭盖不少于20mm，以防收缩时应力管与绝缘屏蔽脱离。 热收缩附件因弹性较小，运行中热胀冷缩时可能使界面产生气隙，因此密封技术很重要，以防止潮气浸入。 （2) 预制式附件 所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。 主要采用几何结构法即应力锥来处理应力集中问题。 其主要优点是材料性能优良，安装更简便快捷，无需加热即可安装，弹性好，使得界面性能得到较大改善。是近年来中低压以及高压电缆采用的主要形式。 存在的不足在于对电缆的绝缘层外径尺寸要求高，通常的过盈量在2-5mm（即电缆绝缘外径要大于电缆附件的内孔直径2-5mm），过盈量过小，电缆附件将出现故障；过盈量过大，电缆附件安装非常困难。特别在中间接头上问题突出，安装既不方便，又常常成为故障点。 此外价格较贵。 其使用中关键技术问题是： 附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求。 另外也需采用硅脂润滑界面，以便于安装,同时填充界面的气隙。 预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用，有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。 3) 冷缩式附件 所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。 冷缩式附件一般采用几何结构法与参数控制法来处理电应力集中问题。几何结构法即采用应力锥缓解电场集中分布的方式要优于参数控制法的产品. 与预制式附件一样，材料性能优良、无需加热即可安装、弹性好，使得界面性能得到较大改善，与预制式附件相比，它的优势在如安装更为方便，只需在正确位置上抽出电缆附件内衬芯管即可安装完工。所使用的材料从机械强度上说比预制式附件更好，对电缆的绝缘层外径尺寸要求也不是很高，只要电缆附件的内径小于电缆绝缘外径2mm就完全能够满足要求。因此冷缩式附件已成为中低压以及高压电缆采用的主要形式。 其最大特点是安装工艺更方便快捷，安装到位后，其工作性能与预制式附件一样。 价格与预制式附件相当，比热收缩附件略高，是性价比最合理的产品。 其使用中关键技术问题与预制式附件相同 另外，冷缩式附件产品从扩张状况还可分为工厂扩张式和现场扩张式两种，一