6-35kV电线电缆

电线电缆结构及制造工艺简要介绍 6 35kV电缆 彭光钿 高级工程师 二 八年一月十日 一 电线电缆的用途及分类 1 电线电缆的用途电线电缆是用以传输电力 传递信息和实现电磁能量转换的一大类电工线材产品 由电站发出的电能通过架空输电线 电力电缆联结各种电压级的变电配电站 而后送到各个工矿企业 单位和城市居民点等用电单位 在工矿企业等内部又经过母线 架空输电线 电力电缆 绝缘电线及各种连接线 将电能输送到车间 矿区的每一台用电设备和用电器具上 这一系列的电线电缆把电站 变电配电站和所有的用电单位连接起来 组成一个电能的传输和分配体系 即电力系统 通信系统也是如此 此外 各种电磁线 安装线又是构成各类电机 电器 仪表和无线电装置的重要组件 总之 凡是生产和应用电能的场合一般都离不开电线电缆 随着电气化的不断发展 电线电缆在国民经济和国防建设将发挥它日益巨大的作用 2 电线电缆的分类电线电缆产品种类极多 综合产品的性能 结构和制造工艺的相近性 并结合产品的使用特点 可将所有的电线电缆产品分为五大类 裸电线与裸导体制品 指仅有导体而无绝缘层的产品 其中包括铜 铝等各种金属和复合金属圆单线 各种结构的架空输电线用绞线 软接线型线和型材 电磁线 以绕组的形式在磁场中切割磁力线感应产生电流或通以电流产生磁场所用的电线称为电磁线 其中包括具有各种特性的漆包线 纤维绕包线 无机绝缘线等 电力电缆 在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品 其中包括1kV到500kV及以上各种电压等级 各种绝缘的电力电缆 电力电缆主要用于城区 国防工程和电站等必须采用地下输电的部位 电力电缆主要由三大部分组成 1 导体 传输电流 指导功率传输方式 2 绝缘层 承受电压 起绝缘作用 3 保护覆盖层 保护电缆绝缘不受外界环境的影响和防止机械损伤等 我国解放初期仅能生产低压油浸纸绝缘电力电缆 油纸绝缘和交联聚乙烯绝缘电力电缆均达到了500kV电压等级 随着工业的发展和科技进步 目前我国生产的电力电缆主要采用交联聚乙烯绝缘电力电缆 各类绝缘的最高允许工作温度 通信电线电缆 传输音频和音频以上各种电讯信息用的电线电缆产品 其中包括市内电话电缆 长途对称通信电缆 同轴通信电缆 电话设备用电缆以及各种通信线等 电气装备用电线电缆 从电力系统的配电点把电能直接传送到各种用电设备 器具的电源连接线路用 电线电缆 各种工 农业装备中的电气安装线和控制信号用电线电缆均属于这一类产品 这类产品使用面最广 品种最多 除了大量的通用产品外 还有许多专用和特种产品 此类产品中包括通用的绝缘电线 安装线 通用移动式橡套软线 控制和信号电线电缆 飞机 汽车 拖拉机专用的电线 电机电器引出线 机车车辆用电线电缆 无线电装置用线 矿用电缆 船用电线电缆 农用电线电缆 油矿及探测电缆 野外工作用电线电缆 各种高压直流装备用的软电缆等多种系列的产品 在各大类产品中 按其使用范围 结构特点或性能要求等主要特征 又可分成若干产品系列 每个系列中包括一定数量的品种 在每个品种中 按导电线芯截面 或导线直径 大小 形状 绝缘结构 芯数 绞合成缆方式 内 外护层的材料或结构 以及电压等级之不同 再分成各种不同的规格 3 电线电缆的主要性能电线电缆产品应用于不同的场合 因此性能要求是多方面的 非常广泛 从整体来看 其主要性能可综合为下列各项 电性能导电性能 大多数产品要求有良好的导电性能 个别产品要求有一定的电阻范围 电绝缘性能 绝缘电阻 介电系数 介质损耗 耐电压特性等 机械性能 指抗拉强度 伸长率 弯曲性 弹性 柔软性 耐振动性 耐磨耗性 以及耐机械力冲击性等 热性能 指产品的耐温等级 工作温度 电力传输用电线电缆的发热和散热特性 载流量 短路和过载能力 耐腐蚀和耐气候性能 指耐电化腐蚀 耐生物和细菌侵蚀 耐化学药品 油 酸 碱 化学溶剂 侵蚀 耐盐雾 耐光 耐寒 防霉以及防潮性能等 老化性能 指在机械应力 电应力 热应力 以及其他各种外加因素作用下 或处界气候条件作用下 产品及其组成材料保持其原有性能的能力 其他性能 包括部分材料的物性 如金属材料的硬度 蠕变 高分子材料的相容性 以及产品的某些特殊使用特性 如不延燃性 耐原子辐射 防虫咬 延时传输 以及能量阻尼等 二 制造标准 GB12706 2002 额定电压35kV及以下铜芯 铝芯塑料绝缘电力电缆 IEC60502 97 额定电压1 30kV挤包固体绝缘电力电缆 中压电缆的型号 电缆的规格范围 电缆绝缘厚度 三 关键生产 检测设备 干式交联生产线和耐压试验和局部放电测试设备是最关键的生产检测设备 配套拉丝 框式绞线机 铜丝 铜带金属屏蔽机 成缆机 钢带铠装机 护套挤出机等等形成交联电缆成套生产线 中压电缆能生产26 35kV铜芯3 400mm2电缆长度可达到400m 单芯电缆截面可达到铜芯630mm2和铝芯800mm2 可以定长供应 满足了用户特殊要求 四 产品制造技术 1 交联电缆绞合导电线芯采用拉模紧压工艺 导体表面光滑 紧压密实 圆整及一定值外径 紧压系数达到89 91 5 对确保产品质量起到决定性作用 2 采用三层共挤工艺 确保内 外屏蔽层和绝缘层之间界面光滑 平整 大大提高电缆的电气性能 3 交联工艺采用干式交联 高温促使过氧化物分解起交联反应 高压氮气作为传热媒质 并且防止在交联中产生水份及气孔 保证绝缘品质 计算机控制最佳加热区域温度分布 确保了均匀的管温 从而保证了电缆的交联性能 4 生产35kV电缆时采用上下牵引旋转装置 可最大限度地解决了电缆偏心和电缆的椭圆度 在线测偏仪 可以得到精确而可靠的测量 5 生产线上 下牵引悬链控制 有电缆所在位置显示 确保内半导电层导体不在绝缘模口擦伤 导体 导体屏蔽 XLPE绝缘 绝缘屏蔽 金属屏蔽 填充 包带 90 LLDPE内护套 镀锌钢带铠装 90 PVC外护套 YJY22 8 7 10kV电力电缆典型结构 6 交联生产线配有计算机控制系统工艺计算软件 除了能对主机及硫化系统作工艺参数的设定外 还可实现四只牵引线速及螺杆转速的自动配合 整个操作系统均由计算机控制 7 金属屏蔽7 1在绝缘屏蔽与金属屏蔽之间应有沿缆身纵向 黄 绿 红 相色标志 7 2金属屏蔽铜丝屏蔽或者铜带屏蔽两种 铜带屏蔽由0 1mm或者0 12mm的软铜带组成 绕包应平整 光滑 铜带接头采用电弧点焊 单芯也能生产疏绕铜线屏蔽层 铜丝屏蔽则多用于单芯电缆 铜丝屏蔽有16 25 35 50mm2四种规格 可根据故障电流容量要求选用 8 成缆填充8 1成缆时各缆芯之间的金属屏蔽应相互接触 8 2在金属屏蔽的间隙中采用聚丙烯撕裂薄膜拼股填充绳重叠绕包二层无纺布 保持成缆外形圆整 阻燃型产品采用无尘岩棉绳填充 成缆线芯外重叠绕包二层无碱玻璃纤维带 一层无纺布带 成缆不圆度应不大于8 9 内衬层9 1内衬层可以采用PVC或者PE 如果挤包黑色线性低密度聚乙烯护套料 LLDPE 起到径向防水作用 并要在成盘电缆上进行施加15kV的直流耐压试验1min过程中内衬层应不击穿 9 2内衬层标称厚度按GB2952 3 89附录B取值 厚度的平均值应不小于标称值 或按用户规定数值 任一点最小厚度应不小于标称值的85 10 铠装采用双层钢带铠装层 满足安装敷设中承受机械外力 为了有好的防腐性和阻燃性 采用镀锌钢带 如果电缆需要承受很大的拉力 则采用钢丝铠装 11 外护套外护套采用挤包90 PVC护套料或90 阻燃PVC料 外护套标称厚度按GB2952 3 89附录C取值 厚度平均值应不小于标称值 任一点最小厚度应不小于标称值的85 外护套表面应热印或喷码标明 厂名 商标 型号 规格 电压等级 计米长度 制造年份 如ZHEJIANGCHENGUANGCABLECO LTD晨光8 7 15kVYJY223 300mm2500mm2008字迹必须连续 清晰 完整 容易辨认 耐擦 护套表面不得有大于连续500mm距离无打印标志 若无其他规定 挤包护套标称厚度值TS 以 计 应按下列公式计算 TS 0 035D 1 0式中 D 挤包护套前电缆的假设直径 按上式计算出的数值应修约到0 1 无铠装的电缆和护套不直接包覆在铠装 金属屏蔽或同心导体上的电缆 其单芯电缆护套的标称厚度应不小于1 4 多芯电缆护套的标称厚度不小于1 8 护套直接包覆在铠装 或同心导体上的电缆 护套的标称厚度应不小于1 8 五 试验 1 交联聚乙烯绝缘电缆例行试验 1 1导体直流电阻试验a导体直流电阻应符合GB3957规定值 b多芯电缆的导体直流电阻试验应在成盘电缆的所有 每盘 每芯 导体上进行 导体的电阻 1 2局部放电试验试验在成盘电缆上进行 施加交流电压1 73U0时 电缆的放电量应不大于10PC 实际至今未超过5PC 1 3交流电压试验试验应在成盘电缆上进行 10kV交联聚乙烯电缆施加3 5U0交流电压 持续5min 35kV交联聚乙烯电缆施加2 5U0交流电压 持续30min 或者施加91kV交流电压 持续5分钟 试验过程中绝缘应不发生击穿 若用三相变压器同时对三芯电缆进行电压试验 相间试验电压应取上表所列数据的1 73倍 在任何情况下 电压都应逐渐升高到规定值 1 4内衬层直流耐压试验试验应在成盘电缆上进行 施加15kV的直流耐压1min 试验过程中内衬层应不击穿 1 5外护套的火花试验凡是有铠装层的电缆 其外护套应经受火花试验 试验电压直流25kV 0 15S的火花试验而不击穿 电缆通过电极的时间应足以检出缺陷 2 抽样试验应按商定的质量控制协议 在制造长度电缆上取样进行试验 若无协议 在三芯电缆总长度大于2k 单芯电缆总长度大于4k 时 可按下表进行试验 2 1结构检查结构尺寸必须符合GB12706 91标准中规定的结构尺寸要求 2 24小时交流电压试验电缆应进行4小时交流电压试验 除终端外 成品电缆试验长度应不小于5m 施加试验电压4U0 持续时间4h 试验过程中绝缘应不发生击穿 2 3热延伸试验交联聚乙烯绝缘应进行热延伸试验 试验条件要求符合下表规定 2 4绝缘屏蔽层的剥离力试验可剥离半导电层应经受剥离试验 试验方法及试验结果必须符合IEC60502 97标准第二部分中第19 21条中的规定 2 5抽样试验可以根据客户的具体要求增加有关项目试验 六 产品质量水平 1 随着制造厂家对10kV 35kV交联电缆产品质量越来越重视 产品的质量已经非常稳定 统计数据表明 2 耐压裕度试验电缆样品通过4U0 持续时间4h后 对电缆进行逐级工频电压试验 每级升压0 5U0 加压时间30min 升到第6级在55kV 15min时 电缆终端闪络放电 电缆未击穿 七 部分现象解释及用户施工中注意事项交联绝缘是一种半结晶 半无定形绝缘的片状交叉结构 有着很高的介电性能 晶体和无定形体界面紧密结合在一起 由于热或机械应力使晶体开裂 在晶体本身或晶体无定形界面上形成了裂缝 该缝隙就可以在直流电压下聚集空间电荷 最后在极性变化或反转时 电缆绝缘会在很低的直流电压下击穿 希尽量不用高压直流作预防试验 如果电缆处于运行状态 运行温度可使界面裂缝部分愈合 部分地消除了热和机械应力 从而提高了击穿强度 交联绝缘的热膨胀要比铜 铝导体高出15 20倍 为此 交联电缆的生产都采用交联度工艺软件生产 交联电缆有100多种规格 其工艺参数都不一样 如再考虑季节变化和不同的冷却水温可得到上千种工艺参数 可是有些企业不重视生产工艺 为了追求产量 采用较高的温度和速度 使高温