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文档简介
T/CPCIFXXXXX—XXXX
额定电压6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)
热塑性聚丙烯绝缘电力电缆绝缘料
1范围
本文件规定了额定电压6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)热塑性聚丙烯绝缘电力电缆用
绝缘料的使用特性、分类和命名、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输和贮存。
本文件适用于通过聚合反应釜制备的或以聚丙烯为基料经改性熔融塑化挤出造粒制备的额定电压
6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)热塑性聚丙烯绝缘电力电缆用绝缘料。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,
仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本
文件。
GB/T1033.1塑料非泡沫塑料密度的测定第1部分:浸渍法、液体比重瓶法和滴定法(GB/T
1033.1-2008,ISO1183-1:2004,IDT)
GB/T1040.1塑料拉伸性能的测定第1部分:总则(GB/T1040.1-2018,ISO527-1:2012,IDT)
GB/T1040.3塑料拉伸性能的测定第3部分:薄膜和薄片的试验条件(GB/T1040.3-2006,ISO
527-2:1995,IDT)
GB/T1408.1绝缘材料电气强度试验方法第1部分:工频下试验(GB/T1408.1-2016,IEC
60243-1:2013,IDT)
GB/T1409测量电气绝缘材料在工频、音频、高频(包括米波波长在内)下电容率和介质损耗因数
的推荐方法(GB/T1409-2006,IEC60250:1969,MOD)
GB/T2918塑料试样状态调节和试验的标准环境
GB/T2951.12电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第12部分:通用试验方法-热老化试
验方法
GB/T2951.13电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第13部分:通用试验方法密度测定方
法吸水试验收缩试验
GB/T3682.1-2018热塑性塑料热塑性塑料熔体质量流动速率(MFR)和熔体体积流动速率(MVR)
的测定第1部分:标准方法
GB/T5470塑料冲击法脆化温度的测定(GB/T5470-2008,ISO974:2000,MOD)
GB/T8815-2008电线电缆用软聚氯乙烯塑料
GB/T9341塑料弯曲性能的测定(GB/T9341-2008,ISO178:2001,IDT)
GB/T9352塑料热塑性塑料材料试样的压塑(GB/T9352-2008,ISO293:2004,IDT)
GB/T19466.3塑料差示扫描量热法(DSC)第3部分:熔融和结晶温度及热焓的测定(GB/T
19466.3-2004,ISO11357-3:1997,IDT)
GB/T31838.2—2019固体绝缘材料介电和电阻特性第2部分:电阻特性(DC方法)体积电阻和
体积电阻率
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3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
拉伸断裂应力tensilestressatbreak
σb
试样破坏时的拉伸应力。单位以兆帕(MPa)表示。
[来源:GB/T1040.1-2018,定义3.6.4]
3.2
拉伸断裂应变tensilestrainatbreak
εb
试样破坏时的拉伸应变。单位以无量纲的比值或百分数(%)表示。
4使用特性
适用电缆导体长期正常运行允许的最高工作温度为90℃,短路(最长持续时间5秒)时最高工作
温度为250℃。
5分类与命名
5.1分类
按生产工艺方式不同,分为装置合成和共混改性再造粒两类。
5.2命名
热塑性聚丙烯绝缘电力电缆用绝缘料命名以2个字符组表示,字符组之间用一个连字符“-”隔开。
其中:
字符组1:以代号“PP”表示热塑性聚丙烯;
字符组2:以代号“RJ”表示通过聚合反应釜制备的聚丙烯电线电缆绝缘料;以代号“CJ”表示以
共聚型聚丙烯为基料经改性熔融塑化挤出造粒制备的聚丙烯电线电缆绝缘料。其中“J”表示产品的用
途为“电线电缆绝缘”,与GB/T2546.1的4.4字符组3位置1给出的要求相一致;“R”表示共聚;“C”
表示共混。
示例1:聚合反应釜制备的热塑性聚丙烯绝缘电力电缆用绝缘料(PP—RJ),命名为:
PP—RJ
字符组1:聚丙烯代号
字符组2:绝缘料工艺代号
命名:PP—RJ
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示例2:以聚丙烯为基料经改性熔融塑化挤出造粒制备的聚丙烯电线电缆绝缘料(PP—CJ),命
名为:
PP—CJ
字符组1:聚丙烯代号
字符组2:绝缘料工艺代号
命名:PP—CJ
6技术要求
6.1外观及颗粒尺寸
聚丙烯绝缘材料应呈颗粒状,色泽和颗粒大小应均匀,颗粒间不应有可见粉末状物质,测试方法按
照7.1规定执行。
6.2物理性能和电气性能
聚丙烯绝缘电力电缆绝缘料的物理性能和电气性能应符合表1的规定。
表1绝缘料的物理性能和电气性能
技术要求
序号性能指标单位试验方法
PP-RJPP-CJ
熔体质量流动速率,MFRg/10min报告a
1.见7.4
一次挤出后MFR变化率%≤10-
2.密度g/cm30.890±0.020见7.5
3.拉伸断裂应力,23℃MPa≥20见7.6
4.拉伸断裂应变,23℃%≥500见7.6
空气热老化试验(135±3℃,240h)
拉伸断裂应力,23℃MPa≥15
5.拉伸断裂应变,23℃%≥450见7.7
拉伸断裂应力变化率,23℃%≤±30
拉伸断裂应变变化率,23℃%≤±30
6.弯曲模量MPa≤700≤800见7.8
7.交流电气强度,23℃±3℃(50Hz)kV/mm≥35见7.9
8.体积电阻率,23℃(1kV/mm)Ω·m≥1×1014见7.10
9.体积电阻率,90℃(1kV/mm)Ω·m≥1×1011见7.10
10.50Hz相对介电常数,23℃-≤2.35
11.50Hz介质损耗因数,23℃-≤5×10-4见7.11
12.50Hz介质损耗因数,90℃-≤10×10-4≤20×10-4
13.氧化诱导时间(210℃,AL)min≥20≥10见7.12
低温冲击脆化试验b(-25℃)
14.
冲击脆化性能失效数≤15/30见7.13
15.热变形(140℃,1h)见7.14
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技术要求
序号性能指标单位试验方法
PP-RJPP-CJ
变形率%≤10
16.水分含量(含潮量)ppm≤200见7.15
a根据用户要求提供物料的加工温度等工艺参数以及流变特性值(MFR)。
b考虑到气候因素,供需双方可协商采用其他温度。
-表示不适用。
7试验方法
7.1外观检查
应在自然光线下用正常目力检查绝缘料外观。
7.2试样制备
7.2.1压塑
压塑按GB/T9352规定的方法进行,厚度1mm和2mm的试片,采用溢料式模具。采用冲切或机加工方
法制备试样。
PP-RJ类产品的压塑温度210℃,PP-CJ类产品的压塑温度200℃,预热压力为接触,预热时间10min,
在不小于15MPa的压力下加压5min,平均冷却速率15±5℃/min,脱模温度不大于40℃。
7.2.2注塑
弯曲模量试样采用注塑制备。
按GB/T17037.1或GB/T17037.3规定进行。PP-RJ类产品的注塑温度230℃,PP-CJ类产品的注塑温
度200℃,模具温度40℃,平均注射速率200±20mm/s,保压时间40s,总循环时间60s。
7.3试样的状态调节和试验的标准环境
应按GB/T2918的规定进行。状态调节的条件为温度(23±2)℃,相对湿度(50±10)%,时间至少
40h,不超过96h。
7.4熔体质量流动速率
应按照GB/T3682.1规定执行。
一次挤出后的样品再次测试,得到变化率。
7.5密度
应按GB/T1033.1规定执行。试样采用压塑制备。试样厚度2mm。。
7.6拉伸断裂应力和拉伸断裂应变
应按GB/T1040.1和GB/T1040.3规定执行,试样为5型试样,厚度为1mm,拉伸试验的夹头移动
速度应为(50±5)mm/min,当有疑问时,移动速度应为(25±5)mm/min。
7.7空气热老化
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应按GB/T2951.12规定执行。试验温度135℃,老化时间240h。
空气热老化后试样拉伸断裂应力和拉伸断裂应变应按7.6规定执行。
7.8弯曲模量
应按GB/T9341规定执行。试样制备采用注塑,试样尺寸:80×10×4,试验速度2mm/min。
7.9交流电气强度
应按GB/T1408.1规定执行,试验温度为23±2℃,电极直径为20mm,应采用对称电极,电极直
径为25mm,电极边缘的圆弧半径为2.5mm,试片厚度为(1±0.1)mm,试验用绝缘油的相对介电常数应接近
2.3并有足够的介电强度。起始试验电压为零,从0到6kV可用较快的速率升压,从6k起直至击穿升压速
率应不大于3kV/s。
7.10体积电阻率
按GB/T31838.2-2019规定执行,在23±2℃和90±3℃两个试验温度条件下测定。试片厚度为1.0
±0.1mm。
7.11相对介电常数和介质损耗因数
按GB/T1409规定执行,相对介电常数在23±2℃试验温度条件下测定,介质损耗因数在23±2℃
和90±3℃两个试验温度条件下测定。试片厚度为1.0±0.1mm。
7.12氧化诱导时间
按GB/T19466.6进行试验。试验温度为210℃,试验容器为铝皿。
7.13冲击脆化性能(-25℃)
按GB/T5470规定执行,试验温度-25℃,A型试样。
7.14热变形(变形率)
按GB/T8815-2008的6.4规定执行。试验温度140℃。试样为直径12mm的圆形片,或边长12mm的正
方形片,厚度为(1.25士0.15)mm。
7.15水分含量
应按GB/T2951.13规定执行。
8检验规则
8.1检验分类
绝缘料产品分为出厂检验(代号为S)和型式试验(代号为T)两类,第6章中所有项目均为型式试
验项目,出厂检验项目按表2的规定执行。当出现下列情况时应及时进行型式试验:
a)新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定;
b)正式生产后,如材料、工艺有较大改变,可能影响产品性能时;
c)正常生产时,每隔12个月;
d)产品停产6个月后,恢复生产时;
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e)出厂检验结果与上次型式试验有较大差异时。
8.2试验项目
试验项目和试验类别应符合表2规定。
表2试验项目和类别
序号试验项目试验类别
1外观检查ST
熔体质量流动速率ST
2
一次挤出后MFR的变化率ST
3密度ST
4拉伸断裂应力ST
5拉伸断裂应变ST
6空气热老化-T
7交流电气强度ST
8弯曲模量-T
体积电阻率ST
9
体积电阻率(90℃)-T
10相对介电常数(23℃)ST
11介质损耗因数(23℃)ST
12介质损耗因数(90℃)-T
13氧化诱导时间-T
14冲击脆化性能,失效数-T
15热变形ST
16水分含量-T
8.3组批和抽样规则
PP-RJ产品:以同一生产线上、相同原料、相同工艺所生产的产品组批。以成品料仓为组批单元,
在料仓的取样口取样。
PP-CJ产品:同一批次基料产品的每一生产批量为一检验单位,每一生产批量为连续生产日产量,
不足24小时产量应作为一个批量,更换基料批次时应按新批次处理。一组试验样品应从同一批量产品
的三个包装单位中随机抽取,经混合后制备试样。
8.4合格判定
所有试验项目的试验结果采用GB/T8170-2008的修约值比较法,均应符合本文件第6章中的规定,
如有任何一项不合格,应对不合格试验项目进行加倍抽样试验,如仍不合格,则判定该批量产品为不合
格品。
8.5包装
聚丙烯绝缘料应采用防潮包装,重包装膜袋。吨包应带有托盘,外面做防尘处理。
8.6标志
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包装表面应标明生产厂厂名、厂址、产品名称、型号、批号或生产日期及防潮标志。包装袋上应附
有产品合格证;每批产品应附有出厂试验报告。
8.7运输及贮存
聚丙烯绝缘料在运输过程中不应受日晒雨淋和浸水等不正常条件的损害并应保证洁净及全封闭的
环境。
聚丙烯绝缘料应贮存在清洁、干燥、通风的库房内,自生产之日起贮存期应不超过12个月。贮存
环境条件应满足环境温度:-10℃~35℃。
________________________
7
《额定电压6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)热塑性聚
丙烯绝缘电力电缆绝缘料》团体标准制定
编制说明
(征求意见稿)
标准制定工作组
2022年3月
1
《额定电压6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)热塑性聚丙烯
绝缘电力电缆绝缘料》团体标准编制说明
(征求意见稿)
一、工作简况
1任务来源
电力电缆作为重要的电力设备,是输配电系统的重要组成部分,我国目前电
缆主绝缘材料主要为交联聚乙烯(XLPE),交联网状结构使得交联聚乙烯成为
一种热固性材料,这给寿命到期XLPE绝缘电缆的回收利用带来了很大的困难,
另一方面,交联过程也造成电缆生产时间、成本远高于热塑性绝缘电缆。因此,
电力电缆行业在未来的发展中急需要开发满足环保绿色可持续发展需求的热塑
性电缆绝缘材料。在国家“绿水青山就是金山银山”和“双碳”等方针政策指导
下,我国大力开展环境保护工作,新一代环保型热塑性聚丙烯绝缘电缆电缆应运
而上。目前,中压XLPE绝缘电缆到达使用寿命后,XLPE绝缘回收利用率低,
一般为焚烧处理,对环境危害较大;热塑性的聚丙烯绝缘料,可回收再利用,是
一种环境友好型的环保绝缘材料;热塑性的聚丙烯绝缘料用于中压电力电缆,不
需要交联,无交联副产物产生,对环境友好。随着国家对环境保护的重视以及各
地环保法规的陆续出台,以及“十四五”时期我国主要目标任务之一就是推动绿
色发展,促进人与自然和谐共生。绿色环保型热塑性聚丙烯绝缘电缆电缆的需求
预计会快速增长,行业将迎来新的发展机遇。随着聚丙烯绝缘中压电缆的开发应
用,可以推动上游石化企业聚丙烯绝缘料的规模化生产,助推石化产业经济发展。
2020年5月,根据中石化联质发【2020】73号文《关于印发口罩用聚丙烯
(PP)熔喷专用料等10项团体标准项目计划的通知》,由中国石油化工股份有
限公司北京燕山分公司承担《额定电压6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤
包聚丙烯绝缘电力电缆绝缘料》团体标准制定的主要起草工作。参加标准起草的
单位为国内聚丙烯电缆树脂生产企业、从事电缆研究的科研院所及检验检测机构
等。
本标准制定的起止时间为2020年至2022年。
本标准由中国石油和化学工业联合会提出,由中国石油和化学工业联合会标
2
准委员会归口。
2调研情况
2.1行业调研
国内外已经有很多学者开展了关于LDPE、HDPE及其改性材料的研究,结果
表明LDPE(耐温等级低、电缆载流量小);HDPE(硬度高、弯曲强度大,不利
于电缆的加工和安装)。聚丙烯(PP)作为一种热塑性聚烯烃材料,在作为环保电
缆绝缘材料方面展现出很大的潜力。目前国际上已报道的可用于电缆绝缘层的商
品化聚丙烯只有意大利Prysmian公司的产品,该公司的S.Belli等在2010年
公开了基于聚丙烯材料开发的高性能热塑性弹性体改性绝缘材料(HPTE),这是
一种基于热塑性聚丙烯(PP)后改性的非交联绝缘体系。国内外针对聚丙烯作为
环保型电缆绝缘料的研究已具有一定成果,但是通过共混改性获得电缆绝缘层用
料仍不能更好的凸显节能环保的理念;通过对电缆绝缘层用料的性能研究,以及
燕山石化多年多相共聚聚丙烯的新产品开发的经验,可通过聚合获得该类产品。
2019年中压聚丙烯电缆的行业标准已经开展,国内多家研究机构与电缆厂家合
作开发,获得热塑性聚丙烯绝缘电力电缆绝缘料;多家电缆厂制备的中压交流聚
丙烯电缆,已经通过了行业类专家鉴定。
中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司与中国电力科学研究院及江苏
上上电缆有限公司紧密合作,利用聚合装置开发出了反应釜型热塑性聚丙烯绝缘
电力电缆绝缘料。为适应当前社会对环保型电力电缆应用需求,同时,也为了给
国内石化及电力企业开发聚丙烯电缆料提供指导,与国际开发水平同步,提高我
国电力电缆用聚丙烯绝缘料的质量控制水平,提出制定该团体标准,以规范该行
业的发展在初始阶段具备标准化指导,促进行业健康稳定发展。此外,2019年,
《额定电压6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5)热塑性聚丙烯绝缘电力电
缆》的团体标准已启动,在此基础上,制定聚丙烯电缆绝缘材料的团体标准具备
适时性。
2.2标准调研情况
2.2.1PP电缆、电缆料及相关标准
工作组对国内外标准进行了查阅。到目前为止,在ISO、ASTM、BS、JIS、
DIN、IEC标准中均未查询到有关热塑性聚丙烯绝缘电力电缆绝缘料的相关标准。
3
国内目前也没有聚丙烯电缆料的国家标准和行业标准,仅一些关于电力电缆用导
管、聚丙烯复合纸绝缘金属套充油电缆及附件、非开挖用高压电力电缆改性聚丙
烯(MPP)护套管等国家、行业和地方标准。具体见表1.
表1相关聚丙烯电缆的标准一览表
序号标准号标准名称
1.DL/T802.1-2007电力电缆用导管技术条件第1部分:总则
2.DL/T802.2-2017电力电缆用导管第2部分:玻璃纤维增强塑料电缆导管
电力电缆用导管技术条件第7部分:非开挖用改性聚丙烯塑
3.DL/T802.7-2010
料电缆导管
电力电缆用导管技术条件第8部分:埋地用改性聚丙烯塑料
4.DL/T802.8-2014
单壁波纹电缆导管
交流500kV及以下纸或聚丙烯复合纸绝缘金属套充油电缆及
5.GB/T9326.1-2008
附件第1部分:试验
交流500kV及以下纸或聚丙烯复合纸绝缘金属套充油电缆及
6.GB/T9326.2-2008
附件第2部分:交流500kV及以下纸绝缘铅套充油电缆
7.DB34/T2303-2015非开挖用高压电力电缆改性聚丙烯(MPP)护套管
2018年7月,采用江苏上上电缆集团有限公司生产的共混改性聚丙烯绝缘
料(PP-CJ),牌号BP-S,生产的HB-PV22-26/35kV3*240mm2电缆,在国家电
线电缆质量监督检验中心按照企标(Q/320481SS540-2018)完成全性能试验,取得
全性能检测报告。同年2018年9月,采用江苏上上电缆集团有限公司生产的共
混改性聚丙烯绝缘料(PP-CJ),牌号BP-6,生产的HB-PV22-8.7/15kV3*400mm2
产品,在江苏上上北厂区开始挂网运行,至今运行正常。
2.2.2PE电缆及电缆料标准
国内外围绕挤包型电力电缆绝缘料的标准,仍以可交联聚乙烯(XLPE)为主,
按电缆电压等级划分为:低压电缆(小于6KV380V/220V~660V)、中压电缆
(6kV~35kV)、高压电缆(110kV~220kV)和超高压电缆(330kV~500kV)。现
行国家标准主要针对交联聚乙烯(简称XLPE)作为绝缘料的电缆,也有关于XLPE
专用料的标准JB/T10437-2004,然而并不完全适用于未交联的PP树脂。本次
拟制定团体标准指标设项主要参考交联聚乙烯JB/T10437-2004电线电缆用可交
联聚乙烯绝缘料,根据热塑性聚丙烯电力电缆绝缘料物性的要求,制定满足市场
和用户要求的产品标准。以下重点调研了中压电缆及电缆料相关的国行标准和企
业标准。
4
2.2.2.1中压XLPE电缆及电缆料标准
额定电压6kV到30kV等级的电缆标准主要有GB/T12706.2-2008《额定电
压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件第2部分:额定
电压6kV(Um=7.2kV)到30kV(Um=36kV)电缆》和GB/T31840.2-2015《额定电压
1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)铝合金芯挤包绝缘电力电缆第2部:分额定
电压6kV(Um=7.2kV)到30kV(Um=36kV)电缆》,两个标准在电缆导体要求上有差
异,其他规定项目和指标一致。35kV等级标准有GB/T12706.3-2008《额定电压
1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件第3部分:额定电压
35kV(Um=40.5kV)电缆》和GB/T31840.3-2015《额定电压1kV(Um=1.2kV)到
35kV(Um=40.5kV)铝合金芯挤包绝缘电力电缆第3部分额定电压
35kV(Um=40.5kV)电缆》。两个标准在电缆导体要求上有差异,其他规定项目和
指标一致。
GB/T12706.2(GB/T31840.2)和GB/T12706.3(GB/T31840.3)中规定
的电压等级6kV~30kV和35kV绝缘料机械性能老化前后要求,规定项目、老化处
理条件均相同,具体要求也一致。
电压等级为3kV、10kV、35kV及以下涉及的绝缘料行业标准有JB/T
10437-2004《电线电缆用可交联聚乙烯绝缘料》,主要技术要求见其表2。
表2B/T10437-2004的表1
要求
序
项目单位YJ-10YJ-3
号YJ-35YJG-35YJG-10YJG-3
YJF-10YJF-3
1.拉伸强度MPa≥13.5≥13.5≥13.5≥13.5≥13.5≥13.5
2.断裂伸长率%≥350≥350≥350≥350≥350≥350
冲击脆化温度
-76-76-76-76-76-76
3.试验温度℃
≤≤≤≤≤15/30≤15/30
冲击脆化性能失效数
15/3015/3015/3015/30
空气热老化试验
试验条件:热老化温度℃135±2135±2135±2135±2135±2135±2
4.持续时间h168168168168168168
拉伸强度变化率≤%±20±20±20±20±20±20
断裂伸长率变化率≤%±20±20±20±20±20±20
热延伸
200℃,0.2MPa,15min
5.
负荷下伸长率%≤80≤100≤80≤100≤80≤100
冷却后永久变形%≤5≤5≤5≤5≤5≤5
6.凝胶含量%≥80≥60≥80≥60≥80≥60
7.介质损耗因数50Hz,20℃≤5×10-4≤1×10-3--
8.相对介电常数50Hz,20℃kV/mm≤2.35≤2.35≤2.35≤2.35--
5
要求
序
项目单位YJ-10YJ-3
号YJ-35YJG-35YJG-10YJG-3
YJF-10YJF-3
9.介电强度MV/m≥25≥25≥25≥25≥25≥25
10.体积电阻率,20℃≥1×1014≥1×1014≥1×1014
从上表可见,相比国家标准GB/T12706.2和GB/T12706.3规定,项目增加
了很多,如:冲击脆化温度、热延伸、凝胶含量、介质损耗因数等电性能项目。
空气热老化试验,二者试验条件一致,但结果要求JB/T10437规定更高。
另有QB/T2462.1-1999《电线电缆用辐照交联聚烯烃塑料额定电压0~10kV
聚乙烯绝缘料》,也有对辐照交联聚乙烯绝缘料的要求,但该标准年代较久远,
仅做参考。
2.2.2.2相关企业的XLPE电缆及电缆料标准
目前生产绝缘电力电缆绝缘料的国内企业制定各自的企业产品标准。调研了
部分企业公示的企业标准,具体如下:
1)浙江万马
Q/WGC006-2016《高压电缆超净XLPE绝缘料》,220kV以下,设置项目
与JB/T10437(3\10\35kV)相比,增加了项目水分含量,其他10项设置项目相
同,技术要求有差异。
Q/ZWD023-2016《智能型高压、超高压交联电缆》,66-220kV,设置项目
与JB/T11167.2(110kV)相比,缺少密度、介电常数、杂质最大尺寸三个项目,
其他项目及指标均一致。
2)江苏德威
Q/320585DW42-2016《超高压电缆用超洁净化学交联聚乙烯绝缘料》,
110kV和220kV,设置项目一致,仅杂质含量指标要求不一致。
110kV设置项目与JB/T11167.2(110kV)相比,增加了介电强度、空气热
老化、基料树脂熔融指数、冲击脆化温度、水分含量等5项,减少了凝胶含量、
短时工频击穿强度等2项。
220kV设置项目与GB/T18890.2、GB/T32346.2(220kV)相比,增加了密
度、介电强度、空气热老化、基料树脂熔融指数、冲击脆化温度、水分含量等5
项。减少了短时工频击穿强度。
3)上上电缆
6
Q/320481SS126-2018《额定电压10kV交联聚乙烯薄绝缘架空绝缘电缆》,
10kV,附录A。设置项目与JB/T10437((3\10\35kV))相比,增加了密度、
维卡软化温度、ESCR、光老化性能,缺少体积电阻率、凝胶含量。
其他企标中没有具体的交联聚乙烯绝缘料的性能要求。
4)国家电网
国家电网的电缆料和屏蔽料未查询到相关的企业标准。国家电网主导制定
110kV~220kV可交联聚乙烯绝缘料企业标准已经发布,燕化公司参与制定。该
系列标准的第2部分:可交联半导电屏蔽料也正在同步开展。
2.2.3国内聚丙烯电缆料的应用及生产情况
目前,国内聚丙烯绝缘料主要以共混改性为主,反应釜聚合型仅北京燕山分
公司一家有产品。
表3国内聚丙烯绝缘料主要产品
牌号等级生产企业
B930235kV中石化北京燕山分公司
B910235kV中石化北京燕山分公司
BP-635kV江苏上上电缆
BP-S35kV江苏上上电缆
3主要工作过程
(1)2020年5月,中国石油和化学工业联合会组织相关专家通过了《额定电
压6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包聚丙烯绝缘电力电缆绝缘料》团体
标准的立项评审,立项号为“2020-xxx号”(中石化联质发【2020】73号文)。
(2)2020年6月~12月,起草单位成立了标准起草工作组,在已有立项材料
的基础上,开展进一步的行业领域生产及相关标准调研。
(3)2020年7月,采用燕化分公司共聚型聚丙烯绝缘料(PP-RJ),牌号B9102,
生产的HB-PV-21/35kV1*185mm2电缆,在上海缆慧检测技术有限公司参照GB/T
12706.3完成全性能试验,取得全性能检测报告。
(4)2020年9月7日-8日,第一起草单位前往江苏上上电缆集团有限公司就
标准制定工作进行调研及技术沟通,进一步修改标准草案,负责起草单位到江苏
7
上上电缆集团有限公司就标准制定工作进行调研及沟通及交流。双方就已收集的
试验数据,结合各自企业生产及质控情况,针对两个标准的草案稿逐章展开讨论,
特别是适用范围、分类与命名、技术参数及其指标。后期,中国电力科学研究院
有限公司也参与了讨论。确定了各项参数及指标,重点落实了标准涉及到的指标
测试条件、试样等。
(5)2020年11月~12月,在燕化分公司进行部分性能的验证试验。工作组制
定工作方案,根据调研情况及燕化公司和江苏上上的产品数据,进一步完善草
案稿。
(6)2020年12月7日,采用燕化分公司共聚型聚丙烯绝缘料(PP-RJ),牌
号B9302,在沈阳完成了国网示范工程项目,HB-ZC-PLV22-8.7/15kV3*300mm2
电缆施工安装,并于当日投入运行,至今运行正常。
(7)2021年1月-3月,收集试验样品,燕化分公司对燕化3月生产两个批次
电缆料进行分析检测。
(8)2021年3月27日,燕山分公司在北京西藏大厦召开二次内部工作会,
燕化、上上、电科院和西交大的9名相关人员参加,与会人员详细讨论了文本草
案稿中的技术要求,进一步修改文本,并落实工作方案等计划线上召开第一次工
作会议,讨论标准工作组草案等,在此基础上形成了标准征求意见草案。
与会专家针对该标准名称中的“挤包聚丙烯绝缘电力电缆”建议修改成与电
缆一致的名称为“热塑性聚丙烯绝缘电力电缆”,经讨论形成统一意见。
(9)2021年4月~6月,工作会后,按讨论方案对燕化和上上公司各两个产品
进行比对验证。
(10)2021年6月~9月,收集了中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司、
江苏上上电缆集团有限公司、西安交通大学和燕化分公司的验证试验数据,汇总。
(11)2021年10月~12月,分析所收集数据,修改完善标准征求意见草案稿和
编制说明,并总结前期工作中存在的问题,准备再次召开工作会,协调下一步工
作。
(12)2022年1月,起草工作组召开碰头会,与上上沟通,2月上上返回意见。
(13)2022年3月下旬,工作组召开线上会议,确定征求意见稿及编制说明,
准备提交归口秘书处。
8
4标准起草单位及任务分工、主要起草人等
本标准起草单位:中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司、江苏上上电
缆集团有限公司、中国电力科学研究院有限公司、西安交通大学共同起草。
其中,中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司主要负责标准修订过程中
的各环节的组织协调以及聚丙烯电缆料的生产,提供企业产品数据、组织验证试
验和技术讨论,标准调研、起草标准文本、工作方案和编制说明,完成征求意见
稿、送审稿、报批稿等相关资料;江苏上上电缆集团有限公司主要负责聚丙烯电
缆料的生产、提供企业产品数据、参加验证试验和技术讨论、对草案稿、征求意
见稿和送审稿提出修改意见;中国电力科学研究院有限公司、西安交通大学主要
参加验证试验和技术讨论、对草案稿、征求意见稿和送审稿提出修改意见。
本标准主要起草人:
二、标准编制原则、确定标准主要内容的依据
1标准编制原则
本标准的编制原则是充分考虑我国国情,参照XLPE电缆料相关标准,保证
本标准的先进性和可操作性。在编写方面符合GB/T1.1—2020《标准化工作导则
第1部分:标准化文件的结构和起草规则》、GB/T20000《标准化工作指南》和
GB/T20001《标准编写规则》及其他相关标准的要求,并与我国有关的法律、法
规和相关标准保持协调一致。
该标准是在当前市场需求的基础上制订的,以便能够最大程度地适应国内外
市场的要求。
2确定标准主要内容的依据
在前期标准调研的基础上,起草单位内部研究讨论,并与上上电缆、中国电
科院等沟通协商以及汇总有关专家意见,初步完成了该团标草案的编制工作,该
标准草案参照了同电压等级的交联聚乙烯电缆绝缘料标准,分类命名考虑了绝缘
电缆成品的电压等级以及绝缘料的生产技术;技术要求中分析项目初定为外观、
熔体质量流动速率(MFR)以及一次挤出后MFR的变化率、密度、空气热老化
试验前的拉伸强度和拉伸断裂应变、以及(135±3℃,240h)老化后的拉伸强度和
拉伸断裂应变及对应变化率、弯曲模量等7项物性测试;交流电气强度、体积电
阻率(含23℃和90℃)、相对介电常数、介质损耗因数(含23℃和90℃)4个
9
表征电性能的项目以及氧化诱导时间、低温冲击脆化温度、热变形、水分含量共
16个项目。
3标准主要内容的确定
根据本标准制定的基本原则,标准制定工作组以调研、验证试验和数据积累
为基础(具体见本编制说明附件),确立了标准各项技术内容,主要情况如下:
3.1“范围”
经调研,生产聚丙烯绝缘电力电缆用绝缘料主要有两种生产工艺方式,一是
共混改性熔融再挤出,二是通过聚合反应釜制备,因此确定适用范围是这两种生
产工艺方式的聚丙烯产品;额定电压6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)
是绝缘电力电缆应用最广泛的等级,因此确定本标准的适用范围是通过聚合反应
釜制备的或以聚丙烯为基料经改性熔融塑化挤出造粒制备的额定电压6kV(Um
=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)热塑性聚丙烯绝缘电力电缆用绝缘料。
3.2“规范性引用文件”
规范性引用文件列出了本标准第7章中16项试验所需要的15个标准。
3.3术语和定义
考虑电缆行业对于拉伸多使用GB/T1040-1992中的“拉伸强度”和“断裂伸
长率”或者GB/T1040.1-2006中的“断裂拉伸应变”术语和定义的情况,目前GB/T
1040已更新为2018版,其中的术语和定义已发生变化,因此,本章给出了引自GB/T
1040.1-2018中的“拉伸断裂应力”定义;给出了与原“断裂伸长率”相当的“拉
伸断裂应变”的定义,以方便该标准的使用。
3.4使用特性
考虑电缆的工作温度,参照热塑性聚丙烯绝缘电力电缆导体长期正常运行允
许温度定到90℃,给出了6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)电压等级的
绝缘电力电缆使用时需要满足的耐温度特性要求,规定电缆导体长期正常运行允
许的最高工作温度为90℃,短路(最长持续时间5秒)时最高工作温度为250℃。
3.5分类与命名
3.5.1分类
10
根据标准的适用范围,按生产工艺方式不同,分为装置合成和共混改性再造
粒两类。
3.5.2命名
命名参照GB/T2546.1,以2个字符组表示,字符组1:以代号“PP”表示热
塑性聚丙烯;字符组2:以代号“RJ”和“CJ”分别表示通过聚合反应釜制备的
和以改性熔融塑化挤出造粒制备的两类聚丙烯电线电缆绝缘料。其中“J”表示
产品的用途为“电线电缆绝缘”,与GB/T2546.1的4.4字符组3位置1给出的要求
相一致;“R”表示共聚;“C”表示共混。
3.6技术要求
3.6.1外观及颗粒尺寸
为确保绝缘料在加工挤出时,能够顺利均匀送料,对颗粒提出大小均匀,颗
粒间不应有可见粉末状物质的要求。
3.6.2物理性能和电气性能项目指标的确认
绝缘料共16项技术指标,各项目验证试验及指标确定分析情况如下,各牌
号厂家批检验数据积累汇总见附表1-3。
3.6.2.1熔体质量流动速率(MFR)和一次挤出后MFR变化率
MFR用来表征材料的流动性,从燕化公司提供的16批PP-RJ的MFR看,最
低值1.21,最高值2.65,均可以满足生产6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5
kV)电压等级的绝缘电力电缆的需要。实际电缆生产企业是根据客户提供的不同
MFR原料,通过调整加工条件来获得稳定的电缆产品,而不需固定的产品的MFR
指标。因此,确定该项目采用报告值,实际根据用户要求来提供物料的加工温度
等工艺参数以及MFR。对于PP-RJ产品,为确保电缆生产工艺相对稳定,不会因
原料熔体流动性的较大波动而影响到产品质量的稳定,参照GB/T15558.1-2015
《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第1部分:管材》中对于混配料MFR波动不
超过标称值20%的要求,提出了一次挤出后MFR变化率的要求,结合实际加工经
验,拟定该指标为10%。从附表2看,PP-RJ产品一次挤出后MFR变化率在5.9%~
7.5%,能够满足该指标要求;对于PP-CJ产品,产品生产时,已经经过双螺杆挤
出造粒,对造粒后的样品再进行一次挤出测试MFR变化,不能真实表征PP-CJ
11
产品的MFR变化,产品流动性最终需要在电缆生产设备上进行出胶量测试确定,
因此本标准中PP-CJ产品不考核一次挤出后MFR变化率。
3.6.2.2密度
燕化公司提供的16批PP-RJ产品的密度,最低值0.891g/cm3,最高值0.898
g/cm3;上上提供的25批PP-CJ产品的密度,最低值0.890g/cm3,最高值0.910g/cm3。
验证试验中,两个PP-RJ产品的密度结果为0.874g/cm3~0.892g/cm3;两个PP-CJ
产品的密度结果为0.885g/cm3~0.900g/cm3。拟定密度指标为0.890g/cm3±0.020
g/cm3。
3.6.2.3拉伸断裂应力和拉伸断裂应变(23℃)
16批PP-RJ产品的23℃下拉伸断裂应力,最低值25.8MPa,最高值28.8MPa,
平均值27.3MPa;拉伸断裂应变最低值660%,最高值790%,平均值722%;上上提
供的25批PP-CJ产品的23℃下拉伸断裂应力,最低值26.3MPa,最高值40.6MPa,
平均值34.5MPa;拉伸断裂应变最低值530%,最高值790%,平均值683%。验证试
验中,两个PP-RJ产品的拉伸断裂应力结果为21.6MPa~30.1MPa,拉伸断裂应变
650%~890%;两个PP-CJ产品的拉伸断裂应力结果为21.5MPa~39.1MPa,拉伸断
裂应变736%~1100%。拟定拉伸断裂应力指标为≥20MPa,产品的拉伸断裂应变
指标≥500%。批次产品和验证试验样品均能够满足拟定指标要求。
3.6.2.4空气热老化后的拉伸断裂应力和拉伸断裂应变的变化率
聚丙烯在高温或者紫外线的条件下,使用寿命大幅度降低。同时电缆工作时
如果负荷大,温度会很快升高,因而对聚丙烯电缆绝缘料的抗氧化能力要求较高。
为考察绝缘料的抗氧化能力和高温条件下的尺寸稳定性,参照交联聚乙烯的评价
方法设置了在135℃下放置240小时的空气热老化条件后测定拉伸断裂应力和拉
伸断裂应变的变化率,并且参照相同压力等级的交联聚乙烯绝缘电缆料的产品标
准,拟定该项指标定为变化率≤±30%。16批PP-RJ产品的老化后拉伸断裂应力变
化率,最高值为5.2%;拉伸断裂应变变化率最高值25%;上上提供的25批PP-CJ
产品的老化后拉伸断裂应力变化率,除了一个批次的变化率为26%,其余24批均
满足指标要求;拉伸断裂应变变化率最高值24%,全部满足指标要求。验证试验
中,两个PP-RJ产品的拉伸断裂应力变化率最高16%,拉伸断裂应变保留率最高
12
25%;两个PP-CJ产品的拉伸断裂应力拉伸断裂应力变化率最高14%,拉伸断裂应
变保留率最高9%。综上,批次产品和验证试验样品均能够满足拟定指标的要求。
3.6.2.5弯曲模量
电缆在使用中拖拽、外力等形成变形,因此需要一定的柔韧性,还需要耐折
叠,但是柔韧性常常不能与高温工况的硬度冲突,所以也不能太高,表现在指标
上一般要求电缆料的弯曲模量应尽可能低。燕化16批PP-RJ产品的弯曲模量,最
低值480MPa,最高值643MPa,平均值575MPa;上上提供的25批PP-CJ产品,无
弯曲模量数据。验证试验中,两个PP-RJ产品的弯曲模量为580MPa和565MPa;两
个PP-CJ产品的弯曲模量为575MPa和750MPa。综上,拟定PP-RJ的弯曲模量指标
为≤700MPa,PP-CJ的弯曲模量指标为≤800MPa,批次产品和验证试验样品均能
够满足拟定指标的要求。
3.6.2.6交流电气强度
绝缘电缆料对于电性能的要求主要是交流电气强度、体积电阻率、相对介电
常数和介质损耗因数四项。这些电性能随温度的变化,结果也有所不同,电缆的
使用特性有工作温度90℃的要求,因此除了常温下的测试,还对体积电阻率和
介质损耗因数提出了90℃测试条件的要求。
在23℃±3℃、50Hz的测试条件下,燕化16批PP-RJ产品的交流电气强度,最
低值35kV/mm,最高值44kV/mm,平均值40kV/mm;上上提供的25批PP-CJ产品交
流电气强度,最低值35kV/mm,最高值42kV/mm,平均值38kV/mm。验证试验中,
两个PP-RJ产品的交流电气强度在47kV/mm~55kV/mm;两个PP-CJ产品的交流电
气强度39kV/mm~49kV/mm。结合相同试验条件下同压力等级XLPE绝缘料的交流
电气强度指标为≥25kV/mm,拟定交流电气强度指标为≥35kV/mm。批次产品和
验证试验样品均能够满足拟定指标的要求。
3.6.2.7体积电阻率,23℃和90℃
在23℃、1kV/mm的测试条件下,燕化16批PP-RJ产品的体积电阻率,最低值
2.6×1014Ω·m,最高值42×1014Ω·m,平均值17×1014Ω·m;上上提供的25批PP-CJ
产品体积电阻率,最低值1.0×1014Ω·m,最高值40×1014Ω·m,平均值11×1014Ω·m。
验证试验中,两个PP-RJ产品的体积电阻率在3.2×1014Ω·m~9.8×1014Ω·m;两
13
个PP-CJ产品的体积电阻率1.2×1014Ω·m~44×1014Ω·m。参照同压力等级XLPE
绝缘料的体积电阻率指标为≥1.0×1014Ω·m,拟定本标准的PP-RJ和PP-CJ两个
产品在23℃±3℃、1kV/mm的测试条件下的体积电阻率指标均为≥1.0×1014Ω·m。
批次产品和验证试验样品均能够满足拟定指标的要求。
燕化和上上均无批次产品在90℃、1kV/mm的测试条件下的体积电阻率数据;
验证试验中,西安交大测试的两个PP-RJ产品的体积电阻率分别为9.0×1012Ω·m
和7.1×1012Ω·m;两个PP-CJ产品的体积电阻率4.4×1012Ω·m~54×1012Ω·m。
相同电压等级XL
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