01、架空絕緣電纜概況
我國 60 年代,低壓380V架空線路采用橡皮線(BX系列),這種電線的絕緣層壽命不 到 2 年,后來采用塑膠線(BV 系列),壽命可延長到8年左右,仍不能令人滿意。實(shí)際上這兩種電線作為裸電線處理。80年代前,我國 10kV 線路還采用裸線架設(shè),隨著城市建設(shè)和電網(wǎng)發(fā)展,安全問題日趨嚴(yán)峻,頻頻發(fā)生觸電身亡事故。此后電網(wǎng)改造要求 380V,配電距離不超過半公里,10kV 不超過15公里,綜合線損率降到10%以下,電壓合格率達(dá)到 90%以上。
02、材料和結(jié)構(gòu)
1.導(dǎo)體
農(nóng)村、山區(qū)和林區(qū)的電網(wǎng)改造,有部分需要采用架空絕緣電纜,尤其是林區(qū)更為重 要,裸線輸電是引起森林火災(zāi)的原因之一,美國有確切的報(bào)道。農(nóng)、山、林區(qū)的電桿跨 度較大,電線拉力要求高,一般硬鋁還不能符合要求,為避免增設(shè)大量電桿,可發(fā)展鋼芯鋁絞線芯架空絕緣電纜,國家標(biāo)準(zhǔn)中雖未列入此產(chǎn)品,但可制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)體一般可用現(xiàn)有鋼芯鋁絞線結(jié)構(gòu),特殊要求可適當(dāng)加強(qiáng)。
2.絕緣
低壓1KV 架空絕緣電纜標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有三種絕緣材料,即交聯(lián)聚乙烯、高密度聚乙烯、 聚氯乙烯,中壓 10-35KV 架空絕緣電纜標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定二種絕緣材料,即交聯(lián)聚乙烯和高密度聚乙烯。
聚氯乙烯絕緣有較多的缺點(diǎn):
①工作溫度 70℃,短路溫度 130℃;
②耐氣候性能差,壽命較短,一般為10 年,即便是優(yōu)質(zhì)黑色聚氯乙烯絕緣,壽命也只有15年左右,這與電網(wǎng)要求運(yùn)行40 年以上,差距很大;
③聚氯乙烯架空絕緣電纜運(yùn)行一定時間后,絕緣和導(dǎo)體的結(jié)合力會減小,在熱脹冷縮過程中,絕緣會在電纜縱向產(chǎn)生不均勻收縮,尤其在金具附近更為嚴(yán)懲,最后絕緣產(chǎn)生裂口,這種損壞的時間比自然老化時間短得多,實(shí)際上已發(fā)生過這種事故;
④聚氯乙烯的體積電阻率偏低,介電常數(shù)偏大,產(chǎn)品電性能不佳。
黑色交聯(lián)聚乙烯克服了上述缺點(diǎn):
①工作 90℃,短路溫度銅芯為 250℃,鋁芯為 200℃;
②在正常情況下,耐氣候老化壽命可超過 40 年。但是必須注意,如果電纜料配方 中碳黑粒徑、含碳黑量、碳黑分散度不符合規(guī)定時,會影響耐氣候老化壽命;
③交聯(lián)聚乙烯為熱固性材料,與導(dǎo)體結(jié)合穩(wěn)定,電纜長期運(yùn)行中基本收縮不均勻的情況很少發(fā)生。但是電纜工藝不正常時,會使成品熱延伸不合格或剩余伸長率負(fù)值較大,也可能使熱收縮試驗(yàn)不合格,因此對每批產(chǎn)品應(yīng)加強(qiáng)熱收縮和熱延伸檢驗(yàn);
④交聯(lián)聚乙烯密度約 0.92,產(chǎn)品重量增加有限。
黑色高密度聚乙烯優(yōu)點(diǎn)是比重小,價格低,機(jī)械和電氣性能好,工作溫度為 75~ 80℃,擠塑工藝方便,不失為實(shí)用的架空絕緣電纜材料。
缺點(diǎn)是熱塑性材料,短路溫度較低,不允許過載,材料比較硬,施工不便。
總的來說,電網(wǎng)改造低壓線路不宜采用聚氯乙烯絕緣架空電纜,高壓線路更應(yīng)嚴(yán)禁采用聚氯乙烯絕緣。城市電網(wǎng)改造應(yīng)首先采用交聯(lián)聚乙烯絕緣架空電纜,農(nóng)村、山區(qū)和林區(qū)可選用交聯(lián)聚乙烯和高密度聚乙烯絕緣架空電纜。
03、各種交聯(lián)方法對質(zhì)量的影響
架空絕緣電纜可用干法交聯(lián)、蒸汽交聯(lián)、硅烷交聯(lián)、輻照交聯(lián)等方法。關(guān)于投資、 材料、加工等因素影響成本的關(guān)系,已有大量報(bào)道。
但用戶關(guān)心的是各種方法對電纜質(zhì)量的影響。
1.干法交聯(lián)過程中,電纜溫度較高,這是絕緣交聯(lián)的工藝條件,過高的溫度使導(dǎo)體退火,架空絕緣電纜的導(dǎo)體有拉力試驗(yàn)考核指標(biāo),退火后使鋁導(dǎo)體拉力不合格,由于產(chǎn)品拉力為型式試驗(yàn)和抽樣試驗(yàn)項(xiàng)目,有時會忽略而漏檢。工廠也可以降低交聯(lián)溫度,則交聯(lián)線速度勢必放慢,影響電纜生產(chǎn)率。
2.蒸汽交聯(lián)從表面上看,似乎水分較多,用戶擔(dān)心降低電性能,甚至?xí)a(chǎn)生水樹,實(shí)際上架空絕緣電纜處于半絕緣狀態(tài)工作,電場梯度很低,這些水從或微孔,不會影響電纜正常工作和壽命。
3.硅烷交聯(lián)表面光潔度稍差,但不會影響電纜耐漏電痕跡性能。如果硅烷交聯(lián)電纜 工藝不當(dāng),發(fā)生先期交聯(lián),造成表面粗糙,對耐電痕跡試驗(yàn)有影響。嚴(yán)格地說,耐電痕跡試驗(yàn)不應(yīng)單判斷漏電流超標(biāo),還應(yīng)看漏電痕跡的嚴(yán)重程度。
4.輻照交聯(lián)電纜產(chǎn)品表面最為光潔,在電纜制造過程中雖多次彎曲,只要彎曲半徑 足夠大,不會對電纜質(zhì)量產(chǎn)生影響,這對中、小規(guī)格架空絕緣電纜用輻照交聯(lián)是有利的。 剛制造好的輻照交聯(lián)聚乙烯電纜,其耐電壓水平稍低,這是剩余電荷的作用,屬于正常情況,經(jīng)過一段時期儲存后能恢復(fù)到常規(guī)水平,當(dāng)然配方的改進(jìn)能有效地消除這個現(xiàn)象,曾有一時用戶對此產(chǎn)品有所懷疑,經(jīng)多年來使用證明,輻照交聯(lián)聚乙烯架空絕緣電纜運(yùn)行是可靠的,疑點(diǎn)也逐步消除。
無論哪種交聯(lián)工藝,在擠塑技術(shù)方面應(yīng)當(dāng)要求相同,對10KV架空絕緣電纜的屏蔽和絕緣必需一次擠成,就是說必須用 1+1 或 2 層共擠,若屏蔽和絕緣分二次擠出,則不能保證質(zhì)量。
04、耐候性試驗(yàn)
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的耐候性并不能推算出實(shí)際壽命,有人問是否42 天表示壽命為42 年,當(dāng)然沒有根據(jù),這項(xiàng)試驗(yàn)只是一定程度上相對比較耐候性能的好壞。
壽命試驗(yàn)需有設(shè)計(jì)方案,用大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo),才能得到基本壽命數(shù)量級。優(yōu)質(zhì)黑色高密度聚乙烯通過多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和壽命試驗(yàn)推導(dǎo),可相信壽命能達(dá)40 年以上。黑色交聯(lián)聚乙烯材料從理論上分析,其耐候性能應(yīng)比黑色高密度聚乙烯優(yōu)良,國外研究報(bào)道黑色交聯(lián)聚乙烯壽命,在一般自然條件下達(dá)到 50 年以上,耐候性試驗(yàn)雖然不能代表壽命,但黑色交聯(lián)聚乙烯壽命也是相當(dāng)長的。
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