淺析/架空絕緣電纜技術(shù)

來源：      時間：2018.08.27

淺析/架空絕緣電纜技術(shù)

一、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，問題日趨嚴峻，頻頻發(fā)生觸電身亡事故。此次電網(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 到 90%以上。 

二、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，標準中雖未列入此產(chǎn)品，但可制定企業(yè)標準，導(dǎo)體一般 可用現(xiàn)有鋼芯鋁絞線結(jié)構(gòu)，特殊要求可適當加強。 

2. 絕緣 低壓 1kV 架空絕緣電纜標準規(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 架空絕緣電纜標準規(guī)定二種絕緣材料，即交聯(lián)聚乙烯和高密度 聚乙烯。 

A、聚氯乙烯絕緣有較多的缺點：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)要求運行 40 年以上， 差距很大;③聚氯乙烯架空絕緣電纜運行一定時間后， 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 在金具附近更為嚴懲，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 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。

 B、黑色交聯(lián)聚乙烯克服了上述缺點：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值較大，也可能使熱收 縮試驗不合格，因此對每批產(chǎn)品應(yīng)加強熱收縮和熱延伸檢驗;④交聯(lián)聚乙烯密度約 0.92， 產(chǎn)品重量增加有限。 C、黑色高密度聚乙烯優(yōu)點是比重小，價格低，機械和電氣性能好，工作溫度為 75～ 80℃，擠塑工藝方便，不失為實用的架空絕緣電纜材料。缺點是熱塑性材料，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。

 三、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，已有大量報道。

但用戶關(guān)心的是各種方法對電纜質(zhì) 量的如何，以下扼要地敘述： 

1. 干法交聯(lián)過程中，電纜溫度較高，替換絕緣交聯(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)體有拉力試驗考核指標，退火后使鋁導(dǎo)體拉力不合格，由于產(chǎn) 品拉力為型式試驗和抽樣試驗項目，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，用戶擔心降低電性能，甚至會產(chǎn)生水樹， 實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，發(fā)生先期交聯(lián)，造成表面粗糙，對耐電痕跡試驗有影響。嚴格地說，耐電痕 跡試驗不應(yīng)單判斷漏電流超標，還應(yīng)看漏電痕跡的嚴重程度。 

4. 輻照交聯(lián)電纜產(chǎn)品表面為光潔，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，替換剩余電荷的作用，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，當然配方的改進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 行是可靠的，疑點也逐步消除。

 5. 無論哪種交聯(lián)工藝，在擠塑技術(shù)方面應(yīng)當要求相同，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。 

四、耐候性試驗 幾年來常有人提問耐候性試驗與壽命的關(guān)系，其實，標準中規(guī)定的耐候性并不能推 算出實際壽命，有人問是否 42 天表示壽命為 42 年，當然沒有根據(jù)，這項試驗只是一定 程度上相對比較耐候性能的好壞。壽命試驗需有設(shè)計方案，用大量試驗數(shù)據(jù)推導(dǎo)，才能 得到基本壽命數(shù)量級有一點是基本公認的，優(yōu)質(zhì)黑色高密度聚乙烯通過多年運行經(jīng)驗和 壽命試驗推導(dǎo)，可相信壽命能達 40 年以上。黑色交聯(lián)聚乙烯材料從理論上分析，其耐氣 候性能應(yīng)比黑色高密度聚乙烯優(yōu)良，國外研究報道黑色交聯(lián)聚乙烯壽命，在一般自然條 件下達到 50 年以上，耐候性試驗雖然不能代表壽命，但黑色交聯(lián)聚乙烯壽命也是相當長的。

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