【甘肅萬通】淺析架空絕緣電纜技術

　　淺析架空絕緣電纜技術

　　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，隨著城市建設和電網發(fā)展，安全問題日趨嚴峻，頻頻發(fā)生觸電身亡事故。此次電網改造要求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、材料和結構

　　1.導體農村、山區(qū)和林區(qū)的電網改造，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的原因之一，美國有確切的報道。農、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，為避免增設大量電桿，可發(fā)展鋼芯鋁絞線芯架空絕緣電纜，國家標準中雖未列入此產品，但可制定企業(yè)標準，導體一般可用現有鋼芯鋁絞線結構，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，即便是黑色聚氯乙烯絕緣，壽命也只有15年左右，這與電網要求運行40年以上，差距很大;③聚氯乙烯架空絕緣電纜運行一段時間后，絕緣和導體的結合力會減小，在熱脹冷縮過程中，絕緣會在電纜縱向產生不均勻收縮，尤其在金具附近更為嚴懲，最后絕緣產生裂口，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，介電常數偏大，產品電性能不佳。

　　B、黑色交聯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交聯聚乙烯為熱固性材料，與導體結合穩(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，因此對每批產品應加強熱收縮和熱延伸檢驗;④交聯聚乙烯密度約0.92，產品重量增加有限。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?？偟膩碚f，電網改造低壓線路不宜采用聚氯乙烯絕緣架空電纜，高壓線路更應嚴禁采用聚氯乙烯絕緣。城市電網改造應首先采用交聯聚乙烯絕緣架空電纜，農村、山區(qū)和林區(qū)可選用交聯聚乙烯和高密度聚乙烯絕緣架空電纜。

　　三、各種交聯方法對質量的影響

　　架空絕緣電纜可用干法交聯、蒸汽交聯、硅烷交聯、輻照交聯等方法。關于投資、材料、加工等因素影響成本的關系，已有大量報道。

　　但用戶關心的是各種方法對電纜質量的如何，以下扼要地敘述：

　　1.干法交聯過程中，電纜溫度較高，這是絕緣交聯的工藝條件，過高的溫度使導體退火，架空絕緣電纜的導體有拉力試驗考核指標，退火后使鋁導體拉力不合格，由于產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溫度，則交聯線速度勢必放慢，影響電纜生產率。

　　2.蒸汽交聯從表面上看，似乎水分較多，用戶擔心降低電性能，甚至會產生水樹，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。如果硅烷交聯電纜工藝不當，發(fā)生先期交聯，造成表面粗糙，對耐電痕跡試驗有影響。嚴格地說，耐電痕跡試驗不應單判斷漏電流超標，還應看漏電痕跡的嚴重程度。

　　4.輻照交聯電纜產品表面較為光潔，在電纜制造過程中雖多次彎曲，只要彎曲半徑足夠大，不會對電纜質量產生影響，這對中、小規(guī)格架空絕緣電纜用輻照交聯是有利的。剛制造好的輻照交聯聚乙烯電纜，其耐電壓水平稍低，這是剩余電荷的作用，屬于正常情況，經過一段時期儲存后能恢復到常規(guī)水平，當然配方的改進能有效地消除這個現象，曾有一時用戶對此產品有所懷疑，經多年來使用證明，輻照交聯聚乙烯架空絕緣電纜運行是可靠的，疑點也逐步消除。

　　5.無論哪種交聯工藝，在擠塑技術方面應當要求相同，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，這項試驗只是yi定程度上相對比較耐候性能的好壞。壽命試驗需有設計方案，用大量試驗數據推導，才能得到基本壽命數量級有一點是基本公認的，黑色高密度聚乙烯通過多年運行經驗和壽命試驗推導，可相信壽命能達40年以上。黑色交聯聚乙烯材料從理論上分析，其耐氣候性能應比黑色高密度聚乙烯優(yōu)良，國外研究報道黑色交聯聚乙烯壽命，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，但黑色交聯聚乙烯壽命也是相當長的。