中外主要中壓電纜標準的差異分析

楊娟娟，李聰聰，吳長順（上海電纜研究所，上海200093）

中外主要中壓電纜標準的差異分析

楊娟娟，李聰聰，吳長順
（上海電纜研究所，上海200093）

為解決我國產品在出口時經常遇到的與國外標準要求不一致的難題，需要了解我國的中壓電纜標準存在的不足之處。從材料和結構兩方面列舉了需要改進的主要項目，著重分析了國外幾個主要的中壓電纜標準，總結出與我國國家標準在結構和性能要求等方面的主要差異。

中壓電纜；標準；差異分析

0　引 言

受國家產業政策和全球經濟危機對電纜行業的影響，“十二五”期末我國中壓電纜的銷售量與“十一五”期末相比有所下降，例如，6～35 kV電力電纜（三芯）從18萬公里降到15萬公里左右。下降的因素包括國家電力投入無顯著增量、國家產業結構調整、房地產業發展受到抑制等。

從總體生產能力看，我國目前共有35 kV中低壓電纜生產線600多條?！笆濉逼陂g中壓電纜處于產能過剩狀態：全國生產能力大約36萬公里/年，相對于實際15萬公里/年左右的需求量，開工率大約為40%～45%。因此如何消化過剩產能是擺在我們面前的艱巨任務。

單純依靠國內市場是遠遠不夠的，必須放眼全球，通過擴大出口來消化過剩的產能。這就要求我國的中壓電纜產品質量與國際水平具有可比性，做到“知己知彼”，才能有的放矢。

1　國標存在的問題

目前，我國中壓電纜產品質量與先進國家比較存在較大差距。除去人為、價格、原材料等因素外，還與采用的標準規定不夠明確、不夠規范有關。下面就材料和結構兩方面討論目前采用的標準中值得商榷的地方。

1.1 材料

（1）6～35 kV電纜（對應GB/T 12706.2［1］和GB/T 12706.3［2］）沒有相應的低煙無鹵阻燃的護套材料類型，而在實際招投標、工程項目和出口訂單中往往有對此類型電纜的使用要求。建議標準更新版中應增加該類電纜的應用場合說明、性能考核指標要求，如透光率、高溫壓力、防水性能等。

（2）電纜的阻燃、防鼠和防蟻特性已被越來越多的用戶所重視，而目前中低壓電纜國標［1-2］中沒有涵蓋這些項目及要求，建議標準更新版中對相應護套材料的考核要求應加以明確。

（3）對填充材料，目前國標［1-2］中沒有明確規定，但其性能也會影響到整個電纜產品的性能，建議標準更新版中應增加相應的性能指標或考核要求，包括耐熱性、相容性、耐腐蝕性等，例如海纜中聚丙烯繩的耐溫要求和比重要求。

（4）隔離套材質在目前國標［1-2］中沒有考核要求，導致產品出現偷工減料問題，也影響了產品整體質量；而國外標準一般都對其與外護套等同對待，建議標準更新版中應增加相應的考核要求。

（5）鋁合金導體的中低壓電纜已得到越來越廣泛的應用，但目前國標［1-2］中只提到可以采用鋁或鋁合金導體，而對其性能沒有相應的明確規定，建議標準更新版中應增加對鋁合金導體的性能要求。

（6）對金屬屏蔽材料，目前國標［1-2］只有材質和結構的規定，而對性能沒有明確要求，建議標準更新版中應考慮增加相應的性能指標考核要求。

（7）對非磁性鎧裝材料，目前國標［1-2］沒有具體考核項目及要求，建議標準更新版中應增加明確的考核方法及指標。

1.2 結構

（1）國標［2］中要求采用導體屏蔽和絕緣屏蔽，但僅指明了材質，缺少對結構的具體考核要求，建議標準更新版中應增加對半導電屏蔽層厚度的明確規定。

（2）國標［1-2］對金屬屏蔽的材質和結構、以及何種電纜應采用何種類型的屏蔽結構等缺乏明確考核要求，建議標準更新版中應增加明確的屏蔽層考核指標。

（3）國標［1-2］對鋼絲鎧裝代號雖有細鋼絲和粗鋼絲之分，但在型號和考核要求里沒有對應的區分，建議標準更新版中應進一步完善細鋼絲和粗鋼絲的區分。

（4）越來越多樣的使用環境對電纜的阻水性能也提出了不同的要求，而目前國標［1-2］沒有對阻水性能的相應規定，建議標準更新版中應增加阻水型產品結構（導體阻水、纜芯阻水）的相應規定。

2　中外標準差異

本文所分析的國外標準包括：美標ICEA S-93-639—2012［3］、ICEA S-97-682—2007［4］、ICEA S-94-649—2013［5］、UL 1072：2011［6］、南非標準SNAS 1339：2010［7］、澳標AS/NZS 1429.1：2006［8］、英標BS 7835：2007［9］、BS 6622：2007［10］、BS 7870.4：1999［11］、BS 7870.7：2003［12］等10個近幾年我國出口最多的中壓電纜所采用的標準。通過比較國標［1-2］與這些國外主流標準在結構與性能上的主要差異，進行分析和總結，以便在最短的時間內了解相關內容。

2.1 應用范圍

標準［3-12］的應用范圍基本相同：用于配電網或工業裝置，為固定安裝。ICEA S-93-639［3］還包括了采用鋼絲鎧裝而適于特殊安裝和運行條件的電纜，例如：水下或船舶電纜，一端懸浮的吊裝電纜等。

2.2 導體工作溫度

標準［3-12］基本相同：正常運行溫度90℃、短路溫度250℃，但美標ICEA［3-5］或UL［6］中還包含了正常運行溫度105℃、短路溫度250℃的電纜。另外美標［3-6］和澳標［8］中都規定了緊急過載溫度，過載溫度的高低與使用絕緣材料種類、導體正常運行溫度有關。

2.3 額定電壓

各標準的額定電壓劃分方法如表1所示，其中美標［3-6］中額定電壓類型較其他各國特殊：依據線電壓而非相電壓，并且規定為范圍而非特定值。

表1　中外標準的額定電壓劃分

2.4 結構

2.4.1 導體

英標［9-12］、南非標準［7］、澳標［8］中的導體要求均類似于IEC標準，除了以下幾點：（1）英標［9-12］比國標［1-2］導體截面的范圍要?。唬?）南非標準［7］只使用第2類緊壓圓形絞合導體；

（3）英標［9-12］與澳標［8］中均未提及鋁合金導體。

美標［3-6］的特殊性包括以下幾點：

（1）單位和表示形式不同；

（2）在緊壓程度上有圓形緊壓和圓形壓縮兩種方式；

（3）UL 1072［6］導體還包含了19根同節距同向絞合不壓縮導體和束絞軟導體；

（4）UL 1072［6］中詳細規定了各種絞合導體各層的絞合節距；

（5）導體直徑有明確的公差要求；

（6）ICEA系列［3-5］主要使用8000系列鋁合金導體。

2.4.2 導體屏蔽

各標準［1-12］中導體屏蔽除了組成方式和材料類型相同外：

（1）英標［9-12］與國標［2］相同，無明確規定，其余標準［3-8］對擠包層厚度都有最薄處要求；

（2）對擠包層半導電料的體積電阻率（90℃）的要求各不相同，美標［3-6］還規定了緊急過載溫度下導體屏蔽的體積電阻率；

（3）美標［3-6］中乙丙橡膠（EPR）絕緣可以使用非導電材料作為導體屏蔽，并對其介電常數和耐壓強度做出規定；

（4）美標［3-6］和澳標［8］規定了導體屏蔽與絕緣層界面的微孔和突起的尺寸；

（5）美標［3-6］還對屏蔽原材料的機械物理性能有明確的規定。

2.4.3 絕緣

（1）除南非標準［7］要求只規定交聯聚乙烯（XLPE）外，其余國家使用XLPE和EPR；

（2）美標［3-6］有兩種設計類型：無局放型和耐局放型；

（3）南非標準［7］有厚度平均值要求，美標［3-6］有厚度最大值限制要求，而無偏心度要求，英標［9-12］有同心度要求；

（4）美標［3-6］和澳標［8］對絕緣有微孔和雜質要求。

2.4.4 絕緣屏蔽

除組成方式基本相同外：

（1）南非標準［7］規定擠包半導電層外應有半導電帶，并且有標識；

（2）對屏蔽厚度，英標［9-12］與國標［2］類似，均無明確規定，而南非標準［7］和澳標［8］均有最小值要求，美標［3-6］也依據金屬屏蔽方式（主要由于嵌入式屏蔽）和絕緣直徑規定了多個尺寸要求；

（3）美標［3-6］規定了絕緣屏蔽與絕緣界面的微孔和突起的尺寸。

2.4.5 金屬屏蔽

國標中主要使用銅帶、銅絲和鉛套等，而國外標準的規定為：

（1）澳標［8］無銅帶屏蔽的規定，南非標準［7］的皺紋鋁套電纜可以使用鋁箔帶，美標［3-6］中種類較多，包括國內少見的縱向皺紋銅帶、扁金屬絲、皺紋銅絲等形式，ICEA S-97-682［4］中銅帶與銅絲共同使用時，銅帶位于銅絲下方，ICEA S-94-649［5］中屏蔽只使用銅絲屏蔽或扁金屬絲；

（2）對銅帶最小厚度、銅帶最小搭蓋率、銅絲直徑、銅絲最大間隙等要求互不相同；

（3）英標［9-12］對銅絲屏蔽的整體直流電阻有要求；

（4）英標［9-12］、澳標［8］沒有對純鉛套的規定，ICEA S-97-682［4］中沒有鉛合金套的規定；

（5）使用鉛合金套時，對鉛合金化學成分都有相應規定；

（6）對于鉛套的標稱厚度的規定各不相同：澳標［8］與國標［1-2］類似，根據計算直徑計算，英標［9-12］、南非標準［7］和美標［3-6］按照計算直徑查表，UL 1072［6］和ICEA S-97-682［4］中有鉛套厚度最大值要求，其余標準［1-3，5，7-12］只考核最小值；

（7）南非標準［7］明確要求鉛套或皺紋鋁套下方應有隔熱層。

2.4.6 鎧裝

國標［1-2］中主要采用金屬帶或金屬絲鎧裝，其他國外標準的規定為：

（1）英標［9-12］、南非標準［7］和澳標［8］只規定了圓金屬絲鎧裝，南非標準［7］中還規定了擠包型皺紋鋁套，鋼絲標稱直徑在25 mm電纜外徑以下再無細分，澳標［8］規定了鋼絲的絞向，南非標準［7］規定了絞向和節距；

（2）美標［3-6］中使用“金屬護層”代替了鎧裝這個詞，ICEA S-97-682［4］和ICEA S-94-649［5］重點在于金屬屏蔽，并無金屬護層的規定，UL 1072［6］有平滑金屬套、焊接皺紋鋁套、擠出皺紋鋁套、聯鎖金屬護層，而沒有鋼絲護層的規定，ICEA S-93-639［3］有金屬套、平鋼帶、聯鎖金屬帶、皺紋金屬護層和鋼絲等目前常見的所有金屬護層型式。美標［3-6］對鉛、鋁、鋼的化學成分以及鍍鋅鋼帶和鍍鋅鋼絲的強度、伸率、鋅層含量及其附著有詳細的規定，試驗多數在原材料上進行。

2.4.7 內襯層

因鎧裝的使用，其上方和下方一般都有相應的內襯層、隔離套、墊層或護層。國外對內襯層、隔離套或擠包型式的墊層都有相對應的機械物理性能要求，南非標準［7］和英標［9-12］中試驗項目較少，澳標［8］和美標［3-6］對其要求相同于外護套。但國標［1-2］中僅有厚度要求。

2.4.8 外護套

國標［1-2］中規定必須具有非金屬材料的外護套，而國外標準的規定為：

（1）澳標［8］和美標［3-6］可以使用交聯型材料，美標［3-6］中還可使用半導電性材料或聚丙烯材料，也可將某些金屬護層或類似于海纜的纖維外被層作為外護層；

（2）南非標準［7］有厚度平均值要求，有些美標［3-6］還有厚度最大值要求；

（3）對低煙無鹵材料，國標［1］借鑒ST8或聚烯烴等類型的規定，國外的產品標準［3-12］中直接規定了材料類型及其機械物理性能和無鹵性能；

（4）較大差異體現在聚乙烯材料上，澳標［8］規定高密度聚乙烯（HDPE）不能直接包覆在絞合線芯上，須采用復合護套的形式，美標［3-6］對聚乙烯材料都有環境應力開裂和吸收系數的要求，并且在鉛套上擠包聚乙烯時，應進行護套的緊密度試驗。

2.4.9 成纜

（1）澳標［8］和美標［3-6］均對三芯電纜的分相護套做出了規定，而國標無明確規定；

（2）對成纜方向和節距都有相應的規定。英標［9-12］、澳標［8］、南非標準［7］規定右向絞合，澳標［8］規定了有分相屏蔽和分相護套的絞合節距，美國一般情況下規定左向絞向，UL 1072［6］和ICEA S-93-639［3］允許成纜采用類似于光纜絞合的SZ型，規定了每個方向整節距個數的典型值和換向區域的長度；

（3）美標［3-6］中還可以使用光單元和地線。

2.4.10 標識

纜芯的識別一般采用阿拉伯數字或羅馬數字的1、2、3。不同于國內一般采用的黃綠紅，澳標［8］中采用紅白藍，而美標［3-6］允許使用地線的纜芯一般不采用綠、黃綠和白色。

除了內容、行數、字高、間隙不同以外，國外多數采用凹印或凸印的方式，其中凹印較多。印字內容上多了電力電纜代號及電纜功能代號（例如低煙、阻燃、耐油、耐日光、低溫、地線、光單元等）。另外，國外對屏蔽和包帶的半導電性需要特別標識，便于提示制造接頭和終端時，去除這一層。

2.5 性能方面

（1）對導體直流電阻值，因導體表示方式不同而要求也不同，ICEA系列［3-5］規定基準值應在25℃下，UL 1072［6］規定基準值應在25℃或20℃下，其他標準［7-12］均為20℃。在整盤測試時，因絞合的關系，根據電纜芯數，乘以規定的放大系數。

（2）對導體的半導電屏蔽層的體積電阻率（90℃下），英標［9-12］老化前、南非標準［7］和澳標［8］要求最大為500Ω·m，英標［9-12］附加段老化后與國標［1-2］相同，為1 000Ω·m，美標［3-6］要求正常運行溫度和緊急過載溫度下最大為1 000Ω·m。

（3）對絕緣的半導電屏蔽層的體積電阻率（90℃下），除英標［9-12］規定附加段老化后最大為1 000Ω·m外，其余［1-8］均規定最大為500Ω·m，而美標［3-6］附加了（110℃/125℃相對應不同的導體正常運行溫度）體積電阻率要求。

（4）對絕緣屏蔽剝離力，因各國的試驗方法不同，剝離力范圍各不相同。對于緊密結合（不可剝離型），美標［3-6］中規定其最小剝離力為可剝離型剝離力的最大值。

（5）對絕緣的絕緣電阻均有要求，并且對絕緣原材料有加速吸水試驗的規定，需要測試介電常數、介質損耗、電容增率和穩定因數。

（6）對鎧裝，美標［3-6］均有鍍鋅鋼帶或鍍鋅鋼絲未成型前抗張強度、伸長率、鋅層含量等要求，并且彎曲試驗無異常，UL 1072［6］中，鍍鋅材料成型前后浸入硫酸銅溶液中無超過規定要求的銅析出。

（7）對外護層，英標［9-12］與國標［1-2］要求相同，其他標準［3-8］中，交聯型護套增加熱延伸試驗，聚乙烯材料增加環境應力開裂試驗。美標［3-6］聚乙烯和聚丙烯護套不進行炭黑含量試驗，而進行吸收系數試驗；非金屬護套一般要求具備耐日光能力；聚氯乙烯護套應進行低溫彎曲試驗；半導電護套多了徑向電阻率要求和低溫催化溫度要求；UL 1072［6］中對有浸油要求的電纜，所有的非金屬護套都進行浸油試驗。

（8）對成品電纜，中壓電纜一般進行局放、工頻耐壓、沖擊試驗、熱循環及其隨后的局放以及介質損耗角正切試驗。各個國家規定的試驗條件包括溫度、電壓峰值以及試驗程序有所不同。

另外，各個國家還有些特殊試驗：

（1）英標［9-12］：屏蔽附著試驗（測試短路試驗前后的局部放電）；

（2）澳標［8］：介質損耗角與電壓、溫度的函數試驗；

（3）南非標準［7］：水樹老化試驗（長期浸水后的工頻耐壓逐級擊穿試驗）；

（4）美標［3-6］：除低溫彎曲試驗、皺紋金屬護層和聯鎖鎧裝護層成型后的相關試驗外，還有特別的原材料或標樣的鑒定試驗，包括：加速吸水試驗（介電常數、介質損耗、電容增率、功率因數），Ⅲ型絕緣干電氣試驗（熱循環前后的介質損耗），EPR橡膠的耐電暈試驗、半導電屏蔽的穩定性試驗（長期烘箱老化前后的體積電阻率試驗），線芯鑒定試驗（熱循環前后的工頻耐壓逐級擊穿試驗和雷電沖擊逐級擊穿試驗、長期浸水后工頻耐壓逐級擊穿試驗）。

3　結束語

我國中壓電纜生產面臨需求量下降的現狀和產能過剩的困局。唯有擴大全球市場份額，才是解決

問題的最佳途徑。然而，中外標準差異較多，且國標自身也存在不足之處。因此，要盡快明確或提高國標中材料和結構主要項目上的考核要求；同時應掌握國外主流標準，了解國標與其的主要差異，便于在以后的出口貿易中做到有的放矢。

［1］ GB/T 12706.2—2008 額定電壓1kV（Um=1.2 kV）到35 kV（Um=40.5 kV）擠包絕緣電力電纜及附件第2部分：額定電壓6 kV（Um=7.2 kV）到30 kV（Um=36 kV）電纜［S］.

［2］ GB/T 12706.3—2008 額定電壓1 kV（Um=1.2 kV）到35 kV（Um=40.5 kV）擠包絕緣電力電纜及附件 第3部分：額定電壓35 kV（Um=40.5 kV）電纜［S］.

［3］ ICEA S-93-639—2012 5-46 kV Shie1ded Power cab1e for use in the transmission and distribution of e1ectric energy［S］.

［4］ ICEA S-97-682—2007 Standard for uti1ity shie1ded Power cab1es rated 5 through 46 kV［S］.

［5］ ICEA S-94-649—2013 Standard for concentric neutra1 cab1es rated 5 through 46 kV［S］.

［6］ UL 1072：2011 UL Standard for safetymedium-vo1tage Power cab1es［S］.

［7］ SNAS 1339：2010 E1ectric cab1es-Cross-1inked Po1yethy1ene（XLPE）insu1ated cab1es for rated vo1tages3.8/6.6 kV to19/33 kV［S］.

［8］ AS/NZS 1429.1：2006 E1ectric cab1es-Po1ymeric insu1ated Part 1：Forworking vo1tages1.9/3.3（3.6）kV uP to and inc1uding 19/33（36）kV［S］.

［9］ BS 7835：2007 E1ectric cab1es-Armoured cab1es with thermosetting insu1ation for rated vo1tages from 3.8/6.6 kV to 19/33 kV having 1ow emission of smoke and corrosive gases when affected by fire-requirements and testmethods［S］.

［10］ BS6622：2007 E1ectric cab1es-Armoured cab1eswith thermosetting insu1ation for rated vo1tages from 3.8/6.6 kV to 19/33 kVRequirements and testmethods［S］.

［11］ BS 7870.4：1999 LV and MV Po1ymeric insu1ated cab1es for use by distribution and generation uti1ities-Part 4：SPecification for distribution cab1eswith extruded insu1ation for rated vo1tages of11 kV and 33 kV［S］.

［12］ BS 7870.7：2003 LV and MV Po1ymeric insu1ated cab1es for use by distribution and generation uti1ities-Part7：SPecification for Power cab1es having rated vo1tages of 3.8/6.6 kV and 6.35/11 kV with sPecia1 fire Performance for use in Power stations［S］.

Difference Analyses for National and Foreign Standards of M iddle-Voltage Cables

YANG Juan-juan，LICong-cong，WU Chang-shun
（Shanghai E1ectric Cab1e Research Institute，Shanghai200093，China）

Chinese cab1e Products often do not comP1y with the requirements of foreign standards in exPort trade.To so1ve this Prob1em，the deficiencies of currentnationa1standard ofMV cab1ewere rePresented and the key items need to be imProved were indicated in both materia1s and constructions.Furthermore，the dominant foreign standards of MV cab1es were ana1yzed and the main differences in requirements were summarized in construction as we11 as ProPerty.

MV cab1e；standard；difference ana1ysis

TM247.1

A

1672-6901（2016）03-0011-05

2015-09-23

楊娟娟（1978-），女，博士，工程師.

作者地址：上海市軍工路1000號［200093］.