單芯耐候型中壓阻水架空絕緣電纜的試制

楊坤坤 張昆朋

摘 要：架空絕緣電纜結構簡單、安全可靠、經濟耐用，因此，在輸電線路中被廣泛使用。基于此，本文主要介紹30kV及以下單芯耐候型中壓阻水架空絕緣電纜的試制過程和結論，以滿足市場需求。

關鍵詞：架空絕緣電纜；輸電線路；標準

中圖分類號：TM246 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）23-0087-02

Single-core Weather Resistant Medium Pressure Water Resistant

Overhead insulated Cables Trial Production

YANG Kunkun1 ZHANG Kunpeng2

（1.Henan Tong da Cable Co.， Ltd.，Luoyang Henan 471922；2.Xuchang Xinwanda Cable Co.， Ltd.，Xuchang Henan 461700）

Abstract： Overhead insulated cables are widely used in transmission lines because of their simple structure， safety， reliability and economic durability. Based on this， this paper mainly introduced the trial-manufacture process and conclusion of 30kV and below single-core weatherproof medium-voltage resistance overhead insulated cable to meet the market demand.

Keywords： overhead insulated cables； transmission lines；standards

架空絕緣電纜因結構簡單、安全可靠、經濟耐用等優點，在輸電線路中被廣泛使用。目前，公知的中壓單芯架空絕緣電纜為普通的架空電纜，電纜的結構為：導體—導體屏蔽—XLPE絕緣，XLPE絕緣層采用黑色耐候硅烷交聯聚乙烯。在制造這種電纜的過程中，絕緣料中有各種添加劑，炭黑含量小、耐候性一般、阻水性一般，而且硅烷交聯的交聯度和純凈度影響了絕緣的各種性能，雖然能滿足標準的要求，但硅烷交聯的使用壽命、絕緣性能遠遠不如化學交聯料。而且在雨水較多的雨林氣候區，此電纜的耐候性和阻水性能不能滿足客戶要求。為了滿足巴西市場的需求，故進行產品試制。

1 參考標準

此電纜進行產品設計、驗證、試制主要參考《額定電壓1kV（[Um]=1.2kV）到35kV（[Um]=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第2部分：額定電壓6kV（[Um]=7.2kV）到30kV（[Um]=36kV）電纜》（GB 12706.2—2008）[1]、《Power Cables with Extruded Insulation and Their Accessories for Rated Voltages From 1kV（[Um]=1.2kV）up to 30kV（[Um]=36kV）Part 2：Cables for rated Voltages from 6kV（[Um]=7.2kV） up to 30kV（[Um]=36kV）》（IEC 60502—2） 、《Power Cables –Distribution Cables with Extruded Insulation and Their for Rated Voltages from 3，6/6kV（7.2）kV up to and Including 20.8/36kV（42）kV》（DIN VDE 0276—620） 、《Conectores de Alumínio Para Liga??es Aéreas de Condutores Elétricos em Sistemas de Potência》（ABNT-NBR 11788） 和《For Electric Cannectars- Connectors for Use Between Aluminum-to-Aluminum and Aluminum-to-Copper Conductors Designed for Normal Operation at or Below 93℃ and Copper-to-Copper Conductors Designed for Normal Operation at or Below 100℃》（ANSI C119.4—2011） 。適用于額定電壓6/10、8.7/15、12/20kV和18/30kV的耐候型中壓阻水架空絕緣電纜。

2 研制過程

2.1 研制技術方案

方案1。圓形緊壓鋁導體（填充阻水紗）+導體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導電阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+PE護套。

方案2。圓形緊壓鋁導體（填充阻水紗）+導體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導電阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+縱包鋁塑復合帶+PE護套。

方案3。圓形緊壓鋁導體+半導電阻水帶+導體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+PE護套。

方案4。圓形緊壓鋁導體+導體屏蔽+XLPE絕緣+絕緣屏蔽+半導阻水帶+銅絲屏蔽+銅帶捆扎帶+阻水帶+PE護套。

需要注意以下幾方面問題。①阻水紗和半導電阻水帶，使用數量越多阻水性越好，但是會增大導體電阻，應注意使用數量，滿足導體電阻的標準要求。②金屬屏蔽的短路電流較大，銅帶屏蔽無法滿足要求，故設置為銅絲屏蔽外捆扎銅帶。③銅絲屏蔽的阻水性比銅帶屏蔽優良。④阻水帶，聚乙烯，鋁塑復合帶都是具有阻水性能的材料。

三種技術方案對比。

導體電阻：方案4最優，方案1和方案2次之，最后是方案3。

阻水性：方案2最優，方案3次之，然后是方案1和方案4。

經濟性：方案4最優，方案1次之，然后是方案3和方案2。

綜合考慮后首先試制方案1，根據方案1的試制結果再做決定。

2.2 導體兼容性試驗

導體中填充有阻水紗，除滿足導體電阻要求之外，還應進行兼容性試驗。試驗方法為CCT熱循環試驗方法，檢測電阻和溫度值。

2.2.1 需要準備的材料。①護層已經剝離的加阻水材料的導體，截面為120mm2；②4個H型的壓縮接頭，通過物理擠壓或者液壓壓縮工具。需要注意的是：另外準備一組導體沒有加阻水材料的樣品同時試驗進行比對。

2.2.2 通過試驗的標準。試驗測試值滿足以下要求，則視為通過試驗：①沒有發生任何阻水材料的點燃火焰；②接頭的邊緣無水滴或滲漏，或者整個試樣無水滴或滲漏；③如果試驗中任何一個接頭出現了上述描述的不合格情況，應該換一個新環，對同樣的電纜重新做試驗；④如果新的不相容性再次發生，再次視為不合格。試驗結論：和普通無添加材料的導體相比，導體性能稍微差點但相差不大。整個試驗期間的電阻和溫差等滿足標準要求。

2.3 導體透水試驗

按照《額定電壓1kV（[Um]=1.2kV）到35kV（[Um]=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第2部分：額定電壓6kV（[Um]=7.2kV）到30kV（[Um]=36kV）電纜》（GB 12706.2—2008）附錄F進行導體透水試驗，試驗步驟如下。

①按照《額定電壓1kV（[Um]=1.2kV）到35kV（[Um]=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第2部分：額定電壓6kV（[Um]=7.2kV）到30kV（[Um]=36kV）電纜》（GB 12706.2—2008）附錄F規定取3m電纜，在電纜中部剝開一個約50mm寬的圓環，剝至導體。

②試樣放置在試驗裝置中開始進行3次加熱循環，采用導體通電流方式加熱。

③導體在5～10min內溫度加熱至（90±2）℃，導體加熱及保溫時間為2h，然后自然冷卻4h，為一個循環，共3次加熱循環。

④三次加熱循環后，再次加熱至（90±2）℃，并保溫2h后切斷加熱電源，然后把（20±10）℃環境溫度的水，在5min之內注入管內，使管子中的水位高于電纜中心軸線1m，試樣放置24h。

試驗要求：在整個試驗期間，試樣的兩端沒有水分滲出，判定為合格。如果有任何水分滲出，則判定為不合格。

由于在試驗中不施加電壓，故可在系統中接上另一根模擬電纜（長2m）一起試驗，可直接在此模擬電纜的導體上測量溫度。

試驗結論：在整個試驗期間，普通電纜試樣的兩端有水分滲出，本次研制電纜試樣的兩端無水分滲出。

2.4 試制分析

采用黑色聚乙烯護套，含有（2.5±0.5）%的炭黑，耐候性好，滿足巴西市場對產品耐候性的要求。

試制的方案1，阻水性雖然滿足客戶的需求，但算不上優良。本著嚴謹的態度，公司決定對方案2和方案3也進行試制。經過一系列的試驗驗證，得出以下結論。①半導線阻水帶的導體阻水性雖然比阻水紗好，但是對導體電阻的影響最大。而導體電阻又直接關系到產品載流量，故不考慮在導體外層只用阻水帶。所以方案3直接放棄。②導體直流電阻，方案4最優，方案1和方案2次之。③方案2生產工藝比方案1復雜，方案1的生產工藝比方案4復雜。④方案2的阻水性能遠遠高于方案1和方案4。⑤成本方面，方案2最高，方案1次之，方案4最低。⑥生產周期方面，方案4最快，方案2最慢。

最終把方案1、方案2和方案4的優缺點和試驗結果列出，在經濟允許的范圍內建議客戶預先選用方案2。

3 結語

河南通達電纜股份有限公司研制的電纜阻水性和耐候性好，同時發揮干法交聯線的優勢，具有較高的純凈度、交聯度、絕緣性、阻水性和經濟性。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.額定電壓1kV（[Um]=1.2kV）到35kV（[Um]=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件 第2部分：額定電壓6kV（[Um]=7.2kV）到30kV（[Um]=36kV）電纜：GB/T 12706.2—2008[S].北京：中國標準出版社，2009.