電力行業用非開挖改性聚丙烯（MPP）管和氯化聚氯乙烯（CPVC）管試驗標準差異分析

吳明孝 李雪桓 周少珍 楊威 付剛

摘 要：隨著城市配電網的快速發展，電力電纜的敷設需求越來越多。非開挖改性聚丙烯（MPP）管、氯化聚氯乙烯（CPVC）管等高強度、耐腐蝕、施工方便的電力電纜保護管已被廣泛應用于電力電纜敷設施工中。本文針對常用電纜保護管的試驗標準差異進行分析，以供試驗檢測人員參考。

關鍵詞：非開挖改性聚丙烯（MPP）管;氯化聚氯乙烯（CPVC）管;標準差異

中圖分類號：TU821文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）17-0052-03

Difference Analysis of Test Standards between Trenchless Modified Polypropylene （MPP） Pipe and Chlorinated Polyvinyl Chloride （CPVC） Pipe for Power Industry

WU Mingxiao LI Xuehuan ZHOU Shaozhen YANG Wei FU Gang

（State Grid Henan Electric Power Research Institute，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： With the rapid development of the urban power distribution network， there is an increasing demand for the laying of power cables. Trenchless modified polypropylene （MPP） pipes， chlorinated polyvinyl chloride （CPVC） pipes and other high-strength， corrosion-resistant， and convenient power cable protection pipes have been widely used in power cable laying facilities. This paper analyzes the test standard differences of commonly used cable protection tubes for reference by test personnel.

Keywords： trenchless modified polypropylene （MPP） pipe;chlorinated polyvinyl chloride （CPVC） pipe;standard difference

隨著城市用電需求的日益增長，用電密度越來越高，架空線路因受供電安全、建設空間、環境保護等限制，在進入市區后，通常采用電纜入地的方式構筑輸、配電線路網絡。電力電纜線路具有占用地面和空間少、供電安全可靠、觸電可能性小、電力系統功率因數提高明顯、運維簡單方便、城市美化效果突出、保密性好等優點，因此構建城市用電網絡的比例逐年提升[1]。

1 概述

當前，城市電網的電力電纜纜敷設施工主要有非開挖穿管敷設、開挖直埋敷設和隧道敷設等三種方式[2]。其中，非開挖穿管敷設方式，因其施工簡單、對周邊環境影響較小、投資較少、檢修方便、可避免地下其他管線對電纜本身的影響等優勢，大大滿足了現階段城市用電規模快速增長的需求[3]。因此，當前，城市新增配電網施工，特別是繁華地段的電纜敷設和老舊小區的城市化改造工程中，穿管敷設的施工方式已被廣泛采用。而隧道敷設多用于管線集中的城市規劃工程及35 kV及以上高電壓等級電纜的敷設中。直埋敷設多用于不易有經常性開挖的地段、道路邊緣較易翻修情況等的35 kV及以下電力電纜敷設中[4]。

常用的電纜保護管有兩種，即非開挖改性聚丙烯（MPP）管和氯化聚氯乙烯（CPVC）管。非開挖改性聚丙烯（MPP）管是以聚丙烯樹脂為主體，添加其他聚烯烴及少量抗氧劑、提高壽命所必需的穩定劑以及有利于提高導管力學及加工性能的添加劑等而形成的一種穩定的復合材料。氯化聚氯乙烯（CPVC）管是以氯化聚氯乙烯（CPVC）樹脂和聚氯乙烯（PVC）樹脂為主，加入有利于提高導管力學及加工性能的添加劑，在一定的溫度和壓力下在模具內擠出成型的一種實壁結構的塑料電纜導管。MPP管使用熱熔焊接，焊接頭強度高，可超長度高牽引力拖管，韌性好，具有優良的抗地層沉降、抗震性能，克服了CPVC管抗地層沉降性能差以及不能高牽引力拖管的弊端[5]。

2 標準比對分析

目前，電力行業對非開挖改性聚丙烯（MPP）管和氯化聚氯乙烯（CPVC）管執行的行業標準分別為《電力電纜用導管技術條件 第7部分：非開挖用改性聚丙烯塑料電纜導管》（DL/T 802.7—2010）和《電力電纜用導管技術條件 第3部分：氯化聚氯乙烯及硬聚氯乙烯塑料電纜導管》（DL/T 802.3—2007）。現行標準對兩種管材外觀質量和尺寸檢查的整體要求是一致的，但對技術性能和試驗方法的要求存在較大差異，主要差異如表1所示。

2.1 密度

MPP管和CPVC管兩種管材均按照《塑料 非泡沫塑料密度的測定 第1部分：浸漬法、液體比重瓶法和滴定法》（GB/T 1033.1—2008）的方法A（浸漬法）進行試驗。CPVC管密度不大于1.6 g/cm3，MPP管密度介于0.90～0.94 g/cm3。

對于密度大于浸漬液密度的試樣，試樣密度用式（1）進行計算。

式中：[ρS]為23 ℃或27 ℃時試樣的密度，g/cm3;[mS，A]為試樣在空氣中的質量，g;[ρIL]為23 ℃或27 ℃時浸漬液的密度，g/cm3;[mS，IL]為試樣在浸漬液中的表觀質量，g。

對于密度小于浸漬液密度的試樣，試樣密度用式（2）進行計算。

式中：[mK，IL]為重錘在浸漬液中的表觀質量，g;[mS+K，IL]為試樣加重錘在浸漬液中的表觀質量，g;其他變量同式（1）。

2.2 環剛度

環剛度指的是在管道受到外力影響之后，管材出現徑向變形的情況，變形達到3%時受力數值與變形量的計算值。如果使用環剛度較小的材料，則在使用中非常容易出現過度變形以及壓屈失穩的情況，影響管材使用的安全性。如果管材的環剛度較大，不僅會增加管材的建設成本，還會出現管壁過厚等情況。環剛度用式（3）計算。

式中：[S]為單次測量的管材環剛度，kN/m2;[F]為相對于管材3.0%變形時的負荷，kN;[L]為試樣的長度，mm;[y]為相對于管材3.0%變形時的變形量，mm;[di]為管材內徑平均值，mm。

MPP管和CPVC管兩種管材對于環剛度試驗的區別在于：CPVC管環剛度試驗中，要求將試樣放入（80±2）℃的烘箱內保持1 h，取出試樣，在2 min內完成試驗，環剛度等級為SN8≥8 kPa、SN12≥12 kPa、SN16≥16 kPa;MPP管要求的試驗環境條件為室溫，試驗前，試樣需要在試驗室環境條件下放置至少24 h，環剛度等級為SN24≥24 kPa、SN32≥32 kPa、SN40≥40 kPa。

2.3 壓扁試驗

壓扁試驗是檢驗管材在給定條件下壓扁變形而不出現裂紋缺陷的極限塑性變形能力。MPP管和CPVC管對垂直方向變形量的要求有所區別：CPVC管要求加荷至試樣垂直方向變形量為原內徑的30%時，試樣不應出現裂縫或破裂;MPP管要求加荷至試樣垂直方向變形量為原內徑的50%時，試樣不應出現裂縫或破裂。

2.4 落錘沖擊

落錘沖擊試驗可以考察管材在使用中的抗沖擊性，確保其在特殊環境下始終保持穩定的狀態，減少出現斷裂、裂縫等情況。CPVC管試驗環境條件為室溫，試驗前，試樣需要在試驗室環境條件下放置至少24 h，沖擊后的試樣不得出現裂縫或破裂。落錘質量介于2.50～5.00 kg。MPP管試樣置于溫度（-5±1）℃下保溫至少8 h，從冷凍箱中取出后30 s內完成試驗，沖擊后的試樣不得出現裂縫或破裂。落錘質量介于6.0～15.0 kg。

2.5 維卡軟化溫度

維卡軟化溫度是指熱塑性塑料放于液體傳熱介質中，在一定負荷和等速升溫條件下，試樣被1 mm2的壓針頭壓入1 mm時的溫度。維卡軟化溫度是評價材料耐熱性能，反映制品在受熱條件下物理力學性能的指標之一。

MPP管和CPVC管兩種管材對于維卡軟化溫度試驗的區別在于：CPVC管預處理溫度為低于預期維卡軟化溫度（VST）50 ℃的溫度，軸向壓力為（50±1）N，維卡軟化溫度≥93 ℃。MPP管預處理溫度為20～23 ℃，軸向壓力為（10.0±0.2）N，維卡軟化溫度≥150 ℃。

3 結論

比對發現，MPP管在抗壓、抗沖擊方面的要求明顯高于CPVC管，這是因為MPP管材最大的優勢就是其應用性能，改性聚丙烯是在聚丙烯樹脂的基礎上，加入一定量的聚烯烴、抗氧化劑、穩定劑等，使得制作的管材絕緣性強、耐腐蝕性高、抗沖擊力強。在實際使用的過程中，它能夠抗擊地震災害，目前已經被廣泛應用在110 kV的高壓電纜中，應用效果良好。氯化聚氯乙烯（CPVC）是聚氯乙烯（PVC）經氯化反應后的產物，隨著氯含量的增加，分子間作用力增強，使得CPVC樹脂的耐候性、耐老化性、耐蝕性、熱變形性等性能均比PVC有較大提高。然而，CPVC樹脂的加工溫度與其分解溫度接近，熱穩定性欠佳，同時當CPVC含氯質量分數增至大于65%時，材料的沖擊性能顯著下降。

參考文獻：

[1]鄧仁華.淺談電力電纜在施工中應注意的幾個問題[J].科學與財富，2015（14）：81.

[2]荊林國.電纜保護管的性能與應用[J].農村電氣化，2006（5）：51-52.

[3]曹舉文.非開挖技術在市政電力管道工程中的應用[J].中華建設，2012（11）：236-237.

[4]邊洋.城市非開挖電纜保護管鋪施工技術研究[D].北京：華北電力大學，2011：5-6.

[5]孫海勇，王哲，劉冬，等.非開挖用改性聚丙烯（MPP）電纜護套管標準比對分析[J].中國標準化，2019（18）：257-258.