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(shí)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，安全問題日趨嚴(yán)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(dá)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(bào)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，國家標(biāo)準(zhǔn)中雖未列入此產(chǎn)品，但可制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(dāng)加強(qiáng)。

　　2.絕緣低壓1kV架空絕緣電纜標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)：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(wǎng)要求運(yùn)行40年以上，差距很大;③聚氯乙烯架空絕緣電纜運(yùn)行一段時(shí)間后，絕緣和導(dǎo)體的結(jié)合力會(huì)減小，在熱脹冷縮過程中，絕緣會(huì)在電纜縱向產(chǎn)生不均勻收縮，尤其在金具附近更為嚴(yán)懲，最后絕緣產(chǎn)生裂口，這種損壞的時(shí)間比自然老化時(shí)間短得多，實(shí)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(diǎn)：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(shí)，會(huì)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(yùn)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(shí)，會(huì)使成品熱延伸不合格或剩余伸長率負(fù)值較大，也可能使熱收縮試驗(yàn)不合格，因此對(duì)每批產(chǎn)品應(yīng)加強(qiáng)熱收縮和熱延伸檢驗(yàn);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(diǎn)是比重小，價(jià)格低，機(jī)械和電氣性能好，工作溫度為75～80℃，擠塑工藝方便，不失為實(shí)用的架空絕緣電纜材料。缺點(diǎn)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(yán)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(duì)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(bào)道。

　　但用戶關(guān)心的是各種方法對(duì)電纜質(zhì)量的如何，以下扼要地?cái)⑹觯?/p>

　　1.干法交聯(lián)過程中，電纜溫度較高，這是絕緣交聯(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(yàn)考核指標(biāo)，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(yàn)和抽樣試驗(yàn)項(xiàng)目，有時(shí)會(huì)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(shì)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(dān)心降低電性能，甚至?xí)a(chǎn)生水樹，實(shí)際上架空絕緣電纜處于半絕緣狀態(tài)工作，電場(chǎng)梯度很低，這些水從或微孔，不會(huì)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(huì)影響電纜耐漏電痕跡性能。如果硅烷交聯(lián)電纜工藝不當(dāng)，發(fā)生先期交聯(lián)，造成表面粗糙，對(duì)耐電痕跡試驗(yàn)有影響。嚴(yán)格地說，耐電痕跡試驗(yàn)不應(yīng)單判斷漏電流超標(biāo)，還應(yīng)看漏電痕跡的嚴(yán)重程度。

　　4.輻照交聯(lián)電纜產(chǎn)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(huì)對(duì)電纜質(zhì)量產(chǎn)生影響，這對(duì)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，這是剩余電荷的作用，屬于正常情況，經(jīng)過一段時(shí)期儲(chǔ)存后能恢復(fù)到常規(guī)水平，當(dāng)然配方的改進(jìn)能有效地消除這個(gè)現(xiàn)象，曾有一時(shí)用戶對(duì)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(yùn)行是可靠的，疑點(diǎn)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(dāng)要求相同，對(duì)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(yàn)

　　幾年來常有人提問耐候性試驗(yàn)與壽命的關(guān)系，其實(shí)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的耐候性并不能推算出實(shí)際壽命，有人問是否42天表示壽命為42年，當(dāng)然沒有根據(jù)，這項(xiàng)試驗(yàn)只是yi定程度上相對(duì)比較耐候性能的好壞。壽命試驗(yàn)需有設(shè)計(jì)方案，用大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)，才能得到基本壽命數(shù)量級(jí)有一點(diǎn)是基本公認(rèn)的，黑色高密度聚乙烯通過多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和壽命試驗(yàn)推導(dǎo)，可相信壽命能達(dá)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(bào)道黑色交聯(lián)聚乙烯壽命，在一般自然條件下達(dá)到50年以上，耐候性試驗(yàn)雖然不能代表壽命，但黑色交聯(lián)聚乙烯壽命也是相當(dāng)長的。