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广州稳压器超高压交联电缆如何选用各种金属护套

目前国内已有多条生产线能生产110KV及以上的超高压

交联电缆

,各厂的金属套结构不全类同。不同金属套各有其特征,用户首先必须对金属套的性能要有一个全面的认识和了解,按各自的条件进行选择。仁者见仁、智者见智,本文对各种类型金属套的性能和特征作个阐述。此文仅起一个抛砖引玉的作用,希各供电系统能介绍使用不同金属套电缆的经验,使制造部门了解用户观点与需求。

1.金属套的种类

金属套有二大功能:(1)隔水作用:防止XLPE绝缘接触到水分产生水树技,金属套是电缆的径向防水层;(2)能承受零序短路电流热稳定性好。按生产工艺可分为三大类:挤包无缝金属套、纵向焊缝金属套和综合护套等。采用的材料又有铅、铝、铜和不锈钢等。金属套的品种、制造、结构和特征如下:

金属套品种制造和结构特征

无缝铅套由连续压铅机挤包无缝连续铅套铅的化学性能稳定,耐腐蚀。

无缝波纹铅套由连续或非连续压铝机挤包铝套及轧波纹电缆重量轻,铝的化学性能较活泼,外护套损坏后铝套易穿孔,外径较大。

焊缝波纹铝套铝板卷包用焊机焊接后再轧同上,但有纵向焊缝。

焊缝波纹铜套铜板卷包用焊机焊接后再轧纹有纵向焊缝,外径较大。

焊缝波纹不锈钢不锈钢板卷包用焊机焊接后再轧纹有纵向焊缝,热稳定容量比波纵铜套低,外径较大。

综合护套铝箔PE复合膜纵向搭盖卷包热风焊接电缆重量轻,铝箔作防水层,用铜丝屏蔽满足热稳定。

以上6种金属套都有良好的径向防水层,但内在质量、应用特性和制造成本各不相同。目前国内除波纹铜套和不锈钢套外都有生产,对国内生产的4类品种性能阐述如下。

2.铝套

目前国内能制造铅套交联电缆的大厂都有以连续压铅机生产铅套的能力。铅套交联电缆内部结构紧密,纵向防水性能好,铅的化学稳定性耐腐性好,缺点是重量重。

铅合金的熔化温度约300℃,压铅机的模座挤出温度260℃。在螺杆连续压铅机上制造的铅套是一个无夹灰、无缝、内壁光滑的连续铅管。铅的蠕变性能好,结构尺寸设计时无须在铅套与线芯之间留有间隙,交联绝缘膨胀时能撑大铅套而绝缘表面仍然平整光滑。由于交联绝缘的膨胀系数比金属大约一个数量级,因此各类波纹金属套内必须留有足够的膨胀间隙。如无间隙或间隙不够大,在绝缘膨胀后会在绝缘表面留下波纹的凹痕,这会影响电缆的电气性能。在型式试验中经过20个热循环后,如电缆芯表面呈波纹状,电缆的冲击裕度不高。由于铅套内壁无需设计间隙,结构较紧密。因此铅套交联电线的纵向防水性能比任何一种波纹金属套电缆都好。

铅的电阻系数是铝的7.8倍,铅套要满足技术条件中的短路热稳定要求,铅套的截面必须比铝套的大得多。各供电系统采用短路热稳定指标都比实际大了很多,主要是零序短路持续的时间太长,而实际上仅几个周波。

这指标是系统定的,对电缆技术人员来说无权变更。上海在220KV工程中要求50KA2秒,采用铅套电缆时要在铅套下加铜丝屏蔽,选用波纹铝套要加厚。在85年的引进中,曾有一工程将国外加厚的波纹铝套充油电缆与国产铅套充油电缆(没有铜丝屏蔽)对接,国外制造厂说:“如果发生短路时铅套电缆的铅套会熔化了”,实际上自七十年代以来的国产超高压铅套充油电缆和近年采用铅套交联电缆都没有发生过铅套熔化的故障。主要是目前系统的短路容量没有这么大,短路持续时间不可能达到2秒。现各大供电系统都己编制了“电网若干技术原则的规定”,其中对110KV以上电力电缆的金属套或金属屏蔽层要求能承受单相短路电流的持续时间应不小于0.2秒(以上海电网为例)。如执行这项技术条件将使超高电缆的金属套结构趋向合理,有利于降低电缆的造价。

选择用螺杆式连续压铅机生产的铅套,不存在因铅套夹灰形成铅套上有砂眼问题。螺杆式压铅机从熔铅炉底部取铅挤包,铅的氧化物和各种杂质比重较铅小得多,都会浮在熔融铅液表面不可能挤包在电缆上。即使用水压机式非连续压铅机也能生产质量优良的铅套,关键是生产工艺。上海电力系统中有数百公里单芯铅套充油电缆,其中大部份是在上海生产,用水压机式非连续压铅机生产的铅套占很大比例,这些电缆在20多年运行中没有发生过铅套漏油的故障。产品质量关键在于工艺管理和工厂装备。铅套的径向阻水功能与铝套相比不仅毫不逊色,且能胜于铝套。

同规格超高压铅套电缆比铝套电缆重得多,一般说要重60%至90%。当前超高压电缆的敷设已不再是人背肩扛的施工方式了。敷设中要严格控制电缆的侧压力,只有采用卷杨机加履带输送机方法施工才能掌握敷设张力和控制好电缆侧压力。当采用敷设机械施工时,铅套和铝套的重量之差异已无足轻重。在施工中要因地制宜设计一些机具籍以减轻劳动强度,在施工中克服了一些困难,在日后运行中能得到安全运行回报。万一运行中外护套破损后由于铅套耐腐蚀,金属套不会很快穿孔造成进水。铅套交联电缆的敷设时比铝套交联电缆柔软,铅套电缆在接头作业中可直接搪铅比较方便。

铅的比重为11.34是铝的4.2倍,铅套原材料的成本要比铝套大的多。以110KV1×630平方毫米电线为例作一对比:铅套厚度为4mm,铝套为2mm;在每米铅套电缆中,铅的重量是铝套电缆中铝重量的7.5倍。按99年同期的市场价格计算,铅的原料每吨价格虽是铝的34%,而铅钳套内铅原料成本价是铝的2.5倍。如技术条件中对短路持续时间提了过长的要求时,在设计铅套的热稳定中要增加铜丝屏蔽,会使两种金属套的原料成本相差更大。在招标竞争中,如生产铅套交联电缆的制造厂以铝套交联电缆相同单价或略高的价格参予与铝套交联电缆竞争,对用户来说是合算的。

铅套交联电缆是不会被铝套交联电缆所取代。在陆上电缆中各有特征及利弊,在直埋及排管敷设中宜优先考虑选择铅套电缆。海底高压交联电缆必须采用铅套,海缆锚损等外力破坏机率非常高,一旦护层损伤后又难以修理。铝套海底电缆如受外力破坏后,主绝缘及金属套尚完好,但铝护层在海水中很快会穿孔,必然会降低使用寿命。这是海缆不采用铝套的原因。

3.无缝波纹铝套

波纹铝套交联电缆最大的优点是重量轻和短路热稳定容量大。在短路电流持续时间稍长的系统中,一般标准厚度铝套即能满足要求,如计算中热稳定不够时可将铝套少加厚一些就能满足技术要求,无需采用增加铜丝屏蔽,比铅套简单。

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