電力電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、第1章電力電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1導(dǎo)電線芯與電纜結(jié)構(gòu)的選擇以 yjlw02-z 127/220 kv 1*1000 電力電纜為例。2.1.1選擇導(dǎo)電線芯結(jié)構(gòu)，絕緣層結(jié)構(gòu)與護(hù)層結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電線芯采用銅單線緊壓絞合圓形線芯結(jié)構(gòu)。從技術(shù)上講，要求線芯材料導(dǎo) 電率高和加工性能好。線芯的作用是傳輸電流，高導(dǎo)電系數(shù)可以減小線芯損耗； 加工性能好便于線芯拉制和絞合加工。從填充系數(shù)和穩(wěn)定性考慮，中心為一根導(dǎo)線的規(guī)則絞合結(jié)構(gòu)最佳，絞合后應(yīng) 給予緊壓，使結(jié)構(gòu)緊湊，線芯表面光滑，減小多導(dǎo)絲效應(yīng)。2.1.2絕緣結(jié)構(gòu)的選擇絕緣的主要作用是承受電壓。因此絕緣結(jié)構(gòu)的選擇至關(guān)重要。2.1.2.1導(dǎo)體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽標(biāo)稱截面大于5

2、00mm2的電纜導(dǎo)體屏蔽應(yīng)由半導(dǎo)電包帶和擠包半導(dǎo)電層組 成；絕緣料為交聯(lián)聚乙烯，代號為xlpe,要求做到“超凈”，嚴(yán)防雜質(zhì)和水分 進(jìn)入；絕緣屏蔽層應(yīng)為擠包半導(dǎo)電層。半導(dǎo)電材料為可交聯(lián)型的，由聚乙烯和碳 黑組成。2.1.2.2緩沖層和縱向阻水結(jié)構(gòu)采用半導(dǎo)電彈性材料和半導(dǎo)電阻水膨脹帶。2.1.3金屬套鉛套應(yīng)采用復(fù)合jb5268.2規(guī)定的鉛合金。鉛套厚度應(yīng)符合gb/z18890.1 -2002 中要求。當(dāng)不能滿足用戶地短路容量的要求時(shí)，應(yīng)采用增加金屬套厚度或在金屬 套下增加疏繞銅絲（在疏繞銅絲外用反向繞包的銅絲或鋼帶扎緊）等措施。2.1.4外護(hù)套在金屈套表面應(yīng)有電纜瀝青（或熟溶膠）防腐層。采用聚氟乙

3、烯（pvc）材 料做外批層，為了對外披層測試方便，表面應(yīng)有石墨導(dǎo)電涂層。2.2擬定電纜各部分的預(yù)定尺寸1 線芯尺寸：根據(jù)要求和材料，對線芯結(jié)構(gòu)做如下選擇：取單線根數(shù)z: 217 絞合層m 72標(biāo)稱截面積為1000mm2 設(shè)單線直徑為d；由a= 4得：d = j = 2.43取緊壓系數(shù)為0.88線芯直徑 z)c =(2h-1)jxo.88 = 36.4mm緊壓圓形線芯的結(jié)構(gòu)及外徑截面 積/mm2一次緊壓線芯屮心層/ 根xmm第一層/ 根xmm第二層/ 根xmm第三層/ 根xmm第四層/ 根xmm10001x2.436x2.4312x2.4318x2.4324x2.43第五層/ 根xmm第六層/

4、根xmm外徑x nun外徑縮小 到/%30x2.4336x2.4336.4xx2. 導(dǎo)體屏蔽層：半導(dǎo)電包帶厚度a=0.5mm擠包半導(dǎo)電層厚度導(dǎo)體屏蔽層外徑 £>c=dc + 2（a1 + a2） = 40.4mm3. 絕緣層：厚度= 24 mm,外徑0二d . + 2a. = 88.4mm4. 絕緣屏蔽層：厚度廣1mm外徑 dg+2廣 90.4mm5. 緩沖縱向阻水結(jié)構(gòu)：厚度as=2mm外徑力=a. + 2as = 94.4mm6. 屏蔽層：厚度 asl=0.4mm外徑 £i = £>力+2、產(chǎn)95.2mm7. 鉛套厚度 v2=2.6mm外徑 

5、3;）s2 = ai +2a5.2 = 100.4mm8. 外護(hù)層厚度 as=5.0mm外徑 = ds2 + 2as = 110.4mm2.3電纜結(jié)構(gòu)示意圖及其優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，填充系數(shù)高，緊壓外徑縮小，線芯表面光滑，阻水性能好;金屬套損耗較小；傳輸容量高；在允許過載倍數(shù)情況下可持續(xù)工作時(shí)間長。缺點(diǎn)：體積大，成本高；彎曲困難；生產(chǎn)和敷設(shè)難度較大。127/220kv電纜結(jié)構(gòu)示意圖洞屏蔽pvc：護(hù)套石墨涂層2.4電纜的制造工藝圖及工藝要點(diǎn)導(dǎo)線拉制交聯(lián)絕緣半導(dǎo)電 層擠包i2絞制緊壓繞包和阻水 v】結(jié)構(gòu)7金屬屏蔽ia擠外護(hù)套 |a成品檢測制造工藝圖2.4.1拉線拉線過程屮，拉的原單線應(yīng)有符合標(biāo)準(zhǔn)要

6、求的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，硬 線應(yīng)有一定的冷卻變形程度，以達(dá)到所要求的機(jī)械性能；應(yīng)使各道次都有適當(dāng)?shù)?安全系數(shù)，以保證拉制過程中穩(wěn)定進(jìn)行；成分利用拉制材料的塑性，選擇較高的 變形量，以減小拉制的道次數(shù)，減小模具、輔助時(shí)間和電能的損耗；對于多模拉 線機(jī)，應(yīng)根據(jù)拉線機(jī)速比等拉線條件選擇模具系統(tǒng)。2.4.2絞合線芯在明確了絞合制品并選擇好設(shè)備后，按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，確定外徑尺寸 和節(jié)距長度。對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，如果是采用變換齒輪的設(shè)備，應(yīng)將絞籠、牽引輪 和排線機(jī)構(gòu)的變換齒輪按確定的節(jié)距長度進(jìn)行搭配，并在安裝時(shí)注意絞籠的方向 是否與被絞層的絞向相符合。準(zhǔn)備好滿盤放線盤與空收線盤，將放線盤裝入放線 架后，

7、初步調(diào)整放線張力，對放線機(jī)進(jìn)行仔細(xì)檢查線盤的鎖緊保險(xiǎn)是否可靠，調(diào) 整排線寬度，并按絞合制品的外徑調(diào)好排線節(jié)距。利用引線把線拉到牽引輪固定, 檢查單線穿過的導(dǎo)線孔是否正確，各單線與斷線自動(dòng)停車的金屬環(huán)或金屬棒之間 的距離是否正常，然后調(diào)整各放線盤的放線張力，接通斷線自動(dòng)停車裝置的電源。 檢查絞合制品的外徑與節(jié)距長度，要求符合規(guī)定要求。在正常生產(chǎn)中要注意放線盤與收線盤上的繞線數(shù)量，更換線盤。如果發(fā)生斷 線所引起的絞制品缺股超過技術(shù)條件規(guī)定，都須把線拉回，重新接好，確保產(chǎn)品 質(zhì)量。還應(yīng)使絞制品的排列平整緊密，設(shè)備完好，場地齊整，線盤的充足情況以 及設(shè)備旋轉(zhuǎn)部分旁邊是否有人通過等都需在開車運(yùn)行時(shí)加以注

8、意，以保證安全生 產(chǎn)。設(shè)備及工裝模具，應(yīng)保養(yǎng)保管好，定期對設(shè)備進(jìn)行檢查，經(jīng)常保持設(shè)備的潤 滑與清潔以及牛產(chǎn)場地的整潔。2.4.3絕緣層及護(hù)套擠出成型由丁電纜絕緣和護(hù)套用塑料主要材料為聚氟乙烯、聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯，對 原料處理的基本要求有：（1）除去材料中過多的水分，（2）除去固體雜質(zhì)，（3） 均勻混入各種混合劑。在塑料擠出過程中，擠出物的最終溫度應(yīng)大于物料的粘流溫度（或融化溫 度），其上限溫度決定于聚合物的最高穩(wěn)定溫度。但擠出物的溫度也不能太大， 基礎(chǔ)溫度過高，擠出制品的形狀穩(wěn)定性差，收縮率增加，甚至?xí)鹬破纷兩?出現(xiàn)氣泡等缺陷。為了提高材料的塑化程度，塑化擠出機(jī)采用較長的長徑比，并 根據(jù)

9、熔融理論采用一些有別于常規(guī)的新螺桿，如屏蔽性螺桿。為了避免材料在機(jī) 頭處停滯而燒焦，采用三層共極。對于一定規(guī)格的擠出機(jī)都有一定的生產(chǎn)范圍，選擇擠岀機(jī)時(shí)要根據(jù)其產(chǎn)量和 機(jī)頭的擠出壓力確定。模具的尺寸由制品的規(guī)格確定，其具體尺寸可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng) 驗(yàn)公式確定：d = d。+ 弓£> = + 2力+勺+2力式中：模芯孔直徑弓-模芯孔放大值d（）-線芯直徑d-模套孔直徑力-模芯嘴壁厚勺-模具孔放大值其次，要求牽引速度均勻穩(wěn)定，如果牽引速度高于擠出速度，可能引起制品 離模時(shí)引起的膨脹，并使制品分子鏈產(chǎn)生一定的軸向取向。塑料擠包層在離開機(jī) 頭后，應(yīng)立即進(jìn)行冷卻，否則在重力作用下發(fā)生變形。2.4.

10、4交聯(lián)交聯(lián)的溫度在交聯(lián)劑的分解溫度以上至聚乙烯的分解溫度之間，在此范圍 內(nèi)，隨溫度的增加，交聯(lián)速度加快。交聯(lián)的時(shí)間決定于交聯(lián)劑的分解溫度，考慮 到熱傳遞所需的時(shí)間，實(shí)際牛產(chǎn)電纜在交聯(lián)管中的停留時(shí)間一般為低壓電纜幾分 鐘，高壓電纜為幾十分鐘。交聯(lián)壓力要求為:10kv>0.6mpa； 35kv>1.0mpa； 由交聯(lián)管出來的電纜可以采用水冷卻，也可以采用惰性氣體冷卻，采用惰性氣體 冷卻可以避免冷卻過程中間絕緣吸收水分。2.5本章小結(jié)本次設(shè)計(jì)的電力電纜屬于高壓交聯(lián)聚乙烯電力電纜，由于截面積相對較大， 傳輸容量有所提高，但是集膚效應(yīng)因數(shù)相對較大些。另外，由于電壓高，絕緣層 的介質(zhì)損耗成為限制傳輸容量的主要因素，必須嚴(yán)格控制介質(zhì)損耗正切值的大 小。本次設(shè)計(jì)中在電纜絕緣和金屬護(hù)套間有縱向阻水結(jié)構(gòu)，防止了電纜在運(yùn)行和 敷設(shè)