交聯(lián)工藝學(xué)第一章概論

1、第一章 概論第一節(jié) 交聯(lián)電纜概況一、交聯(lián)電纜在輸電系統(tǒng)中作用 電能生產(chǎn)和其他工業(yè)最大的不同是能量不能貯存，因而，各動(dòng)力能源的供給、能量的轉(zhuǎn)變過程、電能的輸送和使用必須構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，在任何時(shí)候電能的生產(chǎn)都要根據(jù)不斷變化著的負(fù)荷隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，將電能源源不斷地輸送給用戶。 把一些發(fā)電廠、變電所、輸電線路和許多用戶連接成一個(gè)發(fā)電、輸變電、用電的整體，稱為電力系統(tǒng)。它的明顯優(yōu)點(diǎn)是安全、經(jīng)濟(jì)、可靠和節(jié)省投資。電力系統(tǒng)可以是區(qū)域性的，全國性的，甚至是國際性的。 電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的一部分，其作用是進(jìn)行電能的輸送和分配。電能的輸送和分配一般都利用三相交流電，這是因?yàn)榻涣麟娙菀赘淖冸妷?，三相交流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)

2、機(jī)構(gòu)造簡單，運(yùn)行可靠，造價(jià)便宜。但它的缺點(diǎn)是在輸送過程中，電能損耗較大。為了減少輸電過程中的電能損耗，對(duì)于長距離輸送電能目前正在發(fā)展直流輸電。電能的傳輸，是通過電纜輸送到幾十公里、幾百公里、甚至上千公里以外地方的。 電力電纜在輸電和配電系統(tǒng)中是不可分割的組成部分，越來越多輸電配電線路安裝于人口和建筑稠密的區(qū)域，電纜系統(tǒng)不但可以節(jié)約空間，而且可以有利于環(huán)境美化。 到了90年代末期，在電力電纜線路中，1kV35kV中低壓電纜已全部為交聯(lián)電纜所取代，110kV高壓交聯(lián)電纜基本上取代了充油電纜，220kV以上超高壓交聯(lián)電纜也將逐步取代充油電纜，預(yù)計(jì)不久將來交聯(lián)絕緣電纜將取代其他電力電纜的絕緣品種。二、

3、國外交聯(lián)聚乙烯電纜的發(fā)展 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜從發(fā)明至今已有半個(gè)世紀(jì)了，1952年，查爾司(Charlesby)在一次核反應(yīng)堆試驗(yàn)中利用輻射能將聚乙烯交聯(lián)成交聯(lián)聚乙烯，從而發(fā)明了交聯(lián)聚乙烯絕緣。1957年美國GE公司在上述原理基礎(chǔ)上，采用過氧化物(DCP)作為化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)劑，首先在電纜工業(yè)中制造了交聯(lián)電纜，在19601965年間就研制生產(chǎn)了5kV35kV等級(jí)交聯(lián)電纜，19691971年研制成功了69kV138kV交聯(lián)電纜，八十年代初，日本六大公司研制的275kV超高壓電纜均已分別正式投入運(yùn)行。 1970年，138kV交聯(lián)聚乙烯電纜樣品開始在WALTZMILL進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)。1973年美國電力研究院

4、對(duì)36條地下輸電系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造研究，耗資2600萬美圓。同年電氣公司最先用礦物質(zhì)或有機(jī)粉料作為電壓穩(wěn)定劑來填充交聯(lián)聚乙烯。1974年，美國能源研究開發(fā)局下屬電力研究院與通用公司合作，打算研制138kV345kV交聯(lián)電纜。研究工作在通用電器公司的研究中心進(jìn)行。1977年中期，他們宣告研究成功138kV、230kV和345kV交聯(lián)聚乙烯電纜設(shè)計(jì)、制造和敷設(shè)技術(shù)，并取得了專利。 美國除了發(fā)展交聯(lián)聚乙烯電纜以外，也同時(shí)發(fā)展聚乙烯和乙丙橡膠絕緣高壓電纜，因此力量比較分散。同時(shí)美國不愿意放棄傳統(tǒng)的蒸汽交聯(lián)工藝，絕緣品質(zhì)不高，這是美國發(fā)展高壓電纜進(jìn)展不快的原因之一。另外美國的鋼管充油電纜一直十分流行，就

5、像英國使用自容式充油電纜那樣，電力公司對(duì)交聯(lián)高壓電纜的應(yīng)用持保守心理，不愿意放棄原有的輸電方式，因此使交聯(lián)高壓電纜得不到充分的發(fā)展。 日本是從1959年開始從美國引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，從六十年代初日本各大電線電纜公司開始大力發(fā)展交聯(lián)電纜，住友電氣公司在1960年便制造出6kV交聯(lián)電纜，以后的交聯(lián)電纜的電壓等級(jí)逐年提高：1961年33kV；1962年66kV；1965年77kV；1969年110kV；1971年138kV；1973年154kV；1978年187kV；1979年275kV；1982年500kV。 日本的住友、古河、日立、藤倉、昭和以及大日六個(gè)大型電線電纜公司研制交聯(lián)電纜的時(shí)間幾乎相同。它們

6、都有相當(dāng)完善的交聯(lián)系統(tǒng)和自己的“獨(dú)創(chuàng)技術(shù)”。 1962年古河電氣公司已完成了66kV、77kV級(jí)交聯(lián)聚乙烯電纜試制。1965年，住友電氣公司研究成功三層共擠新工藝，1967年發(fā)明了紅外線交聯(lián)法，1970年研制成可剝離的交聯(lián)型絕緣屏蔽。1972年住友電氣公司的交聯(lián)電纜產(chǎn)品已遠(yuǎn)銷美國，并著手研制275kV交聯(lián)電纜。1973年，該公司新建了80米高的高塔，安裝了新式連續(xù)交聯(lián)機(jī)組。1977年住友電氣公司開始出口紅外線交聯(lián)技術(shù)。1979年住友電氣公司制造了世界第一根275kV交聯(lián)聚乙烯電纜，在日本名古屋變電站敷設(shè)運(yùn)行。同年，日立電線公司制造的275kV交聯(lián)聚乙烯電纜敷設(shè)于奧谷電站。日本日立、住友、古河、

7、藤倉四大公司共建立的一條500kV電纜線路現(xiàn)已竣工投產(chǎn)，由日本千頁到東京灣，線路長約40km（電纜長度240km）是世界上最長的一根500kV電纜線路。三、國內(nèi)交聯(lián)電纜生產(chǎn)情況 我國交聯(lián)絕緣電纜起步較晚，大約從60年代開始研制交聯(lián)聚乙烯電纜。1971年上海電纜廠和沈陽電纜廠研制成功10kV35kV交聯(lián)聚乙烯電纜，80年代初上海電纜廠將原有的蒸汽交聯(lián)法改為干式交聯(lián)法，1982年沈陽電纜廠引進(jìn)了瑞典西沃茲(Sieverts)公司的二手干式交聯(lián)生產(chǎn)機(jī)組，到1983年上海電纜廠進(jìn)行交聯(lián)設(shè)備改造工程，由上海電纜廠、沈陽電纜廠、上海電工機(jī)械廠和上海電纜研究所三廠一所消化吸收引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，共同研制開發(fā)國

8、內(nèi)第一條干式交聯(lián)生產(chǎn)機(jī)組。從80年代中期開始，交聯(lián)電纜需大于供，由此引發(fā)了干式交聯(lián)生產(chǎn)機(jī)組大量引進(jìn)的熱潮，從原來的兩、三家一下子猛增到幾十家生產(chǎn)企業(yè)。這些生產(chǎn)線大多是從芬蘭NOKIA，美國DAVIS、ROYL和德國TROESTER等國外著名的設(shè)備制造公司引進(jìn)的，由于當(dāng)時(shí)一哄而上，缺乏對(duì)交聯(lián)生產(chǎn)技術(shù)的認(rèn)識(shí)，加上國產(chǎn)原材料質(zhì)量較差，國產(chǎn)交聯(lián)的擊穿故障率高，直接影響到交聯(lián)電纜的推廣和安全運(yùn)行。 在這種背景下，電線電纜行業(yè)協(xié)會(huì)于1989年11月正式開始組織交聯(lián)電纜生產(chǎn)整頓管理工作，1991年3月在無錫召開了全國交聯(lián)電纜生產(chǎn)整頓工作會(huì)議。這次整頓的指導(dǎo)思想是貫徹GB/T10300（即ISO9000系列）

9、質(zhì)量管理體系，使各廠的交聯(lián)電纜從設(shè)計(jì)、采購、工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)制造、檢查、包裝、銷售發(fā)運(yùn)到售后服務(wù)等一系列重要環(huán)節(jié)都進(jìn)行受控狀態(tài)。為此對(duì)國內(nèi)17條CCV交聯(lián)生產(chǎn)線進(jìn)行了整頓驗(yàn)收，達(dá)到了管理有序、體系運(yùn)行正常、人員素質(zhì)提高、產(chǎn)品質(zhì)量提高、市場(chǎng)擴(kuò)大、效益增加的目的。 90年代起國內(nèi)又掀起引進(jìn)超高壓電纜生產(chǎn)線的熱潮，到目前為止，全國已有高壓生產(chǎn)線約二十幾條，其中有十幾條可以生產(chǎn)220kV超高壓交聯(lián)電纜，這些生產(chǎn)線全部分布在我國東部和沿海地區(qū)。根據(jù)我國有關(guān)方面規(guī)定：110kV與220kV交聯(lián)電纜必須通過兩部組織的鑒定，兩部撤消后，由省一級(jí)經(jīng)貿(mào)委組織；由上海電纜研究所代表國家機(jī)械工業(yè)和武漢高壓所代表國家電力

10、公司組成的鑒定委員會(huì)進(jìn)行產(chǎn)品鑒定，到目前為止，已有近二十家通過了110kV鑒定，其中四家通過220kV鑒定。第二節(jié) 交聯(lián)電力電纜結(jié)構(gòu)、品種、型號(hào)和名稱一、基本結(jié)構(gòu) 交聯(lián)電纜一般是由導(dǎo)體、絕緣和護(hù)層三部分構(gòu)成。1、導(dǎo)體 導(dǎo)體是指能傳導(dǎo)電流的物體，又稱為導(dǎo)電線芯。用作電線電纜導(dǎo)體的材料，首先要有良好的導(dǎo)電性能，即電阻要小，以減少電流在線路上的損耗。損耗與電流大小、電阻大小有直接關(guān)系，并表現(xiàn)在導(dǎo)體的發(fā)熱上。 電纜就是利用導(dǎo)體來傳導(dǎo)電流的，因而電線電纜的規(guī)格都以導(dǎo)體的截面表示。 電力電纜的導(dǎo)體，可以制成整根實(shí)心的，或是由多根單線絞合而成，形狀可以是圓形的和扇形的結(jié)構(gòu)。絞合線芯可以采用非緊壓的和緊壓線芯

11、兩種。交聯(lián)電纜的導(dǎo)電線芯通常采用絞合結(jié)構(gòu)，1kV交聯(lián)電纜通常采用扇形、半圓形和圓形。6kV以上交聯(lián)電纜采用圓形緊壓線芯。（1）圓形導(dǎo)電線芯 圓形導(dǎo)電線芯，其絞合排列一般采用“正規(guī)絞合”的形式，絞合原則是： 1）中心一般為一根單線，第二層為六根單線，以后每層比內(nèi)層多六根，單線采用相同的線徑。 2）每層單線的絞合方向應(yīng)和前一層方向相反，最外層應(yīng)用左向絞合。這種結(jié)構(gòu)可保證電纜導(dǎo)電線芯的穩(wěn)定性和一定的柔軟性。（2）扇型和半圓形導(dǎo)電線芯 扇形和半圓形導(dǎo)電線芯不是理想的對(duì)稱狀態(tài)，因此，設(shè)計(jì)多根線芯排列時(shí)考慮到彎曲的的穩(wěn)定性極為重要。為使非緊壓扇形線芯具有足夠的可曲度和穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)不緊壓扇形芯時(shí)，必須遵守

12、下列規(guī)則： 1）中央導(dǎo)線規(guī)則：扇形芯的中央導(dǎo)線必須位于扇形芯的中心線上，否則，當(dāng)線芯彎曲時(shí)，位于中心線上部導(dǎo)線將被拉伸，而下部的將受壓縮而可能擠出，這將引起扇形破壞而損傷絕緣。 2）移滑規(guī)則：扇形芯中心線上導(dǎo)線的直徑一般較大，處于兩惻的導(dǎo)線應(yīng)能沿中心線上導(dǎo)線滑動(dòng)而不改變扇形芯形狀，這一規(guī)則稱為移滑規(guī)則。否則，當(dāng)扇形芯絞合成纜時(shí)，扇形可能被破壞而損傷絕緣。 2、絕緣 絕緣是將絕緣材料按其耐受電壓程度的要求，以不同的厚度包復(fù)在導(dǎo)體外面而成，起著使帶電體與其他部分隔絕的作用。絕緣層的材料必須具有良好的電氣絕緣性能，主要表現(xiàn)為承受電壓的大小。一般地講，同一質(zhì)量的絕緣層越厚，耐電壓也越高。絕緣也要具有一

13、定的機(jī)械物理性能和加工制造的工藝性能。例如制造低壓電纜時(shí)，盡管從電氣性能方面考慮可以采用很薄的絕緣，但從機(jī)械性能與加工工藝考慮，仍以稍厚一些為好，原因是絕緣過薄，加工較困難，容易損壞。電纜通電以后，導(dǎo)體要發(fā)熱。因此，比較理想的絕緣材料，應(yīng)有良好的絕緣性能，和良好的熱傳導(dǎo)性能。絕緣在電和熱的作用下，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生變化，天長日久，絕緣性能就要降低。交聯(lián)聚乙烯具有優(yōu)良的電氣絕緣性能，經(jīng)過交聯(lián)后，它的耐熱和機(jī)械性能大幅度地提高，是目前理想的絕緣材料。 導(dǎo)體包復(fù)絕緣層后稱為絕緣線芯。每個(gè)導(dǎo)體上的絕緣層，稱為線芯的絕緣或簡稱芯絕緣。 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12706和GB11017規(guī)定，不同電壓等級(jí)交聯(lián)電纜絕緣

14、厚度見表11。表11 交聯(lián)電纜絕緣厚度導(dǎo)體標(biāo)稱截面mm2不同工作電壓下的電纜絕緣厚度(mm)0.6/13.6/66/108.7/1012/2021/3526/3564/110250.92.53.44.55.59.310.5350.92.53.44.55.59.310.5501.02.53.44.55.59.310.5701.12.53.44.55.59.310.5951.12.53.44.55.59.310.51201.22.53.44.55.59.310.51501.42.53.44.55.59.310.51851.62.53.44.55.59.310.52401.72.63.44.55.5

15、9.310.519.03001.82.83.44.55.59.310.518.54002.03.03.44.55.59.310.517.55002.23.23.44.55.59.310.517.06302.43.23.44.55.59.310.516.58002.63.23.44.55.59.310.516.010002.83.23.44.55.59.310.516.012003.03.23.44.55.59.310.516.0 護(hù)層是電纜外層的保護(hù)部分。根據(jù)電纜的用途以及使用環(huán)境和絕緣的不同，護(hù)層有許多不同形式和結(jié)構(gòu)。它們所起的作用也不盡相同。交聯(lián)電纜護(hù)層主要有裸護(hù)套和鎧裝型兩種。在不受機(jī)械

16、外力情況下，選用裸護(hù)套，即直接在絕緣線芯外面擠包一層塑料，如果用于直埋或要經(jīng)受一定的機(jī)械外力，需要包上金屬帶鎧裝；110kV高壓交聯(lián)電纜或電纜埋設(shè)在水下，則需要防水護(hù)層，包上一層鉛套、鋁套或鋁塑綜合防水層。由于它經(jīng)受不住機(jī)械損傷，因而還需包上鋼絲、鋼帶。鋼絲、鋼帶容易被腐蝕，鉛套、鋁套在惡劣環(huán)境下也容易被腐蝕，因而還需包上各種防腐材料、如瀝青、黃麻、塑料等。這些都統(tǒng)稱為外護(hù)層。其中鋼絲、鋼帶稱為鎧裝層，瀝青、黃麻、塑料層稱為防護(hù)層。此外在導(dǎo)體上、絕緣層上、電纜芯上或電線電纜外層，為了防止外界電磁波干擾或是起均勻電場(chǎng)作用，還包有金屬帶、絲或半導(dǎo)電塑料等材料。這些都稱為屏蔽層。4、高壓電纜的防水層

17、 油紙電纜均采用壓鉛機(jī)和壓鋁機(jī)擠包金屬套，對(duì)于中低壓交聯(lián)電纜一般在有化學(xué)腐蝕的環(huán)境或水底敷設(shè)時(shí)才采用。但對(duì)于高壓電纜一般規(guī)定使用金屬護(hù)套。采用擠包的皺紋鋁金屬套較為理想，但一臺(tái)連續(xù)式壓鋁機(jī)價(jià)格昂貴，隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，皺紋焊接的鋁套電纜使用的可靠性已愈來愈多為人們所認(rèn)識(shí)，各電纜企業(yè)采用先進(jìn)的氬狐焊接技術(shù)。并裝有超聲波等在線檢測(cè)裝置，保證了焊接的密封性。為了檢驗(yàn)是否漏焊，生產(chǎn)廠家又加了一項(xiàng)中間檢驗(yàn)裝置，將整盤焊接后的電纜進(jìn)行浸水氣密性試驗(yàn)，且進(jìn)行百分之百的檢驗(yàn)。 在進(jìn)行焊接鋁套機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)焊縫周圍金屬鋁的抗拉強(qiáng)度略高于鋁套本身的抗拉強(qiáng)度（75N/mm2）,焊接材料的強(qiáng)度是比原來的材料要高

18、，因?yàn)楹附蛹牧系慕鹣嘟M織起了變化。并采用空心鋁套進(jìn)行側(cè)壓力試驗(yàn)，分別在焊縫上，和焊縫相隔90度以及相隔180度進(jìn)行側(cè)壓力試驗(yàn)，其負(fù)荷變形曲線基本一致。 在焊縫處溫度到達(dá)700時(shí)一點(diǎn)受熱焊接溫度雖高，但能量不大，鋁的散熱又很快，所以電纜絕緣上的溫度很低，不會(huì)有損傷絕緣或絕緣上的阻水層的可能。二、品種1、 1kV交聯(lián)絕緣電纜 用在低壓電纜的絕緣范圍非常廣泛，電纜絕緣的厚度已不完全取決于電氣性能，而是考慮其機(jī)械和加工性能。由于電纜相電壓僅為600V，幾乎所有的塑料均可承受，導(dǎo)體表面的絕緣中即使有少量氣泡，影響也不太大，因?yàn)榭諝獾膿舸﹫?chǎng)強(qiáng)可達(dá)3kV/mm2，有著很高的安全系數(shù)，絕緣可直接包復(fù)在導(dǎo)體上

19、而不必采用半導(dǎo)電層。采用交聯(lián)絕緣后，完全可以克服PVC絕緣的缺點(diǎn)，目前以采用硅烷交聯(lián)絕緣為最多，也可以用其他如輻照交聯(lián)等絕緣電纜，早在80年代中期，就開始開發(fā)了硅烷交聯(lián)絕緣電纜，硅烷交聯(lián)是低溫交聯(lián)，生產(chǎn)廠不需要增加多少技術(shù)措施，可以在現(xiàn)有設(shè)備上生產(chǎn)且溫升載流量高，絕緣厚度比PVC要薄，絕緣比重比PVC絕緣輕，絕緣成本基本上沒有增加，如果在母粒料上混入著色劑，可以制成耐候料，生產(chǎn)1kV架空電纜，硅烷交聯(lián)的年產(chǎn)量已接近5萬公里/年（三芯）。在西方發(fā)達(dá)國家中，約有一半PVC塑力纜被硅烷交聯(lián)電纜所代替，我國也正向這方面努力。2、過氧化物交聯(lián)電纜 過氧化物交聯(lián)是在聚乙烯基料中加入過氧化物交聯(lián)劑(DCP)

20、，經(jīng)過高溫高壓后，使聚乙烯絕緣發(fā)生交聯(lián)，這種方法適用于生產(chǎn)中、高壓交聯(lián)電纜。它有蒸汽和干法兩種交聯(lián)生產(chǎn)工藝，蒸汽交聯(lián)因溫度由蒸汽壓力控制不能太高，生產(chǎn)效率低，加上絕緣含水量高達(dá)2000ppM，絕緣品質(zhì)不好，已經(jīng)淘汰。干法交聯(lián)絕緣中水分含量為100200ppM，已在10kV500kV中、高壓電纜中廣泛地應(yīng)用。90年代初GB12706-91國標(biāo)正式發(fā)布，中低壓交聯(lián)電纜得到蓬勃的發(fā)展。在中壓電力電纜領(lǐng)域內(nèi)，交聯(lián)電纜已基本上取代了油紙電纜。 生產(chǎn)110kV220kV高壓、超高壓交聯(lián)電纜目前國內(nèi)大多采用立塔全干式交聯(lián)及冷卻工藝，對(duì)高壓電纜絕緣的基本要求：（1） 光滑的層間界面，應(yīng)采用超光滑半導(dǎo)電屏蔽料。

21、 （2）無雜質(zhì)絕緣。應(yīng)采用超凈絕緣料，全封閉材料處理系統(tǒng)，超凈料的自動(dòng)下料裝置以及高效濾網(wǎng)裝置（可過濾高于30m的雜質(zhì)）；具有相應(yīng)的雜質(zhì)在線檢測(cè)裝置。 （3）無微孔絕緣和最低的含水量。采用全干式交聯(lián)及冷卻工藝，即氮?dú)饫鋮s。氣冷用鼓風(fēng)機(jī)使氮?dú)庠诶鋮s管中快速環(huán)并實(shí)現(xiàn)熱交換，因而冷卻效率高。（4）保證好的絕緣同心度。采用上下牽引同步旋轉(zhuǎn)的交聯(lián)生產(chǎn)線和X射線絕緣芯在線檢測(cè)裝置。（5）消除絕緣內(nèi)熱機(jī)械應(yīng)力。采用在線松弛裝置，減小絕緣中的機(jī)械應(yīng)力，改進(jìn)高壓和超高壓電纜的質(zhì)量，具有更高的擊穿電壓和較小的絕緣收縮。（6）應(yīng)用計(jì)算機(jī)程序模擬出最佳的交聯(lián)工藝條件。如：擠塑機(jī)出膠量、交聯(lián)段的溫度和生產(chǎn)線速度。既滿足

22、絕緣性能要求，又能使生產(chǎn)速度達(dá)到最高。對(duì)220kV超高壓電纜還應(yīng)開展電纜及附件的基礎(chǔ)研究工作；如電壓壽命特性，采用威爾布統(tǒng)計(jì)研究壽命指數(shù)值，高電場(chǎng)熱循環(huán)研究，絕緣缺陷（雜質(zhì)、微孔燈）研究。除此而外還應(yīng)具有紅外光譜，流變特性，熱掃描，卡費(fèi)休水分檢測(cè)，雜質(zhì)微孔檢測(cè)，局放檢測(cè)裝置以及全套高壓試驗(yàn)室裝置，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量220kV超高壓交聯(lián)電纜。3、架空絕緣電纜 在城市供電系統(tǒng)中，高壓線和綠化帶都要占有一定空間，空間走廊日益狹小，線樹矛盾突出，觸電傷亡事故不斷發(fā)生。采用地下電纜供電，可利用的地下空間也很有限，且開挖困難，耗資較多。架空電纜在高壓線和地下電纜應(yīng)用困難時(shí)就應(yīng)運(yùn)而生了。特別在老城市的城網(wǎng)改造

23、中，架空絕緣電纜的應(yīng)用就特別受到青睞。目前我國10kV架空絕緣電纜的年需求量已達(dá)6萬公里左右（單芯）。上海地區(qū)全部采用銅導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其主要考慮為： （1）在電力規(guī)范中規(guī)定：在有張力作用下，鋁導(dǎo)體最高安全使用溫度為70，采用鋁導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)不大。 （2）上海電網(wǎng)負(fù)荷量重，鋁導(dǎo)體過載能力有限，如遇較大的短路電流，是不堪重負(fù)的。 （3）鋁導(dǎo)體表面容易氧化，接觸電阻大，對(duì)導(dǎo)體的接頭附件不安全。 （4）沿海地區(qū)鹽腐蝕嚴(yán)重，采用鋁導(dǎo)體不安全。在東南亞使用的經(jīng)驗(yàn)證明，鋁導(dǎo)體大量斷裂落地，均是由于鹽舞腐蝕所致。 （5）沿海地區(qū)臺(tái)風(fēng)較多，要求導(dǎo)體拉斷力高，上海在90年代初的一次臺(tái)風(fēng)中，桿塔折斷，銅芯架空絕緣電纜落

24、地，但供電始終沒有中斷。 但也有采用鋁芯架空絕緣電纜的，主要原因?yàn)椋?（1）將現(xiàn)有桿塔上的裸鋁線拆下，換上鋁芯架空絕緣電纜，載流量不必增加，工作方便，且工程造價(jià)最低。 （2）如電網(wǎng)負(fù)荷不高，桿塔間距較近，采用鋁芯架空電纜，載流量也不必增加，工作方便，且工程造價(jià)最低。 （3）如桿塔間距大，張力要求高時(shí)，采用鋁合金導(dǎo)線或支乘線結(jié)構(gòu)，工程造價(jià)比較便宜。 一般在市郊或林區(qū)，如負(fù)荷不很高，送電距離又長，較多地采用鋼芯鋁絞線導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，在國外這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)淘汰，因這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)體尺寸大且很費(fèi)絕緣料。國內(nèi)用戶不大喜歡采用帶支乘線的電纜，而大量采用鋼芯鋁絞線的導(dǎo)體。上述各種銅、鋁及鋁合金以及是否帶有支乘線等架空絕緣電

25、纜產(chǎn)品，均包括在我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB14049中，用戶應(yīng)視具體不同的特點(diǎn)，慎重選擇。架空絕緣電纜還包括下列兩種產(chǎn)品： （1）變壓器下引線架空絕緣電纜：在架空絕緣電纜系列中還有一個(gè)品種，稱變壓器下引電纜，是變壓器和架空電纜之間的連接線，上海在馬路上就有十幾萬臺(tái)這樣的變壓器，是一項(xiàng)量大面廣產(chǎn)品，用于連接線的電纜一定要用軟銅導(dǎo)體，目前在國內(nèi)外均已全部采用軟銅導(dǎo)體，且絕緣水平要求很高，因變壓器附近的電場(chǎng)分布很復(fù)雜，在潮濕的環(huán)境中電纜表面很容易爬電，上海郊區(qū)曾多次發(fā)生因爬電燒毀電纜絕緣的事故，日本專門為這種產(chǎn)品制定了國家標(biāo)準(zhǔn)（JISC3649），其特點(diǎn)為：1) 應(yīng)用TR型特軟銅導(dǎo)體，以便于連接架空電纜和變壓

26、器。 2)該電纜靠近桿塔和各種接地體，電纜要有很好的耐電痕性能，電纜絕緣中的碳黑含量要盡可能的少，絕緣表面要很光滑。這種電纜因容易更換，為確保電痕指標(biāo)，寧可損失一些光老化性能。 （2）三芯集束架空電纜的研究選用：架空絕緣電纜系統(tǒng)為半絕緣供電系統(tǒng)，大部分的相電壓由空氣承擔(dān)，在電纜使用中又沒有水樹等現(xiàn)象產(chǎn)生，供電非常安全。如利用現(xiàn)有桿塔，用架空絕緣電纜換下裸鋁導(dǎo)線，就更為方便，但這種電纜的主要缺點(diǎn)是電抗大，在較長的送電距離中電壓降落大，如采用升壓措施，工程造價(jià)將成倍上升。三芯電纜的電抗值很小，在長距離送電中，如采用三芯電纜，由于節(jié)省了升壓措施，其工程造價(jià)比裸線的工程造價(jià)還便宜。這種三芯電纜是大節(jié)距

27、絞合的三芯電纜，又稱為集束架空電纜(Bundle assembled core for overhesd system)，集束架空電纜將三根絕緣線芯用大節(jié)距束絞，外包一層熱收縮帶，安裝使用均非常方便。國外還有許多帶支撐束架空絕緣電纜使用時(shí)應(yīng)注意，這種電纜是屬于全絕緣系統(tǒng)，絕緣表面應(yīng)包一層外半導(dǎo)電層，使電纜絕緣的電場(chǎng)成徑向分布，如果沒有外半導(dǎo)電層，電纜表面將產(chǎn)生強(qiáng)烈的電暈，在晚上可以看到明亮的光環(huán)。在陰雨天還伴有放電的聲音。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB14049中，該電纜規(guī)定要在例行試驗(yàn)中進(jìn)行局部放電試驗(yàn)。 4、五芯電纜 在塑力纜國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12706中僅考慮到低壓三芯、四芯電纜，其中第四芯是為了輸送電力

28、系統(tǒng)在不平衡狀態(tài)下產(chǎn)生的不平行電流以及短路電流。這就是3+1的四芯電纜，中心線大小由不平衡電流及短路電流來確定，但一般不得小于一相的1/2。到90年代原屬電氣裝備系統(tǒng)中一些電纜，例如建筑、船用、礦用電纜等，輸送容量越來越大，并且對(duì)電纜產(chǎn)品的功能要求越來越多，隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，電路中非線性阻抗大量增加，造成三次諧波電流在中性線通過時(shí)電流很大，達(dá)到了相電流同樣大小的水平，這樣中性線PN線要求擴(kuò)大到相線截面水平，即四等截面，為了便于電氣設(shè)備儀器接地保護(hù)需要，又增加了第五芯即PE線。這就是五芯電纜。很多電纜企業(yè)研制了五芯電纜以滿足不同的用戶需要，有3+2芯、4+!芯二種結(jié)構(gòu)。建筑部門多數(shù)需要4+1

29、芯結(jié)構(gòu)，其他部門則采用3+2 芯結(jié)構(gòu)。五芯電纜以圓形電纜居多，并用迭代法編制計(jì)算程序，設(shè)計(jì)出五芯不等截面電纜的外徑和結(jié)構(gòu)尺寸，還設(shè)計(jì)了五芯瓦形電纜結(jié)構(gòu)。在國外也較多地采用五芯電纜，BICC公司采用金屬屏蔽層作為第四或第五線芯，該結(jié)構(gòu)有如下的一些優(yōu)點(diǎn)： （1）采用鋁導(dǎo)線作金屬屏蔽，用以防止外來的各種電氣干擾。并可作為PE線或PN線。對(duì)四芯電纜，該層即為PE線。 （2）采用鋼絲金屬屏蔽作電磁屏蔽，以防止各種外來的電和磁的干擾，又稱全屏電纜，電磁屏蔽層又是PE或PN線，這種結(jié)構(gòu)得到了各種用戶的歡迎，需求量也越來越多。 對(duì)于五芯電纜采用何種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)中線和地線截面應(yīng)用多大的尺寸，應(yīng)根據(jù)我國的具體情況

30、進(jìn)行調(diào)查研究，根據(jù)用戶的具體要求確定。 5、阻燃、耐火和阻水等電纜品種 電線電纜是國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的動(dòng)脈，同時(shí)往往也是著火成災(zāi)的根源。六十年代開始，世界各國早就有意識(shí)開發(fā)阻燃電線電纜產(chǎn)品。長期以來，人們主要寄希望于鹵素型阻燃劑。在電力電纜中，以使用有鹵阻燃電纜為多，也有使用低煙無鹵電纜，阻燃電纜的等級(jí)最高的A類產(chǎn)品用GZR（即高阻燃）表示。對(duì)1kV電纜可適當(dāng)采用各種阻燃材料來達(dá)到三種不同類別的標(biāo)準(zhǔn)；但10kV交聯(lián)電纜還沒有阻燃絕緣料，要依靠采用不同的填充料和護(hù)套料和采用不同截面大小來達(dá)到B類或C類標(biāo)準(zhǔn)，一般達(dá)到B類標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就要求采用較大的電纜截面。如果要達(dá)到A類標(biāo)準(zhǔn)，可采用隔氧層（又稱隔火層）

31、結(jié)構(gòu)，原上海電纜廠首創(chuàng)的隔氧層電纜結(jié)構(gòu)。即在10kV電纜外擠包一層高祖燃的樹脂材料，現(xiàn)在已有較多的電纜廠采用含高祖燃劑的橡膠帶或玻璃布帶繞包，含高阻燃劑的玻璃布又稱為隔火帶已在市場(chǎng)上推廣使用了。 在某些重大工程項(xiàng)目中，需要一種在火災(zāi)時(shí)仍能持續(xù)通電和保安電源，以便來滅火報(bào)警、照明、通訊和救火之用，稱耐火電纜，絕緣與護(hù)套仍應(yīng)是阻燃電纜材料，并在導(dǎo)體上包上12層云母帶，合成氟金云母帶在1100仍不失去機(jī)械強(qiáng)度，產(chǎn)品型號(hào)為NH。為保持云母帶在加工中的機(jī)械強(qiáng)度。加包一層聚酯帶有更好的效果。 由于電力電纜大部分均用作埋地敷設(shè)，電纜一旦產(chǎn)生大量水?dāng)?shù)，將大大降低了電纜使用壽命，在毆美各國，早就大量采用了阻水電

32、纜結(jié)構(gòu)，一般均采用鋁塑綜合防水層，并采用阻水帶填充，也可在導(dǎo)體上填充膨脹紗，使導(dǎo)體也能阻水。 上述產(chǎn)品用量并不一定多，但在一項(xiàng)工程招標(biāo)中，一個(gè)企業(yè)如沒有這些配套產(chǎn)品，是會(huì)影響中標(biāo)的。三、型號(hào)和名稱 交聯(lián)電纜的產(chǎn)品型號(hào)及名稱見表12表12交聯(lián)電纜的產(chǎn)品型號(hào)及名稱產(chǎn)品名稱產(chǎn)品型號(hào)裸護(hù)套鋼帶揩裝細(xì)鋼絲揩裝粗鋼絲揩裝銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套YJVYJV22YJV32YJV42鋁芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套YJLVYJLV22YJLV32YJLV42銅芯阻燃交聯(lián)聚乙烯電力電纜ZR-YJVZR-YJV22ZR-YJV32ZR-YJV42鋁芯阻燃交聯(lián)聚乙烯電力電纜ZR-YJLVZR-YJLV22ZR-

33、YJLV32ZR-YJLV42銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套YJYYJY22YJY33YJY43鋁芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套YJLYYJLY22YJLY33YJLY43銅芯低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯電力電纜WL-YJYWL-YJY22WL-YJY33WL-YJY43鋁芯低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯電力電纜WL-YJLYWL-YJLY22WL-YJLY33WL-YJLY43銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣架空電纜JKYJ鋁芯交聯(lián)聚乙烯絕緣架空電纜JKLYJ鋁芯本色交聯(lián)聚乙烯絕緣架空電纜JKLYJ/B鋁合金芯本色交聯(lián)聚乙烯絕緣架空電纜JKLHYJ/B電纜的型號(hào)組成如下：類別導(dǎo)體絕緣內(nèi)或外護(hù)套特征外護(hù)層派生1234567第26項(xiàng)為電

34、纜結(jié)構(gòu)上從里到外各層的材料和結(jié)構(gòu)特征。第一項(xiàng)為產(chǎn)品品種類別或用途，例如在架空電纜中用于表示電纜類別，但是在電力電纜中用絕緣YJ代替類別，可以使型號(hào)更為簡單，如YJV表示銅芯交聯(lián)絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜，銅導(dǎo)體可以省略第七項(xiàng)為同一產(chǎn)品品種的派生結(jié)構(gòu)。在表示方法上，前五項(xiàng)以漢語拼音字母標(biāo)注，第6項(xiàng)用數(shù)字標(biāo)注，第七項(xiàng)可用漢語拼音字母或數(shù)字標(biāo)注。每一產(chǎn)品型號(hào)不一定包含上述所有的內(nèi)容，書寫時(shí)也不需要標(biāo)出每一項(xiàng)目。為了避免型號(hào)沉長難記，型號(hào)之間不相混淆，銅導(dǎo)體的產(chǎn)品由于沿用已久，除裸電線外，一般不標(biāo)出導(dǎo)體材料的代號(hào)。第三節(jié) 交聯(lián)電纜性能 聚乙烯雖然有很多優(yōu)良性能，但用作電力電纜絕緣，卻存在一些缺點(diǎn)。首先是熔點(diǎn)

35、低，在110左右熔化，當(dāng)用作電力電纜絕緣時(shí)，若電纜在過電流或短路故障時(shí)，溫度可能上升到使聚乙烯產(chǎn)生軟化變形，導(dǎo)致絕緣損壞。 為了保持聚乙烯的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，將3進(jìn)行交聯(lián)是目前最好的一種改性方法。交聯(lián)就是將聚乙烯的線性分子結(jié)構(gòu)通過化學(xué)交聯(lián)或高能射線的輻照交聯(lián)，轉(zhuǎn)變成立體網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)。從而大大地提高了它的耐熱性和耐環(huán)境應(yīng)力開裂，減少了它的收縮性，使其受熱以后不再熔化，這樣交聯(lián)聚乙烯材料就成為一種目前理想的絕緣材料。除了上述主要特性外，交聯(lián)聚乙烯還具有很多優(yōu)越性能，它顯著地改善了聚乙烯在高溫下熱變形大的缺點(diǎn)，聚乙烯在110左右熔化，而交聯(lián)聚乙烯在130溫度下仍保持彈性狀態(tài)，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜其長期

36、允許工作溫度可達(dá)90，而一般聚乙烯電纜長期工作溫度只有70，所以交聯(lián)聚乙烯電纜載流量高，一般可比其他形式的電纜提高一檔截面使用。短期允許過載為130，短路溫度允許為250。另外，交聯(lián)電纜結(jié)構(gòu)輕便，易于彎曲，電氣性能優(yōu)良，耐熱性能好，不受敷設(shè)落差限制，安裝敷設(shè)方便和附件接頭簡單，特別是沒有因漏油而引起火災(zāi)的危險(xiǎn)，因此越來越多地得到廣泛應(yīng)用。一、導(dǎo)體電阻 導(dǎo)體仍有一定的電阻數(shù)值，在通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓降并發(fā)熱，是能量消耗的主要部分。導(dǎo)體電阻的大小，直接影響它的導(dǎo)電性能，因此導(dǎo)體電阻是電線電纜的電性能的主要指標(biāo)之一。在攝氏20，截面為1平方毫米，長度為1米的導(dǎo)線的電阻叫做電阻率。電阻率的單位是以歐姆&#

37、183;毫米2/米來表示。軟銅線電阻率20為0.01748·mm2/m。 1、線芯直流電阻 單位長度電纜的線芯直流電組一般可按下式進(jìn)行計(jì)算： Rt=R201+(t-20)k1k2k3k4(/km) 式中Rt單位長度電纜導(dǎo)體在t溫度下的直流電阻；R20單位長度電纜導(dǎo)體在20溫度的直流電阻；20線芯材料在溫度為20時(shí)的電阻系數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)軟銅：20=0.017241×10-6·m；標(biāo)準(zhǔn)軟鋁：20=0.028264×10-6·m；導(dǎo)體電阻的溫度系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)軟銅：=0.00393 1/ 標(biāo)準(zhǔn)硬鋁及硬鋁制品：=0.00403 1/ ki為單線在加工過程中引起的金

38、屬電阻率的增加所引入的系數(shù)，它與單線直徑的大小，金屬的種類、表面有否涂層有關(guān)。 K2是用多根絞合而成的線芯使單線長度增加所引入的系數(shù)。對(duì)于實(shí)心絞線，k2=1；對(duì)于固定敷設(shè)電纜緊壓的多根絞合導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，截面在200mm2以下時(shí)k2=1.02，截面在250mm2以上時(shí)k2=1.03，對(duì)于不緊壓的多根絞合導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和固定敷設(shè)軟電纜導(dǎo)體k2=1.031.04。 K3是緊壓導(dǎo)體因緊壓過度使導(dǎo)體發(fā)硬，電阻系數(shù)增加所引入的系數(shù)(約1.01)。 K4是因成纜絞合增長導(dǎo)體長度引入的系數(shù)，對(duì)于多芯電纜為1.01。 2、線芯交流電阻 由于電纜導(dǎo)體是在交流電壓下工作，在計(jì)算電纜工作狀態(tài)下的電壓降，以及計(jì)算其發(fā)熱情況時(shí)，應(yīng)

39、采用導(dǎo)體的交流電阻值，在考慮到導(dǎo)體在交變電磁場(chǎng)下產(chǎn)生集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)后的交流電阻值，可按以下簡化公式計(jì)算，即 Rt=Rt1+Ys+Yp/km 式中：Rt單位長度電纜在導(dǎo)體溫度t下時(shí)的交流電阻， Rt單位長度電纜在導(dǎo)體溫度t時(shí)直流電阻， Ys集膚效應(yīng)系數(shù)， Yp鄰近效應(yīng)系數(shù) 當(dāng)銅導(dǎo)體截面超過630mm2和鋁導(dǎo)體截面超過1000mm2，其集膚效應(yīng)系數(shù)迅速增加，因此擬考慮采用分割導(dǎo)體。 鄰近效應(yīng)系數(shù)與兩導(dǎo)體間的距離有關(guān)，當(dāng)兩電纜距離增加時(shí)，其鄰近效應(yīng)系數(shù)值將隨距離的平方值成反比減小。 在知道導(dǎo)體的交流電阻后，就可以計(jì)算在工作狀態(tài)下的線路電壓降。用下式計(jì)算，即 VL=RIL(V) 式中VL線路壓降（

40、V）； R單位電纜長度在工作溫度下的交流電阻（/km） I傳輸電流(A)； L電纜長度(m)二、電纜電容 電纜電容是電纜線路的一個(gè)重要參數(shù)，它決定電纜線路中電容電流和介質(zhì)損耗大小。在超高壓電纜線路中，電容電流可達(dá)到與電纜額定電流相比擬的數(shù)值，成為限制電纜容量及傳輸距離的因素。交聯(lián)聚乙烯材料的介電常數(shù)值比較小，所以交聯(lián)電纜的電容值也小，電容電流較小，這就成為交聯(lián)電纜的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，6kV及以上電纜是采用單相屏蔽結(jié)構(gòu)，電容計(jì)算可按下列公式計(jì)算，即 C=(F/m) 式中0真空介電常數(shù)，0=8.86×10-12交聯(lián)聚乙烯介電常數(shù)，=2.3D絕緣外徑(mm)d絕緣內(nèi)直徑(mm)三、電纜的介質(zhì)損耗正

41、切(tg) 介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，單位時(shí)間內(nèi)消耗有功功率叫做介質(zhì)損耗。tg的物理意義可以通過絕緣介質(zhì)的交流電壓U與絕緣介質(zhì)中通過的電流I之間的矢量關(guān)系來了解，電流分量可以分解為兩個(gè)分量Ip=Isin代表電纜的純電容電流，是電流無功分量。有功分量Ia=Icos，電流的有功分量與無功分量的比，即 tg=同時(shí)也是能量的有功分量與無功分量的比，tg越大，損失于介質(zhì)中的分量也越大。 在交流電壓作用下，消耗于絕緣介質(zhì)中的有功功率，稱為介質(zhì)損耗，單位長度電纜在工作狀態(tài)下的介質(zhì)損耗Wd可按下式計(jì)算：即 Wd=U2tg （W/km） 式中U電纜導(dǎo)體的對(duì)地電壓(V)；=2f f-電源頻率(f=50Hz)tg-絕緣的介

42、質(zhì)損耗角正切 介質(zhì)損耗引起絕緣發(fā)熱,使電纜的容許載流量減少,tg的變化也是電纜絕緣老化的標(biāo)志之一.交聯(lián)聚乙烯絕緣具有很小的tg值,這是它的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn).根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,電纜應(yīng)符合下列規(guī)定:在工作溫度90；在電壓2kV下測(cè)得的tg8.0×104(6kV10kV等級(jí)電纜)，在U0電壓下測(cè)得的tg10×104（35kV等級(jí)以下電纜）。四、介質(zhì)的絕緣電阻 工程用的絕緣材料并不是絕對(duì)的絕緣介質(zhì)，只是其導(dǎo)電能力即電導(dǎo)率極低，而絕緣電阻很高。 電纜絕緣電阻是由絕緣材料的電阻系數(shù)i和電纜的結(jié)構(gòu)尺寸G確定的。電纜單位長度的絕緣電阻可按下列公式計(jì)算 Ri= 其中圓形電纜：G= 式中Dc為電纜屏

43、蔽外徑； 1為絕緣厚度 電纜常用絕緣材料的絕緣電阻系數(shù)與溫度和測(cè)量時(shí)所用的電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，一般說來它隨溫度和場(chǎng)強(qiáng)的上升而下降。對(duì)于含雜質(zhì)較多，絕緣電阻系數(shù)較低的材料隨溫度上升而下降則更多。五、介電系數(shù) 任何物質(zhì)都是由帶正、負(fù)電荷的粒子組成的，當(dāng)絕大多數(shù)的正、負(fù)帶電粒子由于引力而處于束搏狀態(tài)不能自由遷移時(shí)，此物質(zhì)即稱為電解質(zhì)。在電場(chǎng)力的作用下介質(zhì)束博電荷在力的作用下移位，正電荷沿電場(chǎng)力方向移動(dòng)，負(fù)電荷則向相反方向移位，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，移動(dòng)距離越大；電場(chǎng)消失時(shí)，電荷將重新恢復(fù)原狀。 在有些介質(zhì)中，存在著偶極分子，這種偶極分子在電場(chǎng)力的作用下，將發(fā)生重新排列，即偶極分子沿電場(chǎng)方向排列；當(dāng)電場(chǎng)消失時(shí)，偶極

44、分子由于熱運(yùn)動(dòng)又恢復(fù)無規(guī)則的排列。 在電場(chǎng)作用下，上述束搏電荷的位移現(xiàn)象的偶極分子的定向排列都屬于介質(zhì)極化。在一定的外施電壓U下，電極上的電量由兩部分組成即 Q=Q0+Q介式中 Q0當(dāng)分隔的兩電極間是真空時(shí)，電極上的電荷量； Q介當(dāng)分隔的兩電極間有介質(zhì)時(shí)，由介質(zhì)極化而產(chǎn)生的電荷量； 電荷量Q與電壓U的比值稱為該極板件間的電容，即 C= 在均勻的平板電場(chǎng)的情況下，電容C與電極面積A成正比，而與電極間的絕緣厚度成反比， C= 式中，是絕緣的介電系數(shù)，介電系數(shù)越大，表明這種材料在電場(chǎng)中每單位體積所能貯存的電能越多。 真空時(shí)的介電系數(shù)量小，用0表示，是一個(gè)基本常數(shù)，即 0=8.86×10-1

45、2 F/m 在工程上，絕緣材料的介電系數(shù)通常以下式表示 =r0 式中，r是絕緣材料的相對(duì)介電系數(shù)，真空的相對(duì)介電系數(shù)為1，各種絕緣材料的相對(duì)介電系數(shù)都大于1，通常把相對(duì)介電系數(shù)簡稱為介電系數(shù)。電力電纜用各種絕緣材料的相對(duì)介電系數(shù)列于表13中。表13 各種絕緣材料的相對(duì)介電系數(shù)電纜絕緣形式相對(duì)介電系數(shù)r電纜絕緣形式相對(duì)介電系數(shù)r粘性浸澤不滴流4.0乙丙橡膠3.0充油3.3聚氯乙烯8.0充氣3.4聚乙烯2.3管式充油3.7交聯(lián)聚乙烯2.3六、局部放電 在導(dǎo)體和電纜金屬屏蔽層間施加工頻電壓后，如在絕緣體中存在微孔、雜質(zhì)、焦燒、金屬顆粒等情況，在電場(chǎng)作用下，均會(huì)產(chǎn)生局部放電。放電量常用微微庫侖(PC)

46、表示。盡管局部放電只用很小的能量，但會(huì)導(dǎo)致絕緣材料介質(zhì)性能的逐漸老化。這一試驗(yàn)對(duì)控制產(chǎn)品質(zhì)量水平起到重要作用。目前世界各國都非常重視這項(xiàng)指標(biāo)，并提高了對(duì)局放試驗(yàn)的考核標(biāo)準(zhǔn)，提高電纜的出廠試驗(yàn)指標(biāo)，不會(huì)損傷電纜絕緣，最新IEC6050297對(duì)成盤電纜局部放電試驗(yàn)指標(biāo)由原來的1.5U0下不大于20PC提高到1.73U0不大于10PC，我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12706-2002也相應(yīng)提高了對(duì)局放試驗(yàn)考核要求。七、工頻耐壓試驗(yàn) 對(duì)電纜進(jìn)行工頻電壓試驗(yàn)是為了考核電纜耐工頻電壓性能。工頻電壓試驗(yàn)分例行試驗(yàn)、抽樣2及型式試驗(yàn)三種。例行試驗(yàn)在出廠時(shí)，在每盤電纜上進(jìn)行，其試驗(yàn)電壓值較低，時(shí)間較短；抽樣試驗(yàn)和型式試

47、驗(yàn)一般試驗(yàn)電壓值取得較高，時(shí)間也較長，用以模擬電纜壽命。最新IEC60502-97公布后，將10kV等級(jí)電纜的工頻例行試驗(yàn)由2.5U0/5分鐘提高到3.5U0/5分鐘，國家標(biāo)準(zhǔn)也提高了考核標(biāo)準(zhǔn)。美國AEIC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定1015kV電纜的工頻例行試驗(yàn)電壓為4U0/5分鐘，其他國家還沒有超過3U0的。IEC840標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高壓電纜采用2.5U0/30分鐘，不增加電壓而是延長時(shí)間。因?yàn)楹窠^緣電纜的擊穿場(chǎng)強(qiáng)較低，在同樣電場(chǎng)強(qiáng)度下，電纜絕緣性能隨電纜絕緣厚度增加而下降。因此世界各國對(duì)較厚電纜絕緣的工頻耐壓試驗(yàn)都是以延長時(shí)間出發(fā)，而不是提高電壓。八、沖擊電壓試驗(yàn) 對(duì)電纜進(jìn)行沖擊試驗(yàn)用以考驗(yàn)電纜沖擊耐壓性能，這是選

48、擇電氣設(shè)備的基礎(chǔ)又稱基準(zhǔn)絕緣水平。考慮到電纜系統(tǒng)可能受到大氣過電壓的沖擊，特別是波形在電纜中的反射提高了沖擊電壓，電纜沖擊水平的選用應(yīng)比電氣設(shè)備高一些。九、電樹及水樹放電 1958年在聚乙烯絕緣中首次發(fā)現(xiàn)電樹放電，后來又于1972年發(fā)現(xiàn)水樹放電，引起了各方面的關(guān)注。 1、電樹放電 電樹放電存在著潛伏期、生長期、飽和期、擊穿期四個(gè)階段。引發(fā)電樹放電的因素大致有五個(gè)，各因素可以單獨(dú)存在，也可以幾個(gè)因素聯(lián)合存在引發(fā)電樹放電。這五個(gè)因素是： 1)、局部高場(chǎng)強(qiáng)，如內(nèi)半導(dǎo)電層的局部凸起，； 2)、有微小的微觀裂紋； 3)、絕緣內(nèi)部有雜質(zhì)或金屬粒子； 4)、絕緣有水分； 5)、水樹放電 水樹放電也存在著引發(fā)

49、期、成長期、飽和期，最后伴隨著發(fā)生電樹放電，也就是說，水樹發(fā)展到最后將導(dǎo)致發(fā)生電樹放電而引起介質(zhì)擊穿。為了防止和減緩水樹放電，采用干式交聯(lián)（包括硅油交聯(lián)）是有利的，因?yàn)楦墒浇宦?lián)具有明顯的減少絕緣中微孔的尺寸和數(shù)量，以及降低絕緣中的含水量，一般可比蒸汽交聯(lián)降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。在結(jié)構(gòu)上，電纜繞包或縱包鋁塑復(fù)合帶，或放入高吸水材料，或擠包金屬密封套作防水層，均能起到有效的防水作用，這對(duì)防止交聯(lián)電纜發(fā)生水樹放電是極為有利的。十、220kV交聯(lián)電纜的預(yù)鑒定試驗(yàn) 為了獲得超高壓電纜線路長期可靠性方面某些信息，特別是使電纜和附件得到一次熱和機(jī)械應(yīng)力的嚴(yán)格考驗(yàn)。應(yīng)進(jìn)行長期加速老化試驗(yàn)即預(yù)鑒定試驗(yàn)。根據(jù)IEC200

50、0-10月13日出版的CDV文件(20/442/CDV)額定電壓150kV(Um=170kV)至500kV(Um=525kV)擠包絕緣電纜極其附件試驗(yàn)方法以及全國電線電纜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出的標(biāo)委會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CSBTS/TC213-02-1999額定電壓220kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。在預(yù)鑒定試驗(yàn)中，對(duì)被試驗(yàn)的電纜系統(tǒng)中包括所有附件，施加16kV(1.7U0)長達(dá)一年時(shí)間，采用導(dǎo)體電流加熱的方式，將電纜導(dǎo)體溫度加熱至(9095)，加熱的方式應(yīng)使遠(yuǎn)離電纜附件處的電纜導(dǎo)體達(dá)到上述溫度，加熱時(shí)間8h，在每個(gè)加熱周期至少2h導(dǎo)體溫度達(dá)到上述溫度，接著至少16h的自然冷卻。在整個(gè)一年試驗(yàn)期內(nèi)，每天進(jìn)行一個(gè)周

51、期的熱循環(huán)。IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為180個(gè)熱循環(huán)，我國在第一次試驗(yàn)共進(jìn)行了365個(gè)熱循環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后，在電纜試樣上進(jìn)行雷電沖擊電壓試驗(yàn)，從完成熱循環(huán)電壓試驗(yàn)的電纜線路上切取三段電纜，分別代表了直埋敷設(shè)、管道敷設(shè)、空氣敷設(shè)三種敷設(shè)狀況的電纜試樣，進(jìn)行雷電沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)試樣導(dǎo)體溫度為9095，施加1050kV試驗(yàn)電壓，正、負(fù)極性各10次，試樣未擊穿。隨后對(duì)該試樣進(jìn)行沖擊裕度試驗(yàn)，分別施加1100kV、1200kV、1300kV、1400kV和1500kV試驗(yàn)電壓，正負(fù)極性各10次。十一、連續(xù)載流量 在給定電纜導(dǎo)體的工作溫度的情況下，利用電纜各損耗和各部分的熱阻大小，用計(jì)算的方法，所得出的載流量稱為

52、安全載流量。但在實(shí)際情況下，由于狀態(tài)的改變，如環(huán)境溫度，埋設(shè)深度，電纜密集程度等不同，都會(huì)影響載流量的大小，所以一般用修正系數(shù)來校正，或者根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)載流量進(jìn)行修正。連續(xù)載流量I可按下列公式計(jì)算。 I= 式中：=a高于環(huán)境溫度的導(dǎo)體溫升() 電纜導(dǎo)體的最高允許長期工作溫度（） a環(huán)境溫度（） Wc=I2·R每米電纜中每相導(dǎo)體損耗(W/m)； Wd每米電纜中每相介質(zhì)損耗(W/m)； I電纜允許連續(xù)工作電流(A)； R工作溫度下，每相電纜的交流有效電阻（/m）； T1、T2、T3、T4每米電纜的絕緣熱阻，襯墊熱阻、護(hù)層熱阻及外部熱阻（·m/W） n電纜芯數(shù)； 1、2電纜的護(hù)套

53、及鎧裝損耗系數(shù)。 交聯(lián)電纜的載流量，由于其長期工作溫度高達(dá)90，所以要比粘性油紙電纜高12級(jí)。十二、機(jī)械物理性能 絕緣和護(hù)套性能見表14。表14 絕緣和護(hù)套性能序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目單位絕緣護(hù)套PVC護(hù)套ST2PE護(hù)套ST31老化前及老化后機(jī)械性能試驗(yàn)a)抗張強(qiáng)度 最小b)斷裂伸長率 最大烘箱中老化后a)處理：溫度（±20） 持續(xù)溫度 持續(xù)時(shí)間b)抗張強(qiáng)度老化后 最小變化值 最大c)斷裂伸長率老化后數(shù)值 最小變化值 最大N/mm2%N/mm2%12.52001357±25±2512.5150100712.5±2515010300100103002絕緣的熱延伸試驗(yàn)a

54、)處理溫度載荷時(shí)間機(jī)械應(yīng)力負(fù)載下最大伸長率冷卻后最大永久伸長率minN/mm2%2001520175153絕緣的收縮試驗(yàn)溫度（±20）持續(xù)時(shí)間最大允許收縮h%13014第四節(jié) 交聯(lián)方法 交聯(lián)絕緣的品種雖多，但主要分為物理交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)兩大類。物理交聯(lián)也稱為輻照交聯(lián)一般適用于絕緣厚度較薄的低壓電纜。中高壓電纜一般采用過氧化物交聯(lián)即用化學(xué)方法將線性分子通過化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)起來，轉(zhuǎn)化為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。化學(xué)交聯(lián)一般可分為過氧化物交聯(lián)和硅烷接枝交聯(lián)兩種?；瘜W(xué)交聯(lián)方法比高能輻射交聯(lián)工藝簡單，操作安全，輻照交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)度約為70%，而化學(xué)交聯(lián)可達(dá)7090%。一、輻照交聯(lián) 1960年美國瑞侃公司(Rachem)就已開發(fā)了輻照交聯(lián)電藍(lán)。這種方法不要求加入交聯(lián)劑。 五十年