電力電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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-Z127/220kV11000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500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(hào)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)套在金屬套表面應(yīng)有電纜瀝青（或熟溶膠）防腐層。采用聚氟乙烯（PVC）材料做外批層，為了對(duì)外披層測(cè)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(duì)線芯結(jié)構(gòu)做如下選擇：取單線根數(shù)Z:217絞合層n：7標(biāo)稱截面積為1000設(shè)單線直徑為d；由得：取緊壓系數(shù)為0.88線芯直徑緊壓圓形線芯的結(jié)構(gòu)及外徑截面積一次緊壓線芯中心層/根mm第一層/根mm第二層/根mm第三層/根mm第四層/根mm100012.4362.43122.43182.43242.43第五層/根mm第六層/根mm外徑mm外徑縮小到/%302.43362.4336.4882.導(dǎo)體屏蔽層：3.絕緣層：4.絕緣屏蔽層：5.緩沖縱向阻水結(jié)構(gòu)：6.屏蔽層：7.鉛套8.外護(hù)層2.3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??；傳輸容量高；在允許過(guò)載倍數(shù)情況下可持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)。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2.4電纜的制造工藝圖及工藝要點(diǎn)退火軟化成品檢測(cè)擠外護(hù)套金屬屏蔽絕緣半導(dǎo)電層擠包交聯(lián)繞包和阻水結(jié)構(gòu)絞制緊壓導(dǎo)線拉制退火軟化成品檢測(cè)擠外護(hù)套金屬屏蔽絕緣半導(dǎo)電層擠包交聯(lián)繞包和阻水結(jié)構(gòu)絞制緊壓導(dǎo)線拉制制造工藝圖2.4.1拉線拉線過(guò)程中，拉的原單線應(yīng)有符合標(biāo)準(zhǔn)要求的形狀、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)陌踩禂?shù)，以保證拉制過(guò)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(duì)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(zhǎng)度。對(duì)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(zhǎng)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(pán)放線盤(pán)與空收線盤(pán)，將放線盤(pán)裝入放線架后，初步調(diào)整放線張力，對(duì)放線機(jī)進(jìn)行仔細(xì)檢查線盤(pán)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(guò)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(pán)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(zhǎng)度，要求符合規(guī)定要求。在正常生產(chǎn)中要注意放線盤(pán)與收線盤(pán)上的繞線數(shù)量，更換線盤(pán)。如果發(fā)生斷線所引起的絞制品缺股超過(guò)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(chǎng)地齊整，線盤(pán)的充足情況以及設(shè)備旋轉(zhuǎn)部分旁邊是否有人通過(guò)等都需在開(kāi)車運(yùn)行時(shí)加以注意，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(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，經(jīng)常保持設(shè)備的潤(rùn)滑與清潔以及生產(chǎn)場(chǎng)地的整潔。2.4.3絕緣層及護(hù)套擠出成型由于電纜絕緣和護(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(duì)原料處理的基本要求有：（1）除去材料中過(guò)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(guò)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(guò)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统霈F(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(zhǎng)的長(zhǎng)徑比，并根據(jù)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(duì)于一定規(guī)格的擠出機(jī)都有一定的生產(chǎn)范圍，選擇擠出機(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：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(kāi)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。2.4.4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)際生產(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(lái)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(guò)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(duì)較大，傳輸容量有所提高，但是集膚效應(yīng)因數(shù)相對(duì)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)過(guò)程中由于水分浸入交聯(lián)聚乙烯絕緣