220kV交联聚乙烯绝缘电力电缆的研制.pdf
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1、 2 2 0 k V 交联聚乙烯绝缘 电力 电缆的研制 郑州电缆( 集团) 股份有限公司 陈光高 王建军 蔡信成 张 乒 一 丁 M 2 (7 摘 要 介 绍 了 220 k V 交 联 聚 乙 烯 绝 缘 电 力 电 蜕 的 结 构 设 计 ,技术指标的确定, 以友产点 。 , 温度 高、 电气性 能优 良、 传 输 容 量 大 、 结 掏简 单、 安 装敷 设方便 , 广泛 受到 用户 的欢迎 。我 国 3 5 k V 及以下 电压 等级 的交联电缆 已经 基本 取代 油浸 纸绝 缘 电力电 缆 , 1 1 O k V 交 联 电缆 已大量使用 , 2 2 0 k V交联电缆也已批量 投运
2、行。为了满足蓬勃发展的电力工业和 城 市 电 网 改造 对 2 2 0 k V 交 联 电 缆 的需 要 , 挡住该类产品的进 口, 郑州 电缆( 集团) 股份 有 限公 司于 1 9 9 2年分 别 从 芬兰 NOK I A 公 司和 瑞士 HAE F E I Y 公 司引进 了 V C V 高压 交联 电缆 生 产 设 备 和 3 5 0 k V、 4 2 0 0 k VA 的 局放畏 试 系统 , 建立了高 8 5 4 m 的立式交 联塔、 高压试验室和局部放电试验室, 自制了 6 3 O框 式 绞线 机 、 6 O盘金 属 屏 蔽机 , 再加 上 原 有 的 连 续 压 铅 机 、 压
3、 铝 机 、 1 7 5挤 出 机 、 2 0 0挤 出机 与之 配套 , 已形成 了比较 完 整 的 2 2 0 k V 交联 电缆生 产 线 。 这项 高 压 交联 电 缆技 术 改 造 工程 于 1 9 9 4年底竣工后 , 1 9 9 5年成 功地试制出 l 1 0 k V 交 联 电缆 , 并通 过 了 电 力 部 和机 械 部 组 织的 技术鉴 定 , 产 品已在北京 、 安 阳等地投入 批量 使用 。 在此基 础上 , 我 们又成 功地试制 出 我 国第 一根 2 2 0 k V 交 联 聚乙 烯绝缘 电力 电 缆 , 并 已于 l 9 9 6年 1 2月通 过 了机械 工业 部
4、 和 电力 工业部 两部 组织 的技 术鉴定 。现 就试 制 2 2 0 k V 交联 电缆 的情 况介 绍于后 。 试制产 品基本情 况 t 1 )产 品名称 : 额 定 电压 2 2 0 k V 交联 聚 、 ( 2 )型 号规 格 : Y J Q0 2 2 2 0 1 8 们 。 ( 3 ) 产 品执 行标 准 : Q Z L 8 1 1 9 9 6 额 定 电压 2 2 0 k V 交联 聚 乙烯绝 缘 电力 电缆 。 ( 4 )电缆结 构 : 示 意图见 图 1 。 圈 l Y J Qo z 2 2 o 1 8 0 0交联电缆结构示意 图 试制中的技术问题 及解决的方法 1 产品标准
5、及主要技术指标确定 由于 国 内 尚无 2 2 0 k V 交 联 电缆 产 品 , 也无 相 应 的 国 家 标 准 , 我 们 参 照 l l O k V 交 联 电缆 的 国家标 准 GB l 1 0 l 7和 I E C 8 4 0以 及瑞典标准 S S 4 2 4 l 4 l 7 : l 9 8 8 额定电压 1 2 k V4 2 0 k V 交联 聚乙 烯绝 缘塑料 护套 电力 电缆试验方法 , 制定了企业标准 Q z i 8 1 1 9 9 6 , 作为产品试制的依据。其中: 产品结 构受 式主 要参照 G B 1 1 0 1 7 ; 试验 项 目和 技术 指标 参 照 GB 1
6、 1 0 1 7 、 E C 8 4 0和 S S 4 2 4 1 4 l 7 。考虑 到 我公 司采用 VC V 立式 交联 生产 1 3 l 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 工 艺 , 绝 缘层 厚度 不 易偏心 的特 点 , 将绝 缘 层 偏心 度 ( 一t ) t 由 I E C 8 4 0规 定 的 不 大 于 0 1 5f i l m 提 高 到不大 于 0 1 0mm。 2 绝 缘厚 度 t 的 确定 按照 典 型 的平 均 场强 分 布 , 分 别 计 算 出 工频 场 强 和 冲击 场 强下 的绝缘 厚 度 , 然 后取
7、 其较太值。 ( 1 )按 冲击 场强 计算 绝缘厚 度 作为纵 向阻水层, 其阻水效果良好, 完全能达 到纵 向阻水 的规 定 。 根据 交联 电缆 热 膨 胀量 计 量 , 交联 料 的 线 胀 率 为 : = ( 1 ) 一 1 ( 3 ) 绝 缘径 向膨胀 量 为 : 一 ! + 尝 军 孚 (y r 一 。 一 一 ( 1 )式 中 一 交 联 料 的体 胀 卢: 式 中 B l l 基 本 冲 击 绝 缘 水 平 。 按 S S 1 0 - ” C 4 2 4 1 4 1 7和 GB 9 3 2 6的 规 定 , 取 B I I 一1 0 5 0 k V K 温度 系数 , 取 K
8、 一 1 2 Kz 老化 系数 , 取 Kz = 1 1 0 Ka 裕度 系数 , 取 Ka 一 1 1 0 E 交联 聚乙烯 绝缘 最 小 冲击击 穿强度 , 取为 6 0 k V mm 一 曼 : 兰 ! : : 一 “ 6 0 2 6 4 7 、 ( mm) ( 2 )按 工频场 强计算 绝缘 厚度 f 一 旦 ( 2 ) 式 中 , 电缆 设 计 用 导 体 之 间 额 定 电 压 , U一 2 2 0 k V K 温 度 系数 , 取 K =1 1 0 K 老 化系数 取 K : =4 0 K 裕 度系数 取 K 。 一1 1 0 交 联 聚 乙烯 绝 缘 景小 工 频 击 穿强度
9、取 E =2 5 k V mm ( 2 2 O _ 了 ) 1 1 0 1 1 1 一一 一 2 4 5 9( ram) 根据 以上结果, 取较大值并对其取整 故 取 一 2 7 0 mm。 3 缓冲 层和纵 向阻水 层结确 定 此前 经 对 1 1 0 k V 交 联 电缆 试 制验 证 , 铅套 电缆用 两层 0 6 i l l r l l 厚 的半 导 电阻 水带 l 4 丁 交 联 聚 乙 烯 绝 缘 的 平 均 温 升 , 取 T一5 0 C f 绝缘 径 向膨 胀量 , mm 、R 分 别 为导体 半径 和绝缘 屏蔽 半 径 。R L =1 7 1 1 mm, R 2 4 6 85
10、mm 由此 将各参数数值代式( 3 ) ( 4 ) 得: 一 0 01 6 At 一 0 6 7mm 试 验证 明 , 两 层 0 6 mm 厚 的半 导 电 阻 水 带 在 一 定 压 力 作 用 下 厚 度 可 压 缩 0 4 mm, 加 之铅套 与阻 水 带 之间 有一 定 的 问隙 , 在 电缆受 热膨胀 过程 中能起到较 好 的缓 冲作 用 。所 以我们 采 用 两层 0 6 mm 厚 的半 导电 阻 水带 作 为铅 套 电缆 的纵 向 阻水 层 , 同 时也 作为 缓 冲层 。 4 主要工 艺措 施 1 9 9 ,5年 , 我 们 研 制 的 Y J Q0 2 2 2 0 1 3
11、0 0交 联 电缆 在 通过 9 5 0 k V 正 负极 性 各 1 0 次 冲击 电 压试 验后 , 再进 行 工 频电 压 试验 时 电缆 主绝缘 发生 击穿 。电缆 击穿 的原 因有两 个方 面 : 一 是外 部条件 对 电缆造成 的损 害 如 电缆 导体进 水 、 受 到严 重弯 曲 、 冲击试验 过程 中多 次承受 截渡 等 ; 二 是 电缆本体 存在 缺陷 , 如 导体 屏 蔽层 的 外 表面 不平 整 或 焦 烧 , 绝 缘 层中存在热应力 、 杂质等。 针对电缆本体可能 存在 的缺 陷 在 这次试 制过 程 中 , 我们 在工艺 上重 点采 取 了以下几 项措施 : 维普资讯
12、 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 ( 1 )针对 导 体 屏蔽 在 交联 过程 中嵌入 导 体 单 线 间 隙而 造 成 的 表面 不平 整 问题 , 改 进 了 紧压 导体 用拉 模 的 L 型 和 尺 寸 , 对各 层 单 线 的根 数和 直 径 进 行 了认 真 的推 敲和 计算 , 使 各 层 单线 尤 其 是 外 层单 线 排 列 紧密 、 表 面 光 滑, 而 且 按 照标 准要 求 在 导体 外面 绕 包 了 一 层半 导 电尼 龙带 。 这样 , 导体 屏蔽就 不会 进 入单 线 间隙 中, 解决 了导 体屏蔽 外表 面呈“ 齿 轮
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