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低(dī)壓架空絕緣電纜選型的探討(tǎo)
點擊次數：2215 更新(xīn)時(shí)間(jiān)：2008-03-12
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目前低(dī)壓電網改造工程已經啓動，低(dī)壓架空絕緣電纜可選用王種電纜料，選擇哪一(yī)種好(hǎo)(hǎo)，看法不一(yī)。針對這(zhè)種情況，從穩定提高電網工程質量，使之經得起曆史考驗原則出發，通過總結長期研究經驗，進行經濟技術綜合分(fēn)析，提出在低(dī)壓架空絕緣電纜中選用的聚乙烯如(rú)果不交聯還不如(rú)選用耐候型聚氯乙烯好(hǎo)(hǎo)的結論。 引言 1kV及以下(xià)架空絕緣電纜用電纜料一(yī)般有三種：耐侯型聚氯乙烯、聚乙烯、交聯聚乙烯。選用哪種電纜合适，是當今電網改造和建設中值得研究的問題。這(zhè)三種電纜料，如(rú)果單純從技術性能(néng)看，*者當屬交聯聚乙烯，其次是耐候型聚氯乙烯，再次是聚乙烯。由于交聯聚乙烯價格太高，它隻能(néng)用在特殊要求場(chǎng)合，所以，zui常用的場(chǎng)合應耐候型聚氯乙烯。如(rú)果用普通型（非交聯）聚乙烯還不如(rú)采用耐候型聚氯乙烯，對于這(zhè)種認識形成的緣由，我想先回顧親身(shēn)研制經曆再進行經濟技術綜合分(fēn)析，本着實事(shì)求是認真負責的态度與同行們進行討(tǎo)論。2低(dī)壓電網絕緣化(huà)的曆史回顧2.1國外早期開發情況 日本是在1961年開始開發架空絕緣電纜的，據1976年日本九家電力公司統計，低(dī)壓架空絕緣線纜已敷設 101800 km，電網絕緣化(huà)率達到76％。低(dī)壓架空電纜料多采用耐候型聚氯乙烯（OW型），也(yě)有采用聚乙烯的，但(dàn)多是交聯聚乙烯。 美國在1971年就(jiù)制定了(le)70℃～90℃600 V的架空絕緣線纜國家标準，低(dī)壓網多數使用耐候型聚氯乙烯電纜。 瑞典、法國、芬蘭、德國等歐洲發達國家早在60年代初就(jiù)開始研究生(shēng)産架空絕緣電纜，并且在金(jīn)具研究方面積累了(le)豐富經驗，使組裝件逐漸系列化(huà)。對我國架空絕緣電纜的金(jīn)具開發起到了(le)重要借鑒作(zuò)用。2.2國内低(dī)壓架空絕緣電纜的開發 遼甯沈陽地區對低(dī)壓架空絕緣電纜的開發在全國是比較早的。1983年我随同沈陽市(shì)科委組織的技術考察團去日本考察，在日本城鄉看到電網絕緣化(huà)程度很高，低(dī)壓電網見不到裸電線，多半是黑色耐候型聚氯乙烯絕緣電纜。日本專家說(shuō)，在低(dī)壓架空絕緣電纜中，聚乙烯如(rú)果不交聯還是耐候型聚氯乙烯電纜好(hǎo)(hǎo)。我們到日本吉野川電線株式會社聚氯乙烯絕緣電纜料生(shēng)産車間(jiān)參觀，我特意帶回電纜料樣品回國。經剖析後，會同哈爾濱電工學院及撫順塑料一(yī)廠等三家聯合研制。用近兩年時(shí)間(jiān)于1986年研制成功。由撫順塑料一(yī)廠生(shēng)産耐候型聚氯乙烯電纜料，沈陽電線廠生(shēng)産架空聚氯乙烯絕緣電纜，經省級鑒定認為(wèi)達到了(le)同類産品水平（日本JIS3340－1980（OW）型，德國 DIN47720－1970NFYW型）。從1986年開始，沈陽電業局及遼甯省城鄉低(dī)壓電網開始大量敷設耐候型聚氯乙烯絕緣架空電纜，為(wèi)我國電網絕緣化(huà)工作(zuò)起到了(le)垂範作(zuò)用。與此同時(shí)，這(zhè)項工作(zuò)也(yě)受到東北電管局、省農(nóng)電局領導及有關(guān)同志的重視(shì)，積極在低(dī)壓網推廣應用耐候型聚氯乙烯絕緣線纜。所以遼甯是全國較早開發較多應用架空聚氯乙烯絕緣電纜省份之一(yī)。到了(le)80年代末，全國電線電纜行業形成了(le)架空絕緣電纜生(shēng)産熱。上(shàng)海電纜研究所于1990年參考各地企業标準，編寫了(le)國家标準GB12527－90。根據實踐，作(zuò)者先後在1986年和1988年的《電線電纜》雜志上(shàng)發表論文，重點闡述了(le)耐候型聚氯乙烯絕緣架空電纜的研制與應用情況。 1986年～1998年12年期間(jiān)低(dī)壓架空絕緣電纜技術雖然逐步成熟并推向全國，但(dàn)由于在重發電輕用電思想指導下(xià)，電力資金(jīn)很少用到電網改造上(shàng)，電網絕緣化(huà)水平仍然很低(dī)，電網改造工作(zuò)任重而道遠(yuǎn)。1998年夏秋之交，國家才把電力資金(jīn)使用重點轉移到電網改造和建設上(shàng)，從而迎來(lái)了(le)電網改造工程和建設的巨大發展，牽動了(le)電線電纜行業等相關(guān)配套行業的大發展，積累了(le)十多年制造低(dī)壓架空絕緣電纜經驗和能(néng)力的各生(shēng)産企業得以有用武之地。3低(dī)壓架空絕緣電纜目前應耐侯型聚氯乙烯絕緣 三種低(dī)壓架空絕緣電纜料從經濟技術全面分(fēn)析來(lái)看，交聯聚乙烯在目前經濟條件不十分(fēn)寬裕情況下(xià)，用在特别重要場(chǎng)合比較合适。關(guān)于其它兩種電纜料：耐候型聚氯乙烯和聚乙烯，建議(yì)目前應耐候型聚氯乙烯絕緣電纜料，其主要理(lǐ)由如(rú)下(xià)。3.1耐侯型聚氯乙烯絕緣電線電纜已有30年架空運行的曆史 架空絕緣電纜與其它電纜電纜相比zui突出的特點是耐大氣老化(huà)，這(zhè)一(yī)點是一(yī)般電線電纜不具備的。大氣老化(huà)因素很苛刻，zui主要因素是太陽光紫外線，其它因素有雨、雪、冰雹、風(fēng)沙、高溫、低(dī)溫、煙(yān)霧、鳥糞、化(huà)學物質、樹幹枝葉摩擦、風(fēng)力搖擺等機械外力。長期暴露在太陽光下(xià)，紫外線對高分(fēn)子(zǐ)材料破壞力很強，易出現(xiàn)分(fēn)子(zǐ)鏈斷開、表面變色和龜裂等現(xiàn)象。如(rú)不采取有效措施，高分(fēn)子(zǐ)材料是很難抵抗大氣因素常年累月(yuè)(yuè)侵襲破壞的。 耐大氣老化(huà)性能(néng)如(rú)何，除了(le)實驗室内人(rén)工氣候老化(huà)試驗外，zui有信服力的是長期架空敷設運行實踐驗證。在我國隻有耐候型聚氯乙烯絕緣電纜架空敷設曆史zui長，并且沒有發現(xiàn)變色和龜裂現(xiàn)象，所以可放(fàng)心使用。 機械工業部上(shàng)海電纜研究所李養珠工程師早在60年代就(jiù)從事(shì)電線電纜大氣老化(huà)性能(néng)試驗研究工作(zuò)。她于1968年在哈爾濱太陽島、齊齊哈爾市(shì)和海南(nán)島等具有代表性地方，把各種顔色的聚氯乙烯絕緣電線電纜敷設在太陽光下(xià)，并一(yī)直定期觀察測試，發現(xiàn)黑色聚氯乙烯絕緣電線耐候性，沒有變色龜裂，敷設16年後的1984年，她編寫了(le)一(yī)份極有價值的“橡塑布電線定點運行試驗研究報(bào)告"，并在《電線電纜》雜志上(shàng)發表，為(wèi)我國架空絕緣電纜正确選擇材料提供了(le)十分(fēn)重要的實踐根據。我們所從事(shì)的架空絕緣電纜的研究工作(zuò)是在上(shàng)述的試驗研究工作(zuò)成果的啓發下(xià)進行的，特别是通過1983年去*考察後了(le)解到日本OW型耐候型聚氯乙烯絕緣電纜的實際應用情況，使我們對耐候型聚氯乙烯絕緣電纜更增強了(le)信心。我們在過去所開發的耐候型聚氯乙烯電纜料在配方上(shàng)做了(le)兩點重大改進，都是針對提高耐大氣老化(huà)性能(néng)而采取的，比文獻到中所述的聚氯乙烯絕緣電線電纜耐大氣老化(huà)性能(néng)更好(hǎo)(hǎo)。這(zhè)種性能(néng)的提高标志着時(shí)代在進步。 撫順塑料一(yī)廠自1986年以來(lái)，已累計生(shēng)産耐候型聚氯乙烯絕緣電纜料18000t，用戶遍及東北、華北。其中包括黑龍江省zui北部邊境地區、青島沿海地帶、山西(xī)内陸等多風(fēng)沙地區。通過十多年使用實踐證明從未發生(shēng)老化(huà)變色龜裂等質量問題。 聚乙烯存在着環境應力開裂問題，這(zhè)是因為(wèi)聚乙烯存在内應力，會随着使用環境條件變化(huà)而産生(shēng)開裂現(xiàn)象。當采用熔融指數為(wèi)2.0的聚乙烯作(zuò)電纜護套時(shí)，在電纜彎曲半徑較小，并接觸到一(yī)些(xiē)諸如(rú)洗滌劑、化(huà)學試劑、肥皂水等化(huà)學物質時(shí)，常會使護套發生(shēng)開裂。為(wèi)改善聚乙烯耐環境應力開裂性能(néng)，應采用熔融指數O.3以下(xià)，分(fēn)子(zǐ)量分(fēn)布不太寬的中密度聚乙烯。聚乙烯還有一(yī)個(gè)特點：在擠出時(shí)，熔融指數越大越易擠出，工藝溫度寬，但(dàn)不耐環境應力開裂；相反，熔融指數越小越不好(hǎo)(hǎo)擠出，表面易粗糙，但(dàn)耐環境應力開裂性能(néng)優。所以，在選料時(shí)一(yī)定要嚴格按标準選用熔融指數小的聚乙烯，不能(néng)為(wèi)了(le)順利擠出而選用熔融指數偏大的聚乙烯料，萬一(yī)聚乙烯絕緣架空電纜表面出現(xiàn)環境應力開裂現(xiàn)象，将會嚴重損壞電網工程質量，影響極壞。 交聯聚乙烯耐大氣老化(huà)性能(néng)好(hǎo)(hǎo)。這(zhè)是由于它的分(fēn)子(zǐ)結構所決定的。由于交聯過程把聚乙烯分(fēn)子(zǐ)的線性狀态通過交聯劑搭橋變成了(le)網狀結構，大分(fēn)子(zǐ)鏈間(jiān)上(shàng)下(xià)左右緊密聯結在一(yī)起，增強了(le)抵抗外力破壞的能(néng)力，再加上(shàng)光屏蔽劑和抗氧劑等作(zuò)用，我們就(jiù)不再擔心交聯聚乙烯耐大氣老化(huà)能(néng)力。 有人(rén)認為(wèi)中高壓電纜用交聯聚乙烯，那麽低(dī)壓電纜用聚乙烯，這(zhè)種認識是不妥的。因為(wèi)高壓電纜用的聚乙烯是交聯聚乙烯，與聚乙烯有本質區别。聚乙烯除了(le)存在耐環境應力開裂問題外，還存在不可忽視(shì)的機械強度低(dī)、軟化(huà)溫度低(dī)、受熱易變形、阻燃性能(néng)不好(hǎo)(hǎo)等問題。3.2聚氯乙烯比聚乙烯柔軟、機械強度高、耐磨性好(hǎo)(hǎo) 低(dī)壓電線電纜絕緣設計原則主要考慮絕緣的機械性能(néng)。我們所研究的對象是低(dī)壓電網用電線電纜，機械性能(néng)好(hǎo)(hǎo)壞應是絕緣料性能(néng)的重點。然而聚氯乙烯比聚乙烯柔軟、機械強度高、耐磨性好(hǎo)(hǎo)，從這(zhè)點出發應聚氯乙烯。GB12527－90标準中規定，聚氯乙烯張強度為(wèi)12.5MPa。撫順塑料一(yī)廠聚氯乙烯電纜料抗張強度實測值達到20 MPa左右。聚乙烯抗張強度在标準中規定10MPa，低(dī)于聚氯乙烯，實測值隻有14MPa左右，比聚氯乙烯實測值低(dī)很多。在實際使用中電工都有明顯感覺。在架設線路(lù)中．電纜在地上(shàng)托時(shí)，聚氯乙烯電纜不易被托破和起毛，而聚乙烯則相反，容易被托破和起毛。在與金(jīn)具接觸承受壓力以及樹幹枝葉接觸摩擦時(shí)，聚氯乙烯由于機械強度高而不易被壓壞和磨壞。平時(shí)我們用指甲在聚氯乙烯電纜表面不易劃出溝痕，而聚乙烯由于強度低(dī)，很容易用指甲劃出溝痕，這(zhè)足以說(shuō)明聚乙烯機械強度低(dī)。3.3聚氯乙烯比聚乙烯阻燃性能(néng)好(hǎo)(hǎo) 聚氯乙烯燃燒時(shí)去掉火(huǒ)源後很快(kuài)會自熄，而聚乙烯則不能(néng)，會繼續燃燒下(xià)去，這(zhè)是因為(wèi)聚氯乙烯分(fēn)子(zǐ)中含有鹵族氯原子(zǐ)，所以能(néng)阻燃。據介紹東北某一(yī)農(nóng)村(cūn)低(dī)壓電網不慎起火(huǒ)。火(huǒ)源撲滅後，絕緣電纜卻繼續漫延燃燒，燒壞了(le)不少塑料大棚，引起了(le)民(mín)事(shì)糾紛，經查絕緣電纜材料是聚乙烯。在聚乙烯中加阻燃劑是有一(yī)定難度的：一(yī)是提高成本，二是相容性差，降低(dī)絕緣性能(néng)。在GB12527－90标準中隻對阻燃性能(néng)好(hǎo)(hǎo)的聚氯乙烯絕緣電纜規定了(le)不延燃性要求，而對另兩種阻燃性能(néng)不好(hǎo)(hǎo)的電纜（聚乙烯、交聯聚乙烯）沒有此項要求。這(zhè)一(yī)點在修訂标準時(shí)應予以考慮。3.4聚氯乙烯比聚乙烯軟化(huà)溫度不，過教能(néng)力強 聚氯乙烯軟化(huà)溫度：160℃～180℃，過載能(néng)力比聚乙烯要強很多，聚乙烯軟化(huà)溫度：110℃～125℃。當電路(lù)過載時(shí)溫度上(shàng)升，聚乙烯首先軟化(huà)變形，導緻絕緣破壞，特别是在與金(jīn)具接觸以及其它受到壓力的地方更容易蠕變而發生(shēng)事(shì)故。3.5關(guān)于絕緣性能(néng) 聚乙烯用到10kV以上(shàng)中高壓電纜中可更大發揮絕緣性能(néng)好(hǎo)(hǎo)的優點，而在1kV及以下(xià)低(dī)壓電線電纜中聚氯乙烯絕緣能(néng)力是足夠的，國内外1kV及以下(xià)低(dī)壓電線電纜絕緣材料除橡皮外絕大多數是聚氯乙烯，而聚乙烯多用于通信電纜和中高壓電纜。3.6關(guān)于耐水性能(néng) 從塑料材料總體(tǐ)看，耐水性能(néng)（即不吸水性）都很好(hǎo)(hǎo)。但(dàn)塑料分(fēn)類中聚乙烯耐水性是的。聚氯乙烯耐水性能(néng)雖然很好(hǎo)(hǎo)，但(dàn)相比之下(xià)，不如(rú)聚乙烯。然而在幾百伏的低(dī)壓電網中聚氯乙烯的耐水性是足夠的。這(zhè)是因為(wèi)低(dī)壓架空絕緣電纜使用在空中，接觸水的機會不多，就(jiù)連經常接觸潮濕和水的農(nóng)用理(lǐ)地電纜（JB2171－85标準NLVV型）系列中都有聚氯乙烯絕緣電纜。難道用于低(dī)壓架空的絕緣電纜還能(néng)懷疑聚氯乙烯絕緣的耐水性能(néng)嗎(ma)？3.7關(guān)于耐低(dī)溫性能(néng) 聚乙烯的耐低(dī)溫能(néng)力好(hǎo)(hǎo)于聚氯乙烯。但(dàn)耐候型聚乙烯絕緣電纜在實際使用十多年過程中被證明能(néng)适應我國低(dī)溫地區環境，在黑龍江省邊境地區使用多年，很受歡迎，據反映從未發生(shēng)低(dī)溫脆裂現(xiàn)象。這(zhè)是因為(wèi)耐候型聚氯乙烯配方設計中已考慮到低(dī)溫問題。采取技術措施後，它已不同于一(yī)般聚氯乙烯，而是經過外增塑改性的聚氯乙烯，所以能(néng)夠适應我國北方低(dī)溫環境需要，北方多年敷設實踐也(yě)充分(fēn)證明了(le)這(zhè)一(yī)點。3.8關(guān)于電纜料價格分(fēn)析 生(shēng)産電纜企業選購(gòu)電纜料以重量計價進廠，而賣出電纜是以長度計價出廠，所以評價不同電纜料價格應該采用體(tǐ)積價格法進行比較才有可比性。所謂體(tǐ)積價格就(jiù)是用電纜料的重量價格乘以其密度之積，乘積低(dī)者，說(shuō)明電纜料體(tǐ)積價格低(dī)。按上(shàng)述方法計算(suàn)出的目前市(shì)場(chǎng)兩種電纜料體(tǐ)積價格相近。3.9對于低(dī)壓電網，聚氯乙烯的絕緣能(néng)力是足夠的 應該指出1kV及以下(xià)電網聚氯乙烯絕緣能(néng)力是足夠的。自50年代塑料線被逐步普及推廣以來(lái)，日常用電線除了(le)橡皮線外幾乎都是聚氯乙烯電線，國内外行業專家對低(dī)壓電纜選擇絕緣材料時(shí)從未懷疑過聚氯乙烯的絕緣能(néng)力。因為(wèi)10kV以上(shàng)中高壓架空電纜采用的是交聯聚乙烯絕緣而要求低(dī)壓電網一(yī)定要用聚乙烯絕緣是缺乏全面分(fēn)析的。4結論 （1）低(dī)壓架空聚氯乙烯絕緣電纜通過理(lǐ)論分(fēn)析和30多年長期敷設實踐證明，具有耐大氣老化(huà)性能(néng)好(hǎo)(hǎo)、機械強度高、耐托、耐磨、阻燃性好(hǎo)(hǎo)等優點，絕緣能(néng)力及耐水性能(néng)等都能(néng)滿足低(dī)壓電網要求。因此，應成為(wèi)低(dī)壓電網改造用産品。 （2）低(dī)壓架空交聯聚乙烯絕緣電纜具有優異的絕緣性能(néng)、機械性能(néng)、耐熱不變形性能(néng)。但(dàn)由于價格高，建議(yì)在當前經濟條件下(xià)，用在特殊要求場(chǎng)合下(xià)較為(wèi)合适。 （3）低(dī)壓架空聚乙烯絕緣電纜雖然具有優異的絕緣性能(néng)，但(dàn)機械性能(néng)低(dī)、阻燃性能(néng)不好(hǎo)(hǎo)、耐熱性差，特别是在耐環境應力開裂方面還缺乏更長時(shí)間(jiān)架空敷設考驗和經驗積累，建議(yì)應長期敷設試驗研究後再考慮大面積推廣。在目前看來(lái)，選用聚乙烯如(rú)果不交聯還不如(rú)選用耐候型聚氯乙烯好(hǎo)(hǎo)。 | |||
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