关于1kV级五芯电力电缆开发的意见.pdf

2 0 0 O年 第 6期 N o6 200 0 电 线电 缆 E e c t r i c W i r e Ca b l e 2 0 0 0年1 2月 De c ， 2 0 0 0 关 于 1 k V 级 五 芯 电力 电缆 开 发 的意 见 王 卜 斗 墼 l (沈 阳 电 缆 厂 +辽 宁 沈 阳 1 1 o 0 2 5 f 摘 要 ： 综连 目前 国 内 生产 1 k V 五 芯 电力 电缆 的概 观 介 绍 了 国外 的生 产设 备 和 5 - 艺 ， 井 对铜 ， 1 k V 盖 谁 镶 州 关 键 词 ：缎 L至 芯 电 力 电 境 ；系 列 和 结 构 ；设 备 和 工 艺 ；经 l存 分 析仆 中 图 分 类 号 ：T婀 2 4 7 1 文献标 识 码 ： A 文章 编号 ： 3 1 1 3 9 2 ( 2 0 0 0 ) 0 6 0 0 l _ 0 4 I de a s o i l t he de v e l opmen t of l kV cl a s s 5- c o r p owe r c a bl e ZH U Ba 0 z ong ( Sh e n y a n g Ca b l e W o r ks ，S h e n y a n g 1 1 0 0 2 5，Li a o n i n g Pr o v i n c e) Ab s l r a c 1 Th e c u r r e n t s t a t us o f t h e d o me s t i c p r o d uc t i o n of l k V c l a s s 5 - c o r e p o we r c a b l e s i s o u t l i n e d a n d t h e f o r e i g n ma n u f a c t u r i n g e q u i p m e n t a n d p r o c e s s a r e p r e s e nt e dFi n a l l ya n e c 0 一 n 0 m c a na l y s i s i s m a d e o n t h e a p p l i c a t i o n o f c o p p e r ， a l u mi n i u n 、a n d s t e e l a 5 t h e p r o t e c t i v e s h e a t h of 1 k V c l a s s 5 - c o r e po we r c a bl e K e y wo r d s：1 k V c l a s s 5 - c o r e p o w e r c a bl e：s e r i e s a n d c o ns t r u c t i o n；e q u i p me n t a nd pr o c e s s ； e c o no m i c a n a l y s i s 1前言 我 国 电 线 电缆 行 业 经 过 近 几 年 的 高 速 发 展 ， 已 形 成 了相 当 大 的 规 模 ， 生 产 能 力 已 大 大 地 超 过 需 求 。 目前 国 家 正 处 在 增 大 电 网容 量 、 城 陶农 网进 行技 术 改造 、 对 电线 电缆 的新 发 展 又 给 出 了一 个 机 遇 。 从 目前 两 个 电 网 改 造 中 可 以看 出 ， 目前 农村 用 电 量 为 2 2 0 0多 亿 k w h， 占用 电 总 量 约 2 0 1 。 城 市 电 网 居 民 用 电 量 仅 占 1 0 ， 而 发 达 国 家 居 民 生 活 用 电 占 3 0 。差 距 是 很 大 的 。 这 是 由 于 电 网 薄 弱 ， 配 电能 力 不 足 电 网 的线 损 率 太 高 ， 进 户 线 截 面 太 小 等 原 因 所 致 有 的 地 区 是 国 家 有 电而 居 民却 用 不 上 。 为 了达 到安 全 、 优 质 、 高 教 、 低 耗 输 电 ， 这 次改 造 中规 定 ： 1 0 k V 供 电线 路半 径 不超 过 收稿 日期 l 9 9 9 1 2 1 7 作 者 简 介 ： 朱 宝 宗 ( 1 9 3 1 一 ) ， 男 ， 山东 青 岛人 ， 高 级 工程 师 ， 原 洗 阳电 缆 厂 ( 南 区 ) 总 工 程 师 1 5 k m ， 低 压 供 电线 路 半 径 不 超 过 0 5 k m， 城 市 和 农村 都 达 到 一 户 一 表 。 因 此 ， 国家 电 力 公 司 于 1 9 9 8年 中期 研 究 决 定 ， 各 电 力 公 司 必 须 保 证 不 少 于 6 0 的 自有 资 金 用 于 电 网 建 设 和 改 造 ， 国 家 在 电 网改 造 中也 投 入 了 近 2 5 0 0 亿 元 。通 过 电 网改 造 在 两 年 内 使 居 民用 电量 再 增 加 1 0 。 1 9 9 8年 中分 三 批 安 排 了 1 0 5个 城 网 的 建 设 和 改 造 项 目 。这 样 仅 城 网改 造 用 电量将增大 一倍 。 1 k V 电力 电缆 和绝 缘架空 电 缆 也 将 成 倍 的 增 长 。 另 一 方 面 ， 最 近 几 年 受 东 南 亚 金 融 危 机 的影 响 ， 国 家 为 了 拉 动 经 济 的 增 长 ， 对 房 地 产 的建 设 和 经 营 投 入 了 大 量 的 资 金 。 这 对 1 k V 电力 电缆 的需 求 又是 一 个 新 的 经 济增 长 点 。 本 人 看 了 近 几 年 的 电 线 电缆 杂 志 ， 对 五 芯 1 k V 电 力 电 缆 的 设 计 和 制 造 有 了 点 认 识 ， 想 结 台 电 网 改 造 ， 对 1 k V 电 力 电 缆 特 别 是 五 芯 电 缆 的 分 类 和 用 途 提 供 一 些 意 见 ， 不 当 处 请 指 正 。 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 2 0 0 0年 第 6期 N o 6 2 0 O 电 线电缆 El e c t r i c W i r e Ca b l e 2 0 0 0年 1 2月 De c， 2 000 2五 芯 1 k V 电 力 电缆 的 系列 和 结构 电 力 电 缆 目前 仍 采 用 国 家 标 准 ， 并 参 照 I E C 6 【 ) 2 9 7等 标 准 ， 这 是 我 们 生 产 的依 据 ， 其 使 用 要 求 应 满 足 电 力 部 门 的有 关 规 范 。 目前 我 国 电 力 部 门 为 使 传统 的 低 压 供 电 制 式 与 国 际 低 压 供 电 制 式 接 轨 ， 已将 国 家 标 准 供 电设 计 规 范 与 I EC 规 定 等 同起 来 了 按 I EC 的 规 定 低 压 供 电 制 式 ( 亦 称 低 压 供 电 系 统 的 接 地 制 式 ) 共 有 五 种 ， 即 TN C， TN S， TN C S TT 和 I T 等 。TN C 即 过 去 的 三 相 四 线 制 F N S等 属 三 相 五 线 制 按 TN S 制式 规 定 ： 保 护 线 P E 和 中 性 线 N 在 变 压 器 的低 压 侧 出 线 时 就 分 开 来 了 。 因 此 需 要 五 根 线 芯 向 负 载 端 供 电 这 除 了 投 资 稍 高 外 ， 其 线 路 质 量 和 安 全 性 比 TN C 高 多 了 ， 正 常 时 P E 线 不 通 过 电 流 ， N 线 通 过 不 平 衡 电 流 和 谐 波 电流 ， 它 是 电 气 工 作 回 路 的 通 道 因 此 ， I EC 对 P E ( Nj 线 的 截 面 作 了规 定 如 表 1 。 表1 桕 线截 面 S mm P E( P EN) 线 截面 ram S 1 6 1 3 2 从 图 1中 TN S系 统 的 接 线 圈 上 可 以 看 出 P E 线 正 常 时 不 通 过 电 流 ， 而 是 将 P E 线 与 负 载 的 金 属 外 壳 或 构 架 进 行 安 全 接 地 。 因 此 ， 它 不 呈 现 电 位 达 到 保 证 人 身 安 全 和 设 计 的功 能 目 的 。 它 适 用 于 数 据处 理 和精 密 电 子 设 备 的 供 电 ， 也 适 用 于 易 燃 易 爆 的 危 险 环 境 中 ， 一 旦 产 生 相 线 对 大 地 短 路 ， 引 起 电 压 升 高 时 ， 将 由 PE线 对 继 电器 加 以保 护 。 这 种 接 地 可 能 是 多 处 ， 处 理 上 要 求 简 单 方便 ， 这 最 好 是 在 电 缆 的 外 层 上 。 如 果 是 五 芯 电 缆 ， 能 起 到 接 地 作 用 但 不 能 防 止 强 电 和 弱 电 的 电 磁 波 干 扰 。 经 这 一 分 析 ， 电 缆 应 该 是 4茁 加 屏 蔽 或 铠 装 层 的 结 构 。 从 国 家 电 网 改 造 的 内 容 来 看 ， 电 网 改 造 圈l TN S 系 统 将 和 世 界 先 进 水 平 接 轨 ， 电 缆 是 改 造 关 键 产 品 要 满 足 国 家 的 安 装 规范 ， 笔 者 认 为 1 k V 电力电缆应 分成二 个系列 。 一一 个 系 列 ， 电 缆 从 变 压器 的低 压侧 出来 ， 这 些 电 缆 多 是 五 芯 的 电 力 电 缆 或 集 柬 的绝 缘 架 空 电 缆 ， 进 电 半 径 距 离 是 0 5 k m ， 就 是 目 前 生 产 的 1 k V 五 芯 电 缆 。 这 部 分 电 缆 称 之 为 干 线 电缆 。 另 一 个 系 列 ， 是 在 楼 内进 行 布 线 的 电 缆 ， 称 为室 内 布 线 电 缆 。 目前 这 类 电 缆 还 没 有 一 定 的结 构 ， 是 本 文 重 点 介 绍 的 。 在 国 外 特 别 是 欧 洲 ， 前 一 类 的 干 线 电 缆 大 部分 是铝 导 体 ， 虽然 他们 周 围靠海 也 还 大 量 用 铝 芯 。 但 为 了 防 止 腐 蚀 铝 导 体 ， 大 部 分 是 实 芯 扇 形 、 截 面 规 定 最 小 是 1 6 mm ， 实 际 上 都 大 于 5 0 mm ， 其 同 心 式 保 护 层 有 三 种 ： 铝 波 纹 层 、 铝 线 屏 蔽 、 铝扁 线 屏 蔽 。 对 于 第 二 类 室 内 布 线 电 缆 ， 大 部 分 是 小 截 面 ， 主 线 芯是 铜 导 体 ， 1 5 2 5 mm 是 单 根 导 线 ； 大 于 4 mm 的 是 7根 绞 线 ， 以 方 便 接 线 。 同 心式 保 护 层是 细 钢丝 铠 装 。 钢 丝 铠 装 层 不 但 可 以屏 蔽 电 波 ， 更 可 屏 蔽 电磁 渡 ， 机 械 性 能 亦 好 。 上 述 这 二 类 电 缆 的 共 同 点 都 采 用 了 同 心 式 保 护 层 。 如 采用 同 心 式保 护 层 结 构 ， 目前 电 缆 厂 内设 备 基 本 不 用作 大 的 变 动 ， 也 不 用 重 新 设 计 工 模 具 ， 成 缆 机 也 不 需 改 造 ， 唯 一 要 改 变 的 就 是 如 何 制 造 同 心 式 保 护 层 的 设 备 。 以 下 将 二 类 电 缆 分 别 加 以叙 述 。 ( 1 )干 线 1 k V 五 芯 电 力 电 缆从 国 外 生 产 情 况 来 看 ， 资 料 曾 介 绍 了 英 国 Al p e x电 3 6 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 2 0 0 0年 鹭 6期 o“ 2 0l l 电 线电 缆 El e c t r i c W r e Ca b l e 2 0 0 0年 1 2月 De c 2 000 图 2用 铝线 波 纹铠 装 的低 压 电缆 结 构 缆 ， 如 图 2所 示 英 国称 这 个 金 属 线 保 护 层 为 “同 心 波 纹 层 ” ( W a v c c o na j 它 由 3 0 4 2根 直 径 为 1 0 5 2 3 9 mm 的 铝 线 组 成 ( 编 者 按 ： 可 能 为 S Z绞 合 ) 其 总 截 面 与 相 线 截 面 相 同 铝 波 纹 绞 台 护 套 电 缆 主 要 作 用 是 便 于 接 地 使 用 的 机 械 保 护作 用 有 一 些 ， 不 能 承 受 太 的 拉 力 同 心 铝 线 或 铝 扁 线 绞 合 屏 蔽 的结 构 可 以 承受 定 的 拉 力 ， 机 械 性 能 也 比较 好 。 在 国 内 铝 渡 致 电 缆 尚未 见 生 产 。而 铝 线 绞 台 型 电缆 在 8 ) 年 代 末 沈 阳 电 缆 厂 就生 产 。 英 国 塑 力 缆 起 步 较 晚 ， 但 在 国 外 的 塑 力 缆 中 是 比较 典 型 的 采 用 B S 6 3 4 6标 准 ， 生 产 范 围 ： 主 线 1 4 芯 ， 截 面 从 1 5 4 0 0 m 1 1 ： 特 别 对 铠 装 电 缆 方 面 作 了 很 多 的说 明 。 对 铠 装层 的 接 地 作 了 严 格 的 要 求 。 对 铠 装 层 截 面 和铠 装 层 的 直 流 电 阻 也 作 了 ， 规 定 ，如 表 2 所 示 从 表 2中 看 出 ， 铝 芯 电 缆 只 有 3芯 和 4 芯 表 中 电 阻 是最 大 值 ， 工 厂 中测 试 都 很 小 因此 对 于 干 线 用 五 芯 l k V 电力 电 缆 ， 应 以 铝 导 电 芯 和 铝 线 屏 蔽 或 铠 装 为 主 的 结 构 ， 可 为 线 路 减 少 不 少 投 资 。 ( 2 )宦 内布 线 电缆室 内 布线 电 缆 大 部 分 是 小 截 面 双 芯 加 屏 蔽 或 铠 装 的 结 构 。 以 2 1 5 mm! 和 2 2 5 m 1 1 为 例 ， 外 面 大 约 用 3 4 3 s根 0 8mm 直 径 的 细 钢 丝 低 碳 钢 丝 的 机 械 强 度 不 大 于 4 8 0 M P a 。其 伸 长 率 不 小 于 l 0 使 用 的 直 径 范 围 为 0 8 3 1 5 mm 最 多 使 用 的 是 O 8 2 0 mm ， 根 数 大 约 为 3 l 5 6根 。 从 截 面 系 列 来 分 ： 布 线 电 缆 为 1 5 5 0 m1 1 =制 芯 钢 丝 铠 装 的 结 构 ； 干 线 电 缆 5 O 3 0 0 ( 4 0 0 ) mm 铝 芯 铝 线 铠 装 或 屏 藏 的 结 构 ， 由 此 构 成 了 五 芯 1 k V 电 力 电缆 表 2 主 线 芯和 钢 丝铠 装 电阻( Q m) 1 5 1 2 1 一 一 一 1 C 1 83 一 一 一 1 6 1 1 5 1 89 3 4 2 4 2 j 0 7Z 7 1 2 O 2 5 2 3 3 5 O 5 29 O 8 6 8 2 3 2 O 5 0 3 87 0 6 41 2 0 1 4 7 0 0 2 68 O ，4 4 3 1 5 1 3 9 j 0 1 9 3 0 3 2 0 1 3 1 1 1 2l1 0 1 53 0 2 5 3 1 2 0 78 1 50 0 1 24 0 2 0 6 0 8 2 0 71 1 85 O 0 9 91 0 1 6 4 0 7 4 0 6 4 2 4 0 0 0 7 54 0 1 2 5 0 6 5 0 5 7 3 O 0 0 0 6 01 0 1 O 0 0 5 9 0 5Z 1 0 2 9 5 8 8 7 9 7 0 4 6 4 6 4 1 3 7 3 4 3 1 2 2 2 4 2 1 2 1 1 9 1 9 1 3 1 3 1 _ 2 1 2 O 9 8 1 1 O 7 1 0 7 4 0 6 5 0 6 8 0 5 9 0 6 0 0 5 2 O 5 0 O 4 7 茌 ： 襄 中 电 阻 僵 为 最 太 允 许 僵 3五 芯 l k V 电力 电缆 用 设 备 和 工 艺 电 线 电 缆 1 9 7 4年 第 2 、 3期 曾 介 绍 了 英 国 Awc o公 司 的 Al p e x护 层 连 续 生 产线 和 摇 摆 式 Al p e x导 线 绞 台 机 这 些 设 备 是 挤 塑 铠 装 连 续 生 产 线 ， 铝 线 成 框 放 出 去 ， 不 用 仃 机 可 以 接 头 ， 生 产 效 率 很 高 。 在 同心 式 保 护 导 体 的生 产 中是 最 经 济 的 。而 用 铝 线 或 编 织 线 铠 装 时 ， 则 采 用 6 0盘 钢 丝 铠 装 机 。 对 于 同 心 式 波 纹 绞 台 机 在 国 外 很 多 ， 不 但绞 合 同 心式 波纹层 ， 也 在交 联绝 缘 线 芯 的 2 3 7 1 i 9；4 1 9 3 2 1 一一一 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 2 0 0 0年 第 6期 N O 6 2 000 电线电 缆 E e c t r i c W E r e Ca b l e 2 0 0 0年 1 2月 I ) ec ， 2000 外 半 导 电层 上 绞 合 屏 蔽 铜 丝 。 目前 国 内 市 话 电缆生 产线 上也有类 似 的设 备 这种设 备不 用 l丈的转 动部 分 ， 体积 很 小 ， 可 以单 独 使 用 ， 也 町 和 护 套 生 产 线 组 成 连 续 生 产 线 。 在 英 国 BI CC 的 Li g h 工 厂 大 量 生 产 钢 丝铠装 塑 力缆 ， 使用 的设备非 常简单 只用一 段 绞 笼 速 度 很 快 ， 大 约 2 0 0 3 0 0 r mi n 放 线 盘 直 径 为 2 O 0 一 2 5 0 mm ， 绞 笼 里 放 一 排 8 1 0个放 线 盘 ， 一 台 是 8个 ， 在 主 轴 上 是 7 排 呈 8 7的 排 列 ， 类 似 星 绞 机 。 其 它 几 台 是 1 0 X 6的 排 列 ， 设 备 类 似 框 式 绞 线 机 。由 于放 线 盘 容 量 小 ， 钢 丝 要 经 常 接 头 。 接 头方 法 也 简 单 ， 但 焊 接 后 焊 接 点 要沾 一 点黄 油 防 腐 。 钢 丝 铠 装 工 艺 并 不 复 杂 ， 线 芯 成 缆 时 包 上 1 2层 垫层 即 可 ， 如 要 求 阻 燃 时 也 可 用 阻 燃 带 垫 层 。在 绞 合 前 ， 钢 丝 需 校 直 ， 加 退 扭 模 就 消 除 钢 丝 的 内 应 力 。 国 内 可 利 用 现 成 的 星 绞 机 ， 笼 式 绞 线 机 或 其他 绞 线 机 ， 只 是 转 速慢 、 效 率 低 一些 使 用 盘绞 机 是 最 好 最 理 想 的 方 案 目前 带 牵 引 的 盘 绞 机 ， 最 小 规 格 是 2 5 0 0 ， 用 它 绞 合 干 线 电缆 的铝 线 铠 装 最 合 适 。市 话 电 缆 生 产 用 的 小 盘 绞 机 是 不 带 牵 引 的 如 果 加 上 牵 引 装 置 ， 收 线 盘 为 1 0 0 0 1 5 0 0最 合 适 ， 转 速 可 为 1 5 02 0 0 r mi n。这 种 设 备 比 国外 绞 笼 式 设 备 更 先 进 ， 其 钢丝 或 铝 线 是 不 转 动 的 ， 可 以 成 框 或 成 圈 放 出 ， 一 框 或 - - - 圈 达 5 0 0 k g 。 接 头 可 以减 步很 多 。 放 线 过 程 中 可 以 进 行 钢 丝 校 直 ， 提 高 质 量 4经 济 分 析 表 3为 铜 、 铝 、 钢 三 种 材 料 用 作 1 k V 级 五 芯 电力 电 缆 导 体 保 护 层 的 经 济 分 折 比较 裹3 从 表 3中可 看 出 ， 使 用 铝 线 最 经 济 ， 只有 铜 线 的 3 3 4 4 的 价 钱 ， 但 在 5 0 mi l l 及 以 下 规 格 用 铝 线 铠 装 是 不 现 实 的 ， 铝 线 太 细 时 机 械 强 度 太低 ， 是 不 能 弯 曲 和使 用 的 。 使 用 镀锌 细 钢丝_在小 截 面 上 比用 铜 贵 ， 一 21 一 但 其综合性 能 比其他 材料都 好 。 还是合适 的 。 二 类 电 缆 形 成 一 个 五 芯 1 k V 电 力 电 缆 ， 其 绝 缘 材 料 既 可 用 P VC也 可用 交 联 聚 乙 烯 。 交 联 聚 乙烯 可 用 辐 照 交 联 工 艺 也 可 用 温 水 交 联 工 艺 ， 最 经 济 的 办 法 可 用 一 步 法 。 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