高压交联电力电缆VCV与CCV生产工艺的比较样本.doc

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高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的绝缘工艺当前就全球范围内常见的两种生产工艺业内人士都较为熟悉, 即VCV( 立式) 交联生产工艺与CCV( 悬链式) 交联生产工艺。
早在上世纪八十年代, 国外电缆制造业的科技人员利用CCV交联电缆生产线生产高压交联电力电缆, 当时遇到的问题是由于XLPE绝缘材料在熔融状态下产生”下坠”而造成绝缘偏心超标, 以致于人们想到了采用立式的方法( 垂直的从上向下挤包XLPE绝缘料) 以避免绝缘的偏心, 于是产生了VCV立式交联生产工艺。
日本古河于上世纪八十年代初建造了第一条高达60多米的”立塔”, 之后又建造了一条90米高的”立塔”, 在中国自上世纪八十年代开始, 引进了国外数十条CCV交联电缆生产线生产6～35kV中压交联聚乙烯绝缘电力电缆, 并受到了电力系统的广泛欢迎, 迅速取代了纸绝缘电力电缆。由此, 交联聚乙烯绝缘电力电缆的研发与应用范围迅速扩大, 高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的研制势在必行, 电缆行业于九十年代末从西欧等引进了多条立式交联电缆生产线, 建造了多个百米高度的”立塔”, 到当前为止估计有近30条生产线。
然而, 国外电缆行业与装备制造业的科技人员并未放弃用CCV交联电缆生产线生产高压电缆的工艺研究, 科技人员们经过对高压电缆用绝缘材料流变性能的研究, 对电缆制造设备进行改良、 机头流道进行改进, 特别是对XLPE绝缘挤出生产线的进出牵引方式的改变( 德国TROESTER公司因此而拥有了CCV交联电缆生产线用”双旋转”牵引生产高压电缆的专利) 、 挤出机温控精度的提高、 交联工艺温度的优化、 生产线自动控制程度的提高, 使得CCV交联电缆生产线生产高压交联电力电缆早已成为现实, 绝缘同心度完全能够与VCV交联生产线工艺相媲美。
1990年德国TROESTER公司第一条生产高压电力电缆具有双旋转牵引的CCV生产线落户BICC公司, 1993年该公司第二条生产高压电力电缆的CCV生产线落户德国F&G(NKT) 电缆制造公司 生产了导体截面 mm2电压等级为420kV的交联聚乙烯绝缘电力电缆, 这也是当时供电系统中的高电压等级。
CCV交联电统生产线在欧洲包括日本用于生产高压和超高压电力电缆已很普遍, 在中国, 人们习惯于现有的VCV生产线这种单一的工艺方式, 对CCV交联电缆生产线生产高压电力电缆的认识还有待更多更深人的了解。近几年, 国内有厂家采用了国际先进的CCV全干式交联电缆生产工艺装备, 生产了数百公里110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆供国内电力用户使用, 至当前为止敷设运行情况良好。国内厂家与德国TROESTER公司合作, 引进具有自控”双旋转”牵引的CCV全干式交联电缆生产线, 将生产220kV和500kV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆。与此同时, 国内也有包括合资企业在内的电缆制造企业在引进国外先进的CCV交联电缆生产线用于生产高压与超高压电缆。
就当今CCV交联生产工艺与VCV交联生产工艺从技术与经济方面仔细分析, CCV工艺相对于VCV工艺生产高压电缆更有她独特的优势, 这就解释了为什么在一些发达国家生产高压与超高压电缆采用CCV生产工艺较多的原因。
1.电缆的绝缘品质
随着高分子绝缘材料的技术进步, 110kV电缆绝缘厚度IEC标准规定为16～19mm, 厚度随规格变化而略微不同偏心率不大于0.12; 220kV电缆绝缘厚度IEC标准规定为24～27mm, 偏心率不大于0.10; 500kV电缆绝缘厚度lEC标准未作明确规定, 而国外各国标准也略有差别, 不过绝缘厚度随着材料洁净度的提高都有减薄的趋势, 偏心率不大于0.08( 此偏心率公式: (Smax-Smin)/Smax) 。对于上述要求无论采用VCV还是CCV生产工艺生产高压电缆, 其电缆绝缘偏心率均能满足, 具体指标水平见下表。
电力电缆质量控制表( 偏心度) :
偏心度＝( 最大厚度－最小厚度) /( 最大厚度+最小厚度) ×100
绝缘厚度
(mm)
导体截面
(mm2)
偏心度
X%
3.4
5.5
8.0
13.0
18.0
20.0
22.0
25.0
27.0
30.0
33.0
A≥16
A≥50
A≥95
A≥240
A≥400
A≥500
A≥630
A≥800
A≥1000
A≥1200
A≥1400
≤2.00
≤2.00
≤2.00
≤2.00
≤2.00
≤2.00
≤2.25
≤2.25
≤2.50
≤2.75
≤3.00

CCV 交联生产线:
电力电缆质量控制表( 偏心度) :
偏心度＝( 最大厚度－最小厚度) /( 最大厚度+最小厚度) ×100
绝缘厚度
(mm)
导体截面
(mm2)
偏心度
X%
3.4~4.5
5.5
8.0~10.5
13.0
13.0
16.0~19.0
16.0~19.0
22.0~27.0
22.0~27.0
22.0~27.0
27.1~35.0
27.1~35.0
27.1~35.0
A≥25
A≥50
A≥95
A≥150
A≥240
A≥240
A≥400
A≥400
A≥800
A≥1000
A≥800
A≥1000
A≥1400
≤1.5
≤1.5
≤1.5
≤2.0
≤1.5
≤2.0
≤1.5
≤3.0
≤2.5
≤2.0
≤3.0
≤2.5
≤0.0

2.电缆外径的圆整水平
高压与超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆由于其绝缘层相对比较厚, 即便在绝缘材质相同的前提下, 除了要求绝缘挤出机具备对绝缘材料有良好的塑化性能、 机头流道模具的科学设计、 高精确的温度控制之外, 还需要有足够长的交联管道使电缆在压力氮气中冷却, 而立式交联线受到塔高限制, 交联管道不可能做得很长, 因而在交联管冷却段一般都加有压力转向轮, 使电缆在未充分冷却的情况下强制转向再继续冷却到合适的温度引出交联管, 由于压力转向轮的存在, 电缆绝缘在未充分冷却的情况下受压力弯曲, 使电缆导体内外两侧的绝缘受到不同方向的应力作用, 严重时会使电缆外径有明显变化、 甚至压扁变形, 而CCV交联生产线由于管道不受高度限制电缆不受转向压力作用, 因而电缆的圆整度相当好。具体指标可见下表:
电力电缆质量控制表( 圆整度) :
圆整度＝最小直径/最大直径
绝缘厚度
(mm)
导体截面
(mm2)
圆整度
X％
3.4
5.5
8.0
13.0
18.0
20.0
22.0
25.0
27.0
30.0
33.0
A≥16
A≥50
A≥95
A≥240
A≥400
A≥500
A≥630
A≥800
A≥1000
A≥1200
A≥1400
≥99.0
≥99.0
≥99.0
≥99.0
≥99.0
≥99.0
≥98.5
≥98.5
≥98.5
≥98.0
≥98.0

CCV 交联生产线:
电力电缆质量控制表( 圆整度) :
圆整度＝最小直径/最大直径
绝缘厚度
(mm)
导体截面
(mm2)
圆整度
X％
3.4~4.5
5.5
8.0~10.5
13.0
13.0
16.0~19.0
16.0~19.0
22.0~27.0
22.0~27.0
22.0~27.0
27.1~35.0
27.1~35.0
27.1~35.0
A≥25

A≥50
A≥95
A≥150
A≥240
A≥240
A≥400
A≥400
A≥800
A≥1000
A≥800
A≥1000
A≥1400
≥99.0
≥99.0
≥99.0
≥99.0
≥99.0
≥99.0
≥99.0
≥98.5
≥99.0
≥99.0
≥98.5
≥98.5
≥98.5

3.CCV交联工艺生产效率较高
CCV交联生产线装备由于不受厂房高度的限制, 能够根据常规厂房进行设计, 包括主机、 净化、 交联管长度等、 生产高压电缆的效率要比VCV生产线高出15％左右; 而VCV生产线为了提高生产效率, 不得不增加厂房的建筑高度, 因而出现了130m高的”立塔”, 这也是不得以而为之。同时过高的立塔线也不能够同比增加速度, 因为未固化的熔融材料同样会有变形产生。典型的生产速度见下表:

电压等级
kV
导体截面
mm2
VCV立塔
m/min
CCV悬链
m/min
110
220
500
400
1600
2500
1.56
0.70
0.50
1.85
0.70
0.50

4.CCV交联工艺投资成本低
用于生产高压与超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的CCV交联生产线装备与VCV交联生产线装备当前国内都依赖进口, 设备本身价格相当, 甚至VCV价格略高于CCV价格。而VCV生产线要建百米高的立塔厂房, 然而建一座立塔厂房至少要多花费 多万元的投人, 而且建设周期长, 对于电缆行业来说投资风险增大, 这些投入势必分摊在电缆制造成本上而转嫁于用户。
综上所述, 采用CCV交联工艺生产高压与超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆技术上是成熟的, 且技术水平要比VCV工艺高得多, 电缆的结构尺寸其绝缘偏心率、 圆整度指标与VCV工艺完全能够相媲美, 质量是可靠的, 而且具有生产效率高、 投资成本低建设周期快等特点, 符合国家”资源节约型”产业政策, 能够预见．采用CCV交联电统生产工艺生产高压与超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆将具有良好的发展空间。