防水型交联聚乙烯绝缘电力电缆结构分析.pdf

2 0 0 9年第 6期 No 6 2 00 9 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e Ca b l e 2 0 0 9年 l 2月 De e 。 20 0 9 防水型交联聚乙烯绝缘电力 电缆结构分析 王金锋 ， 郑晓泉 ， 孔志达 ， 黄建锋 ( 1 西安交通大学 电力设备 电气绝缘 国家重点实验室 ， 陕西 西安 7 1 0 0 4 9 ； 2 扬州江扬电缆有限公司 ， 江苏 扬州 2 2 5 0 0 9 ) 摘要 ： 交联聚 乙烯绝缘 电力 电缆 因其 良好的机械、 电气性能和便 于敷设 、 免维护等性能在 电力 系统 中得到 了广 泛的应 用。但是在数十年的运行过程 中发现 ， 电缆受潮以后性能会 大幅下 降， 特别是容 易引发会严 重影响 电 缆使用寿命和 可靠性的水树枝 。经过各 国专业人 员努 力攻关 ， 近 年来 已有不 少针 对 电缆 受潮 的阻水技 术 问 世 ， 有关新型 阻水 电缆结构的专利不断 出现。根 据对国 内外文献 的检 索结果 ， 对 当前 常用的交联 聚 乙烯 电缆 阻水技 术进行 了分析和分类 ， 并针对交联聚 乙烯电缆阻水技术的发展提 出了自己的观 点。 关键词 ： 交联 聚 乙烯电缆 ； 水树枝 ； 电缆 结构； 阻水 中图分类号 ： T M2 4 7 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 6 9 0 1 ( 2 0 0 9 ) 0 6 - 0 0 0 4 6 An a l y s i s o f t he Co n s t r uc t i o n o f W a t e r Re s i s t a nt XLPE Po we r Ca bl e s WANG J i n f e n g e t a 1 ( X i a l l J i a o t o n g U n i v e r s i t y ，S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f E l e c t r i c a l I n s u l a t i o n a n d P o w e r E q u i p m e n t ， X i a n 7 1 0 0 4 9 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：XLPE c a bl e s a r e wi d e l y us e d i n t h e e l e c t r i c po we r s y s t e m du e t o t h e i r g o o d me c h a ni c a l a n d e l e c t r i c a l p r o p e r t i e s ，e a s y t o i n s t a l l a t i o n a nd ma i nt e n a n c e- f r e e c ha r a c t e r i s t i c Ho we v e r ，i t h a s be e n fou nd t h a t t h e d i e l e c t r i c p e r f o r ma nc e o f XLPE c a b l e s wi l l d e c r e a s e l a r g e l y a f t e r wa t e r i ng r es s i n t o t h e c a b l e，e s p e c i a l l y wa t e r t r e e i ng wh i c h s e r i o u s l y a f f e c t s c a bl e s e r v i c e l i f e t i me a nd r e l i a b i l i t y wi l l be i n i t i a t e d By t h e e f f o r t s o f t he s p e c i a l i s t s i n ma n y c o u nt r i e s， a nu mbe r o f wa t e r b l oc ki n g t e c hn i q u e s a n d pa t e n t s h a v e b e e n d e v e l o pe d o r i n v e n t e d i n r e c e n t y e a r s Ba s e d o n t he r e s ui t s o f s e a r c hi ng t h e r e l a t e d d o c u me n t s p ub l i s he d i n Ch i n a a n d f o r e i g n c o u nt r i e s，we a n a l y z e d a n d c l a s s i f i e d t h e wa t e r bl o c k i n g t e c h ni q ue s f o r XLPE c a bl e s no w i n c o mmo n us e a n d e x p r e s s e d o u r v i e ws o n t he de v e l o p me nt o f t he wa t e r b l oc ki n g t e c h ni q ue s f o r XLPE ca bl e s Ke y wor ds：XLPE po we r c a b l e；wa t e r t r e e i ng；c a b l e c o n s t r u c t i o n；wa t e r b l o c k i ng 0 引 言 1 水分对 电缆的损害 交联聚 乙烯 ( X L P E) 绝缘 电力电缆 ， 因其 良好 的电气 、 机械物理性能 ， 且生产工艺简单 、 结构轻便、 传输容量大、 安装敷设及维护保养方便 、 不受落差限 制等优点， 在电力 系统 中已经得 到广泛 的应用。但 是 X L P E电缆在敷设和运行期间 ， 当机械应力或外 力造成电缆护套及绝缘损伤或接头损坏时 ， 潮气或 水分会沿着 电缆纵 向和径 向间隙浸入 ， 致 使 X L P E 电力电缆绝缘在运行电压下生成水树枝的概率迅速 上升。水树枝生 长到一定长度 即会在水树枝尖 端引发永久性 电树枝缺陷 ， 并在较短时间导致电缆 绝缘击穿， 造成停 电事故。因此 ， 电缆防水技术对于 保证 X L P E电缆的可靠性与寿命都具有非 常重要的 意 义。 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 5 1 0 作者简介 ： 王金锋( 1 9 8 4一) ， 男 ， 博士研究生 作者地址： 陕西西安市咸宁西路 2 8号 7 1 0 0 4 9 一 般而言， 水分浸入电缆后主要影响 电缆的导 体和绝缘。导体正常运行时处于一种热稳定状态， 导体温度基本维持在 6 0以上 。如果有水分浸入 就会导致导体氧化 ， 增加导体单线间的接触 电阻， 从 而增加电缆导体的电阻， 导致 电缆线损增加 。就 绝缘而言， 虽然聚乙烯是极难溶于水 的非极性疏水 物质 ， 但又是一种 由结 晶相和无定形相组成 的半结 晶高聚物 。结晶相结构紧凑 ， 晶界缺陷弱 ； 无定形相 中的分子排列疏松， 分子问存在较大的间隙。在结 晶相与无定形相界面还会产生微孔聚集。水分子是 极性分子 ， 在交变电场的作用下 ， 水分子偶极不断来 回翻转 ， 扩散力及电场力的共同作用使水分子通过 无定形相的空隙和晶相 的晶界缺陷处渗透到绝缘材 料中。X L P E分子结构 中也存在 同样 的问题 ， 同时 X L P E中有较多的交联副产物充 当杂质 ， 因而 X L P E 在交变电场下也有 较大的吸水率 。交 联聚 乙烯 2 0 0 9年第 6期 No 6 2 0 09 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e Ca b l e 2 0 0 9年 l 2月 De c 2 00 9 和聚乙烯绝缘吸水后 ， 在电场的作用形成水树枝 ， 绝 缘晶相与无定形 相界面成为水树枝优先发展 的通 道。水树枝的产生将会造成绝缘介质损耗增加 ， 同 时降低绝缘电阻及绝缘击穿电压， 加快老化速度 ， 缩 短电缆的使用寿命。更为严重的是 ， 水树枝在 电场 作用下或经过长时间氧化、 转化 ， 最终不仅会在水树 枝尖端生成电树枝 ， 自身有 也可能转变为 电树枝。 众所周知 ， 电树枝腔体存在不断扩张的局部放电， 会 导致电缆绝缘在短期 内被击穿 ， 严重影响电缆 的使 用可靠性。 早期防止 电缆绝缘 中产生水树枝， 主要是考虑 对 X L P E进行改性 ， 采用添加 电压稳定剂及 其它的 添加剂来抑制水树枝的产生 ， 此举有一定的效果 ， 但 没有从根本上解决问题。从电缆结构设计防止水分 和潮气进入 X L P E绝缘电力电缆， 才是阻止绝缘 中 产生水树枝的根本途径 。 鉴于 X L P E电缆进水 、 受潮后对 电缆运行 可靠 性与寿命的影响， 国内外 已经开 发出不少 电缆阻水 技术 引。这些阻水技术大体上可以分类如下 ： 按所采用的阻水材料 ， 可 以分为主动阻水技术和被 动阻水技术； 按采用的阻水机理 ， 可以分 为纵 向 阻水技术和径向阻水技术。国外对阻水电缆结构开 发研究较早 “ ， 近年来 国内在阻水 电缆工业化生 产方面有了较大发展 ， 已有一批专利问世。本文主 要根据近年来国内公开专利阻水电缆结构进行归纳 和分析 。 2 阻水材料 为了防止 电缆受潮 ， 工程上先后采用过多种阻 水材料 。这些材料按其阻水特点可以分为两类， 主 动阻水和被动阻水 。主动阻水是利用主动阻水材料 的吸水膨胀性 ， 在护层破损或接头损坏时 ， 阻水材料 迅速吸入水分( 气) 并膨胀 ， 阻断水分流人电缆的通 道 ， 使水分( 气 ) 被限制在很小 的一段范围内。该类 阻水材料包括吸水膨胀油膏、 阻水带、 阻水粉、 阻水 纱、 阻水绳等。被动阻水是利用被动阻水材料的疏 水性 ， 在护层破损点处直接将水 分 ( 气 ) 阻住 ， 不让 其进入电缆内， 被动阻水材料包括石油填充膏 、 热熔 胶、 热膨胀油膏等。 2 1 被 动 阻水 材料 向电缆 中填充被动阻水材料石油膏 ， 是早期的 电力电缆阻水的主要措施。这种方法能直接把水分 阻止在电缆的外面 ， 有较好 的阻水效果 ， 但是填充石 油膏有如下的缺点 ： ( 1 )大大增加了电缆的重量 ； ( 2 )电缆填充石油膏以后造成电缆导体导电性 能下降 ； ( 3 )石油膏对 电缆接头污染严重且清洗困难 ， 造成电缆接头施工困难 ； ( 4 )如果填充不完全或存在气 隙， 则 阻水效果 大打折扣 ， 且完全填充工艺不容易控制 ； ( 5 )有些阻水膏在常温下 固化后 ， 将 电缆 中各 元件紧密地结合在一起 ， 形成一个实心整体 ， 以实现 阻水效果。但电缆经受了反复 曲绕后 ， 电缆 的芯线 问及屏蔽层内外表面就会发生相对位移 ， 仍会产生 微小缝隙。 目前 ， 阻水 电缆已经基本不采用被动阻水材料 ， 而是采用阻水性能更加优 良的主动阻水材料。 2 2主 动阻水 材料 鉴于被动阻水材料 的种种缺 陷， 工程上逐渐开 发出超强吸水膨胀的主动阻水材料。主动阻水材料 的基本特点是具有强 吸水性和高膨胀率 ， 它能够强 力吸水并迅速膨胀 ， 形成凝胶状物质阻断渗水通道 ， 从而保障电缆绝缘安全。 超强吸水膨胀的主动阻水材料是吸水能力特别 强的物质 ， 它的吸水量为 自身的几十倍乃至几千倍。 日本 昭 和 电 工 、 美 国 N a t i o n a l S t a r c h A n t o C h e mi s t r y 等公司利用溶性 的聚丙烯酸 ， 采用不同的交联方法 制成超强吸水剂 ， 吸水能力达 8 0 01 0 0 0 g g ； 美 国 U C C公司用放射线处理交联 了各 种氧化烯烃聚合 物， 合成了非离子型超强吸水材料 ， 其吸水能力为 自 身的 2 0 0 0倍 。目前超强吸水材料发展极快 ， 种类 繁多 ， 就其原料来 源可分 为淀粉 系、 纤维素系 、 合成 聚合物系 ； 制品形态有粉末状 、 纤维状和薄膜状。 目前 电缆 中采用的主动 阻水 材料 主要是阻水 带 、 阻水粉、 阻水绳 以及阻水纱 。相对于石油膏 ， 这 些主动阻水材料吸水强度大、 膨胀率高， 能够迅速阻 断渗水通道。另外 ， 主动阻水材料重量轻、 清洁 ， 便 于敷设和接头 。但主动阻水材料存在一定 的缺点 ， 比如 ： 阻水粉附粉 困难 ； 采用阻水带 、 阻水纱 时会造 成电缆外径增大 ， 散热困难 ， 从而加快电缆热老化和 限制 电缆的传输容量等； 主动阻水 材料 的价格一般 都比较贵 。 主动阻水材料和被动阻水材料各有其优缺点 ， 但总的来说 ， 主动阻水 材料 的综合 性能更加 优越。 因此 ， 目前 电缆阻水采用的阻水材料基本都是 主动 阻水材 料 。 3阻水机理分析 电缆渗水途径通常有如下两种 ： 沿着电缆径 5 2 0 0 9年第 6期 No 6 20 0 9 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e& Ca b l e 2 0 0 9年 1 2月 De c ， 2 0 09 向( 或横向) 透过护套渗水 ； 沿着 电缆导体和缆芯 间隙纵向( 或轴 向) 渗水。因此要想实现 电缆 阻水 也可 以从 这 两个方 面着手 。 3 1径 向 阻水 径向阻水一般可在结构上采用 ： 聚乙烯外护套 ； 铅、 铝 、 铜 或不锈钢金属套 ； 铅 塑、 铝塑复合综合护 层 。 尽管聚乙烯不溶于水 ， 也具有一定 的阻水性能 ， 但是不能采用单一的聚乙烯护套进行阻水。因为采 用聚乙烯 ( 或聚氯乙烯 ) 护套 的通信电缆长期实践 运行经验 已经证 实， 塑料护套通信 电缆在地下敷设 时 ， 尽管护套完好 ， 水分或水气仍然会通过塑料护套 渗入 到 电缆 的 缆 芯 中， 造 成 电缆 传 输 性 能 的 恶 化 ， 所 以单独使用聚乙烯护套阻水不能满足 电缆 径向阻水要求。聚 乙烯护套 一般是配合里面的铅 、 铝、 不锈钢金属护套或铅塑、 铝塑复合纵包层共同进 行 径 向阻水 。 中压 电缆径 向阻水通常采用铝塑 复合综合 护 层 ， 通过纵包的铝塑复合带和挤包 的聚 乙烯外护套 共同作用达到阻水 目的。其阻水机理为： 当挤包 聚 乙烯护套时 ， 由于聚乙烯融体高温和压力的作用， 铝 塑复合带表面的聚乙烯薄膜与聚乙烯护套的内表面 得以很好地粘结 ， 同时铝塑复合带纵包 之间的搭盖 也获得良好 的粘结。从而完全堵塞 了水分 ( 气 ) 渗 入电缆的途径 ， 达到 良好的阻水效果。但是该阻水 方式的缺点是 ， 熔接可靠性较差 ， 且无法准确检测聚 乙烯薄膜的熔接及损坏的程度。 高压 电缆则采用具有完全密闭的密封金属套 ， 使 电缆达到彻底 的径 向阻水。金属套种类很多 ， 主 要有热挤压的铝或铅套、 冷拔的金属套 ， 以及纵包氩 弧焊并 轧纹 的皱 纹铝 或不 锈钢套 。 目前采 用 较多 的 是 ， 纵包 氩弧 焊并 轧 纹 的 皱 纹 铝护 套 和 热 挤 压 并 轧 纹 的皱 纹铝 护套 。在金 属 套 外 ， 通 常还 要 挤 包 聚 乙 烯或聚氯乙烯外护套。应该说 ， 聚乙烯 的阻水性 能 优于聚氯乙烯 ， 但采用金属套后也可采用聚氯乙烯 ， 这并不影响电缆径 向阻水特性 。 3 2纵 向阻水 在工程实际中， 纵 向阻水相对径 向阻水实现起 来复杂。纵 向阻水也采用过很 多种方法 ， 例如将导 体改为紧压结构并逐步提高导体的紧压系数。但紧 压结构的阻水效果并不明显 ， 因为紧压结构导体 中 还会存在空隙 ， 水分在虹吸作用下依 然会沿导体扩 散 ， 同时过分提高导体紧压系数会破 坏导体 中单线 的金属结晶结构 ， 导致导体变硬 、 电阻增加。要实现 真正的纵 向阻水 ， 必须在绞合导 电线 芯的空 隙中填 6 入 阻水材 料 。 可 以通过 下面 两个层 次措 施和 结构来 实现 电缆 纵 向阻水 ： ( 1 )采用阻水型导体 。在绞合紧压导体时添加 阻水绳 、 阻水粉、 阻水纱或绕包阻水带。 ( 2 )采用阻水型的缆芯。在缆芯成缆工艺 中， 填充阻水纱 、 绳及绕包半导电阻水带或绝缘 阻水带。 它们的阻水机理 ： 如果在外力作用下发生电缆 接 头损 伤或 护套 破损 ， 水分 或潮 气 就 会 沿 着 电缆 的 导 电线芯和缆芯纵向渗入。这些水分和潮气会被含 有吸水膨胀粉末的阻水带、 阻水纱或阻水绳吸收， 这 些 阻水 材料 吸水后 迅 速 膨 胀 形 成凝 胶 状 物 质 ， 阻 塞 渗水通道， 终止水分和潮气的进一步扩散和延伸 ， 使 电缆的损失降到最小。 由阻水导体构成阻水型缆芯基本不存在什么技 术难 题 。对于 多 芯 电缆 来 说 ， 由于 多根 的绝 缘 线 芯 之 间的 空隙较 大 ， 所 以成 缆 时 通 常需 要 在 绝 缘 线 芯 之间填充阻水绳、 纱等 ， 然后再绕包膨胀阻水带构成 阻水型缆芯； 对于单芯电缆而言， 可以在阻水型导体 表面缠绕阻水带构成阻水型缆芯。 由于绳 、 带材料易于缠绕、 包裹 ， 且能保证缆芯 表面的平整， 因此中压 电缆线芯和外屏蔽表面的阻 水膨胀带绕包层通常采用阻水绳和阻水带。 目前纵向阻水 的难题在于阻水型导体 ， 即如何 在各 导线之 间填 充 阻水 物 质和 填充 什么样 的阻水物 质一 直是研 究 的热点 问题 。 4阻水 电缆结构分析 实现 电力 电缆 的全阻水 ， 既要考虑 电缆 的径向 阻水也 要考 虑 电缆 的纵 向阻水 。 国内外也 有很 多关 于 X L P E阻水电缆结构的专利和文章 。下面主要就 中 国专 利公 开颁 布的径 向和纵 向阻水 电缆 结构 进行 举 例分 析 。 4 1交联聚 乙烯绝 缘 电力 电缆 的径 向阻水 结构 普通型交联聚乙烯 ( X L P E) 电力电缆的结构 由 里向外依次为导体 、 导体屏蔽 、 X L P E绝缘 、 绝缘屏 蔽 、 金属屏 蔽 、 外 护 套 ； 具 有 径 向 阻 水 功 能 的 X L P E 电缆结构 由内向外依 次为阻水型 导体、 导体屏 蔽、 X L P E绝缘 、 绝 缘 屏 蔽 、 内半 导 电 阻 水 膨 胀 带 、 金 属 屏蔽层、 外半导 电阻水膨胀带 、 纵包铝塑层、 聚 乙烯 外护套。图 1为根据文献和专利总结出的几种典型 的径 向阻水 电缆 结构 。 图 1 a 是 一种 典 型 的 单 芯径 向 阻水 结 构 。与 普 通型 X L P E电缆相 比， 防水 型 X L P E电缆 的加 工工 艺较为复杂 ， 需要在生产线上增加绕包阻水带和纵 2 0 0 9年第 6期 No 6 2 0 09 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e Ca bl e 2 0 0 9年 1 2月 De c， 2 00 9 a )单芯 中压径 向阻水结构 阻水导体 导体屏蔽 X L P E绝缘 绝缘屏蔽 内半导电阻水带 金属屏蔽层 外半导电阻水带 纵包铝塑复合带 外护套 c )三芯 电缆径 向阻水结构 阻水 导体 导体 屏蔽 XLP E绝缘 绝缘屏蔽 半导 电阻水缓冲层 无缝管状金属屏蔽层 普通填充物质 内护套 铠装层 外护套 d )三 芯铠装径 向阻水结构之一 阻水导体 导体屏 蔽 XLP E绝缘 绝 缘屏蔽 半 导电阻水膨胀 缓冲 层 竹节式轧纹金 属铝护套 外护套 b )单芯高压径向阻水结构 阻水导体 导体屏 蔽 XLP E绝缘 绝缘屏蔽 半导 电阻水 带 金属屏蔽层 阻水填充物质 半导 电阻水捆扎带 铝塑复合带 外护套 图 1 电缆径 向阻水结构示意 图 包铝塑的专 门设备。理论上讲铝塑复合带的水密性 非常好 ， 只要复合带的接缝处完全粘接密封， 水分几 乎无法透 过。纵包铝 塑复合带 的关键 工艺有两方 面 ： 纵包工艺 ， 纵包时要做到紧且圆整 ， 消除纵包 处的“ 荷叶边 ” ( 即复合带边缘的纵包弯曲) ； 粘 接工艺， 应保证复合带 与聚乙烯 内护套及其复合带 搭缝处粘接完善。 图 1 b是 高压 径 向阻水 结构 的示 意 图。高压 X L P E电缆一般采用密封铅、 铝 、 不锈钢金属套实现 径 向阻水 ， 这种径向阻水方式理论上绝对安全 。 图 1 c 是三芯中低 压 X L P E电缆径向阻水结构 图 。三芯 X L P E径 向阻水 电缆 也可以如 图 1 d所 示结构 ， 把金属屏 蔽层 改成无缝金 属套， 这样 电 缆的径向阻水结构就得到了简化 ， 且 阻水 的持久性 好 ； 其次 由于其电缆缆芯外采用 的是常规 电缆结构 ， 阻水 导体 导体 屏蔽 X L P E绝缘 绝缘屏蔽 半导 电阻水带 金属屏蔽层 外半导 电阻水带 铝塑复合带 阻燃护套 普通填充物 内护套 铠装层 外护套 e )三芯铠装径向阻水结构之 二 对电缆散热影响小 ， 有利于确保电缆的使用寿命 ， 保 持 电缆输送功率基本不降低 ， 所 以图 1 c 所示 的外阻 水层结构可 以提高传输功率 1 0 左 右 ； 另外 ， 因 内阻水结构 的存在 ， 即使 电缆外护层损伤也不会影 响电缆 的阻水效果 。对于三 芯电缆也可 以采 用图 1 a 所示的三根单芯阻水电缆绞合形成 ， 这种结构节 约 了大量的阻水填充材料 ， 使电缆的成本大幅下降， 同时电缆的散热好载流量也增大许多 ， 是一种理想 的低成本三芯阻水 电缆 。三芯铠装 阻水 电缆可 以采用 图 1 d和 1 e所示结构 ， 优缺点与上面分析相 同 。 4 2 X L P E 电缆纵 向阻水 结构 所谓纵向阻水 ， 就是在 X L P E电缆缆芯处填充 阻水材料 ， 防止水分通过缆芯在电缆 中扩散。前面 论及 的电缆纵 向阻水可以通过两个层次的措施来实 2 0 0 9年第 6期 No 6 2 0 09 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e Ca b l e 2 0 0 9年 1 2月 De c， 2 00 9 现 ： 一是采用阻水型导体； 二是采用阻水型缆芯。 目 前纵向阻水的难题在于阻水型导体 ， 即如何在各导 线之间填充阻水物质和填充什么样 的阻水物质是 当 前研究的热点。下面就国内已有的技术进行分析。 如图2 a 所示， 在绞合导体的部分层间绕包或纵 包半导 电阻水带 ， 再通过导体正常圆形紧压， 使 导体层间不存在间隙， 以达 到导体间的连接和导体 的纵向阻水。这种阻水结构具有 良好 的阻水性能、 安全可靠 、 寿命长 、 易于实现 、 可利用现有设备生产、 成本较低 。但这种结构使导体的外径增大 、 散热 困 难 ， 还会出现电缆的电性能不稳定情况 。 图 2 b的阻水导体结构是在绞合导体之间全部 用阻水粉填充。这种结构不增加导体的外径 ， 不改 变电缆的其他结构 ， 但是存在一个技术难题 ， 就是阻 水 粉 附 粉 困 难 和 难 以 均 匀 附 粉 。根 据 专 利 ( C N 2 0 0 7 1 0 1 6 4 7 3 4 3 ) 介绍 ， 可 以用 热塑性弹性 体包裹阻水粉 ， 然后利用静电喷涂技术使导体附粉 ， 较好地解决 了阻水粉附粉困难和难以均匀附粉等技 术难题。因为填充阻水粉 不增粗 电缆的外径 ， 不改 变电缆的尺寸 ， 且阻水粉填充的工艺问题得到解决 ， 所以目前阻水粉填充的阻水导体结构相对较好 。 a )阻水带填充 铜( 铝) 导线 阻水带 铜f 铝) 导线 阻水粉 半导电阻水带 b)阻 水 粉 填 充 图 2 阻水导体的结构 上面介绍的几种阻水结构都是针对导体单丝直 径 ( 1 5 4 m m) 较粗的硬导体设计 的， 一般适用于 固定敷设电缆。对于移动场合使用 的绝缘软电缆 ， 其导体单丝直径( 0 2 5 0 5 m m) 较小 ， 阻水粉、 阻 水纱填充困难 ， 上述阻水结构并不适用。对于细软 R 单丝可以在细软单丝表面涂覆阻水粘结剂层 ， 或 者在单丝上涂抹粘合剂， 然后再粘附阻水粉， 构造阻 水导体 ， 以达到阻水效果 。 a )填充 阻水粉 的阻水导体 铜( 铝 ) 导线 阻水粉 半导 电阻水带 导体屏蔽 X L P E绝缘层 绝缘屏蔽 内半导 电阻水带 金属屏蔽层 外半导 电阻水带 纵包铝塑复合带 外护套 铜( 铝) 导线 导体 阻水带 半导 电阻水带 导体屏蔽 X L P E绝缘 层 绝缘屏蔽 内半导电阻水带 金属屏蔽层 外半导电阻水带 纵包铝塑复合带 外护套 b )绕包阻水带 的阻水导体 图 3 中压全阻水电缆的结构 图 3为两 种单芯全 阻水 X L P E电缆结 构示 意 图， 一种为全阻水粉填充 ， 另一种为阻水带填充。三 芯电缆也是这种结构， 只是缆芯由单芯改成三芯而 已。在工程实际中也可以根据实际情况对电缆结构 进行适 当的改动 ， 但结构改动后 的电缆必须要符合 国家相关标准。 5 结 论 ( 1 )水分浸入聚烯烃绝缘电力电缆会极大地缩 短 电缆的使用 寿命 ， X L P E电力 电缆 防水抗潮 问题 已引起业 内人 士 的极 大关 注。X L P E电缆 的 全 防 水 ， 包括径向阻水和纵向阻水两种阻水结构 。同时 ， 可能还需从材料性能 出发 ， 研究开发具有优 良耐水 树性能的绝缘材料。 ( 2 )径向阻水技术主要采用在绝缘屏蔽和金属 屏蔽层外面绕包半导 电阻水膨胀带 ， 在金属屏蔽层 外面添加金属防水层 ， 中压 电缆一般使用铝塑复合 带 ， 高压电缆则采用铅、 铝、 不锈钢的金属密封套。 ( 3 )纵向阻水主要采用在导线之间和缆芯屏蔽 区添加阻水性物质 ， 阻断水分在缆芯 中的扩散通道 。 从 目前的技术发展来看 ， 纵向阻水用阻水粉填充相 对较好。 ( 下 转 第 4 4页 ) 2 0 0 9年第 6期 No 6 20 0 9 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e Ca b l e 2 0 0 9年 1 2月 De c ， 2 00 9 ( 9 )传动系统先进合理平稳齿轮传动把开式 改为封闭箱式传动， 润滑 良好 ， 同时避免了因铝液流 人或因异物堵塞齿轮而停机。将主电机提到地坑上 部， 使电动机及其线路不受潮湿和水汽的侵蚀 ， 便于 维修 ， 增加使用寿命 。 图 5第 一 遭 轧 制 孔 型 图 2 2 四轮水 平 垂直 式浇 铸连铸 机 的应 用 2 2 1 适合 铝镁 硅合 金 的连铸 该机的上 张紧轮压在两点 的位置上 ， 垂直浇嘴 接过水平浇嘴流下的铝 液， 首先 落在结 晶轮沟槽 底 部上( 见图 4 ) ， 避免 了液 流向下 冲击 ； 得到缓 冲以 后 ， 缓慢 流 向下方 ， 浇位保 持在压轮下 方 23 c m 处 ； 两点半开始冷却 ， 三点以后达到较高冷却强度 ， 使铝液均匀较快冷却 ； 这时铸 腔内铝液 已达到稳定 状态， 初晶已经开始形成 ， 四面均匀的冷却使近方小 梯形截面的铸腔开始形成浇穴 ， 加强冷却 的效果 ， 缩 短了浇穴长度 ； 这时的位置近于垂直状态 ， 液体由于 自身 的压力浇穴补液非常充分 ， 使连续铸锭 的过程 较快结束 ， 避免了可能出现的铸造缺陷； 而冷却效果 好 ， 可使结 晶晶粒细密 ， 达到提高连铸质量 的目的。 这正是铝镁硅合金连铸时所需要的工艺条件 。 2 2 2推 广矗 鼠 四轮水平垂直式浇铸连铸机根据需要可 以开发 多个规格。根据文献 3 介绍 ， 可 以适用其 它有色 金属的连续铸造 。该机还可以用在普通铝杆连铸连 轧生产线的改造上 ， 因为它 的铸锭截 面是近似方小 梯形 ， 三辊孑 L 型系统也可轧制( 见图 5 ) ， 使 旧的三辊 普通型铝杆生产线经改造后可轧制铝合金杆 。 3 结束语 四轮水平垂直式浇铸连铸机虽然已经研发出来 并已申请专利 ， 从理论和实践经验上看是可行的 ， 但 须经过实践的检验。我们愿与业内有关专家通力合 作 ， 继续改进和完善 ， 使其符合生产高强度铝合金导 线 的要求 。 参考文献 ： 1 马龙祥 铝及铝 合金 的熔炼 与 浇铸 M 北 京 冶金工 业 出版 社 ， 1 9 5 9 2 上海冶金工业局 孔型设计 M 上海科学技术 出版社 ， 1 9 7 9 3 黄豪士 裸 电线制造 M 电器工业职工教 育研 究会 电线 电缆 分会 ， 1 9 9 4 ( 上接第 8页 ) ( 4 )实现 电缆 防水 必 然 会 影 响 电缆 的散 热 、 导 电性能， 要根据工程实际需要 ， 选择或设计合适的阻 水 电缆结构 。 参考文献 ： 1 李涛 ， 岑锐 阻水 型中高 压交联 电缆 阻水机 理及 结构 的 探讨 J 电线电缆 ， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 3 6 - 3 7 2 杨玉智 ， 田红 叶 阻水 型 电 力 电缆 的主 要 结 构和 关 键 工艺 J 电线电缆 ， 2 0 0 3 ( 1 ) ： 1 4 1 9 3 党志敏 ， 亢婕 ， 屠德民 聚烯烃中水树枝 和吸水 规律的研究 J 电线 电缆 ， 2 0 0 1 ( 3 )： 2 8 _ 3 O 4 P o w e r s W ， F J r O v e i e w o f w a t e r - r e s i s t a n t c a b l e d e s i g n s J I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n d u s t A p p l i c a t i o n s ，1 9 9 3 ， 2 9 ( 5) ： 8 3 1 8 3 3 5 C a l t o n P，R o b e a s D G，L l o y d M S F u l l y w a t e r b l o c k e d 1 1 k V c a b l e R 1 E E C o n f e r e n c e P u b l i c a t i o n ， 1 9 9 3 ，( 3 8 2 ) ： 3 1 - 3 5 6 P o w e r s W，F J r A n o v e r v i e w o f d i f f e r e n t d e s i g n s o f w a t e r r e s i s t a n t c a b l e R I E E E C o n f e r e n c e R e c o r d o f A n n u a l C o n f e r e n c e o f El e c t ric a l En g i n e e r i n g Pr o b l e ms i n t h e Ru b b e r a n d P l a s t i c s I n d u s - t r i e s ，1 9 9 2： 62 - 6 5 盛伟秋 阻水交联电缆用超强吸水膨胀材料 的研究 J 电线 电缆 ， 1 9 9 9 ( 5 ) ： 3 6 _ 3 7 乔新霞 ， 范维安 ， 方建勇 ， 等 统包 型全 阻水 交联 电缆 P 中 国专利 ： C N 0 1 2 7 7 8 2 0 6， 2 0 0 3 -01 -01 王晓华 ， 梅 正 强 ， 张 宣 东 ， 等阻 水 电 缆 P 中 国 专 利 ： CN2 0 0 7 2 0 0 45 7 3 6 6， 2 0 0 8 -06- 1 1 计初喜， 鲁邦 秀 防水 电力 电缆及 制作方 法 P 中 国专利 ： CN2 0 0 71 0 0 4 0 7 8 9 3， 2 0 0 7 1 1 - 1 4 史 建东，胡建虹 ，吴春中 全 阻水 高压交联 聚 乙烯绝缘 电力 电缆 P 中国专利： C N 0 1 2 3 7 9 3 0 1 ， 2 0 0 2 -04 1 0 王福 志， 郑宏 ， 姜松奕 ， 等 电缆阻水层 静 电喷涂 方法 P 中国专利 ： C N 2 0 0 7 1 0 1 6 4 7 3 4 3 ， 2 0 0 8 -00 6 - 2 5 詹祖根 ， 陈 良， 吴 刚 ， 等 结 构改进 的单芯绝 缘阻水 电缆 P 中国专利 ： C N 2 0 0 7 2 0 0 3 7 3 8 9 2， 2 0 0 8 - 0 4 - 2 3 鲁建军 ， 彭小弟 ， 孙署光 一种改进的橡皮绝缘阻水电缆 P 中国专利 ： C N 2 0 0 4 2 0 0 8 0 9 5 3 5， 2 0 0 6 -06 - 2 1 叫 纠 i f 1 1 l l 1