電力電纜的品種發(fā)展和產銷動態(tài)
⑴ 不滴流油紙絕緣和充油電纜
近十年來中低壓油紙電纜已基本淘汰,但用于水底敷設的海纜,仍較多地采用鉛包不滴流油紙電纜。油紙鉛包電纜重量較重,電纜可沉沒于海底、飄浮的電纜會在巖石上磨損并受到錨害。采用鉛包油紙電纜比鉛包交聯電纜價格便宜,該產品受到一些用戶的歡迎,國內上海和紅旗電纜廠更具有一定優(yōu)勢來提供上述產品。對于110~220kV油紙絕緣充油電纜,我國已有著悠久的制造歷史和豐富的使用經驗,且產品的介電性能穩(wěn)定,價格公道,深受用戶歡迎。同時改型的纖維紙,介質損耗較小,在高壓和超高壓電纜中,如用戶沒有提出特別防火要求時,充油電纜的應用,還將有一段較長的時期;
⑵ 聚氯乙烯絕緣電纜 聚氯乙烯絕緣電纜簡稱PVC塑力纜,由于產品結構柔軟,易于彎曲,生產工藝簡單且價格便宜,在90年代后在我國進入了最為輝煌的年代,約有幾百家電纜廠生產PVC塑力纜,年產量最高可超過12萬km/年(三芯),年產值100億元。特別是國際GB 12706-91產品標準公布后,產品質量穩(wěn)步上升,導體采用緊壓扇形結構,電纜結構圓整密實,護套表面光亮,印字清晰,部分產品遠銷東南亞各國。由于PVC塑力纜溫升載流量低,夏天過載時易發(fā)生熱擊穿,絕緣燃燒時,鹵素材料釋放出氯化氫有毒氣體使消防人員中毒,其著色料(紅色)會導致絕緣電阻下降和電容系數上升使開關頻繁跳閘等等弊端。我國約有1/4~1/5的產品為硅烷交聯所代替,但PVC塑力纜在我國還將占據著較多的市場份額。
⑶ 硅烷交聯電纜 早在80年代中期,上海電纜研究所和湘潭電纜廠就聯合開發(fā)了硅烷交聯絕緣電纜,硅烷交聯是低溫交聯,生產企業(yè)不需要增加多少技術措施,可在現有設備上生產,絕緣中不含鹵素,完全克服了PVC塑力纜存在的缺點。硅烷交聯又名溫水交聯[1],由于是吸水后進行交聯反應,絕緣中含水量僅100~200ppM,和干法交聯絕緣中含水量一樣,絕緣品質也和中低壓干法交聯電纜完全相同。近年來該產品發(fā)展非常迅速,我國已有一百多家企業(yè)開發(fā)了這項新產品,1998年產量達2.5萬多公里(三芯)。在西方發(fā)達國家中,約有一半PVC塑力纜被硅烷交聯絕緣電纜所代替,我國也正向這方面努力,以滿足城網改造的需要。硅烷交聯生產工藝可分為下列幾種方式[2]:
① 二步法工藝;又稱Sioplase E,美國Dowcorning公司開發(fā),由塑料廠提供聚乙烯接枝料(A料)和含催化劑或著色劑的B料,由電纜廠按一定比例相混和,可在普通的擠出機上生產,并在溫水槽中進行交聯反應。為防止溫水污染產品,現已改用在蒸汽房中進行交聯反應。如在水槽中采用不銹鋼線盤,既可防止污染,又可以提高反應速度,生產工藝簡便,產品質量穩(wěn)定。但絕緣料價格較貴,且存放期最好不要超過半年。
② 共聚法工藝;近幾年來一些大型的塑料公司如日本的三菱油化、美國的UCC以及北歐化工等公司提供的A料是在大型高溫高壓反應釜中生產的共聚料,其產品性能更較接枝料優(yōu)越,但材料價格也較其它料更貴一些。
③ 固相一步法工藝;又稱Siloxen工藝,為德國Kable Metal公司開發(fā),廣泛地在中國和東南亞各國流傳,該料已由絕緣料廠均勻混和,電纜廠不必重新配制,由于絕緣料未經接枝,存放期可達一年。其缺點是擠出溫度最高可達240℃,擠出工藝較麻煩,由于擠出溫度高,產品質量較難控制,掌握其生產工藝后,產品質量才有保證。
④ Monosil一步法工藝;該工藝不要由絕緣料廠提供絕緣料,可采用液態(tài)硅烷由計量泵自動計量和輸送到擠出機系統(tǒng),并采用絕緣基料(粒料)經自動稱量后送入長徑比達1:30的擠出機中完成擠出工藝。該設備由瑞士Maillefer和NKF、BICC等公司聯合開發(fā),設備投資較大,但產品質量穩(wěn)定,絕緣基料價格較低,且不存在緣料的貯存期問題。我國為發(fā)展中國家,擁有monosil一步法設備的企業(yè)很少,在100多家企業(yè)中僅占4~5家。
在這次城網改造中,硅烷交聯是PVC塑力纜的更新換代產品。國內一些較大的供電局;如上海、北京、天津等供電局,已明文規(guī)定不再在配電網中采用PVC塑力纜,硅烷交聯電纜的產量有可能成倍增長,預計年產可達4~5萬km/年。
除1kV等級硅烷交聯電纜外,10kV硅烷交聯電纜也有5家企業(yè)生產,對于品種規(guī)格變化較多和電纜長度較短的供貨批量,采用10kV硅烷交聯更為經濟。如采用CCV生產線生產,廢品率極高,為此在10kV交聯電纜生產工藝中,應保持10kV硅烷交聯生產線的一定比例,才能均衡生產。
⑷ 干法交聯電纜 早在80年代中期,上海電纜研究所就協(xié)助沈陽電纜廠向瑞典引進了一套干法CCV交聯生產線,生產中高壓交聯電纜。并進行了引進技術的消化吸收及交聯電纜的基礎研究工作,制訂了產品標準。90年代初GB 12706-91國標正式發(fā)布,中低壓交聯電纜得到了蓬勃的發(fā)展。各電纜企業(yè)紛紛從國外引進CCV干法交聯生產線,如NOKIA, Davis,TROESTER和Royal等國外較著名的設備制造公司。同時也引進了國外的生產技術,提高了交聯電纜的產品質量水平,部分交聯電纜還向東南亞和阿拉伯等國家出口。在中壓電力電纜領域內,交聯電纜已基本上取代了油紙電纜,交聯電纜的產量由原來的年產1,000多km增加到10,000多km。隨著電纜用量的增加,交聯電纜在運行中擊穿放炮的次數也逐年增多。上海電纜研究所作了交聯電纜的運行可靠性研究和統(tǒng)計,國產交聯電纜的擊穿故障率高達0.5次/年-100km左右[3],歐洲等發(fā)達國家已下降到0.2次/年-100km,主要是國產交聯電纜的生產環(huán)境較差,灰塵等雜質容易進入電纜絕緣,同時生產工人僅憑經驗操作,不按科學的交聯生產工藝計算機軟件操作,同時有些電纜廠管理不善,有些產品不進行局部放電試驗就將產品出廠了。上海電纜研究所貫徹了機械部“技術進步”的政策,對國內17條CCV交聯生產線進行了整頓驗收,改變了交聯電纜的生產環(huán)境,提高了產品質量。國產交聯電纜產品已和發(fā)達國家進口的產品不相上下了。近年來我國交聯電纜生產線已超過100多條,其中有三分之一可以生產高壓交聯電纜,生產能力大大超出市場需求數量,由于城網改造的需要,從1999年開始,年需求中壓交聯電纜約3.5萬km/年。產品價格大幅度下跌,企業(yè)處于市場劇烈的競爭之中。對于110kV高壓電纜已有沈陽、鄭州、上海和山東電纜廠于去年通過產品鑒定,1998年生產110kV高壓電纜約400km/年,年需求量約500km/年。1999年110kV高壓交聯電纜的年需求量將成倍上升,年需求量可能要達1000~1200km/年。但通過產品鑒定的企業(yè)將增加到13家,到2000年后,國內將有25~30條高壓交聯生產線啟用,市場競爭的劇烈程度將超過中低壓電纜。對于220kV超高壓交聯電纜,上述四家電纜廠均已通過產品技術鑒定,將由上海電纜研究所承擔的按IEC WG 11-97建議的高電場熱循環(huán)予鑒定試驗后(已建議作為型式試驗考核),才能推向市場。上海電纜研究所已按照電纜行業(yè)的要求在1999年上半年建成了上述試驗基地,已經投入使用。
⑸ 架空絕緣電纜 在城市供電系統(tǒng)中,高壓線和綠化區(qū)都要占有一定空間,空間走廊日益狹小,線樹矛盾突出,觸電傷亡事故不斷發(fā)生,架空絕緣電纜的應用就特別受到青睞。1990年上海電纜研究所獲得了開發(fā)1~35kV架空電纜的基金項目,在上海市電力局供用電研究所協(xié)助下,進行了研究試驗和產品開發(fā)工作,在江蘇江陰和浙江蘭溪電纜廠進行1kV和10kV架空電纜的研制和生產。并在上海電網系統(tǒng)中推廣應用。1992年上海市受到臺風襲擊,架空電纜的電桿斷裂,架空電纜落地,但供電沒有中斷,產品得到了用戶的稱贊。同年還制訂了架空電纜國家標準GB 14049-93。1998年年產10kV架空電纜約3萬km/年,在城網改造中,估計年需求量可達5~6萬km/年。絕緣采用PVC,HDPE, XLPE等耐候絕緣料,今后將大量采用XLPE交聯絕緣料,導體分銅、鋁和鋁合金等硬拉結構,在拉斷力要求高,桿塔跨距大的線路中可采用鋼線作承載線,我國東北林區(qū)還采用鋼芯鋁絞線結構,國內各電纜企業(yè)均可生產。
⑹ 五芯電纜 在塑料電力電纜國家標準GB 12706-91中僅考慮到低壓三芯、四芯電纜,其中第四芯是為了輸送電力系統(tǒng)在不平衡狀態(tài)下產生不平衡電流以及短路電流。這就是3加1的四芯電纜,中心線大小由不平衡電流及短路電流來確定,但一般不得小于相的1/2。到90年代,原屬電氣裝備系統(tǒng)中一些電纜,例如建筑、船用、礦用電線電纜,輸送容量愈來愈大,并且對電纜產品的功能要求愈來愈多,隨著計算機廣泛應用,電路中非線性阻抗大量增加,造成三次諧波電流在中性線通過時電流很大,達到了相電流同樣大小水平,這樣中性線PN線要求擴大到相線截面水平,即所謂4等截面。為了便于設備,儀器接地保護需要,又增加了第5線芯即PE線。這就是五芯電纜。很多電纜企業(yè)研制了五芯電纜以滿足不同用戶要求,有3+2芯及4+1芯二種結構。建筑部門多數需要4+1芯結構。其它用戶也有要求3+2芯結構,五芯電纜以圓形電纜居多,并用迭代法編制計算程序,設計出5芯不等截面電纜的外徑和結構尺寸、還有設計了五芯瓦型電纜結構,四川電纜廠還得到該結構的國家專利發(fā)明證書。在國外也較多地采用五芯電纜,英國BICC公司采用金屬屏蔽層作為第四或第五線芯,該結構有如下一些優(yōu)點。
① 采用鋁導線作金屬屏蔽,用以防止外來的各種電氣干擾,并可作為PE線或PN線。對四芯電纜,該層即為PE線。
② 采用細鋼絲金屬屏蔽層作電磁屏蔽,以防止各種外來的電和磁的干擾,又稱全屏蔽電纜,電磁屏蔽層,又是PE或PN線,這種結構得到了各種用戶的歡迎,需求量也愈來愈多。
對于五芯電纜應采用何種產品結構,對PE線和PN線截面應采用多大的尺寸,應根據我國的具體情況,進行調查研究,在即將進行的國標修訂中全面考慮。
⑺ 阻燃、耐火等其它電纜品種 在電力電纜中,以使用有鹵阻燃電纜為多,也有使用低煙無鹵電纜,阻燃電纜的等級按國家標準規(guī)定可分為A、B、C三類,型號用ZR表示。在某些企標中,對阻燃等級最高的A類產品用GZR(即高阻燃)表示。對1kV電纜可適當采用各種阻燃材料來達到三種不同類別的標準;但10kV交聯電纜還沒有阻燃絕緣料,要依靠采用不同的填充料和護套料和采用不同截面大小來達到B或C類標準。一般達到B類標準時就要求采用較大的電纜截面。如要達到A類標準,可采用隔氧層(又稱隔火層)結構,上海電纜廠已于前年申請了隔氧層電纜結構的專利。即在10kV電纜外擠包一層含高阻燃劑的樹脂材料,現在已有較多的電纜廠采用含高阻燃劑的橡膠帶或玻璃布帶繞包,含高阻燃劑的玻璃布帶又稱隔火帶已在市場上推廣應用了。
在某些重大工程項目中,需要一種在火災中仍能持續(xù)通電的保安電源,以便滅火報警、照明、通訊和救火之用,稱耐火電纜。耐火電纜絕緣與護套應是阻燃電纜,并在導體上包上1-2層云母帶,合成氟金云母在110℃下仍不失去機械強度,產品型號為NH。為保持云母帶在加工中的機械強度,加包一層聚酯帶有著更好的效果。如不采用含氟的云母帶,還可制成無鹵耐火電纜,該產品更受到用戶的歡迎。
⑻ 電力電纜的接頭附件 油紙電纜附件用鐵殼頭和環(huán)氧頭已逐漸淘汰,代之而起的是熱收縮附件,由我國長春應化所開發(fā)并使用,上海電纜廠也和美國瑞侃公司合作生產熱收縮附件。上海電纜研究所在90年代初承擔了國家基金項目開發(fā)了架空電纜全套金具及附件,由武漢、長沙和無錫等附件廠組織生產,并制訂了附件國家標準,基本上滿足國內中低壓電纜的成套供應,在90年代中上海電纜研究所協(xié)助廣東南海附件廠引進了西門子公司的全套硅橡膠予制附件,長沙附件廠也引進了該項技術,中低壓電纜附件已全部配套齊全。110kV高壓電纜預制終端和SF6終端可由上海電纜研究所為主體的三原附件公司提供,并正在開發(fā)110kV預制連接盒。今年三原公司又與日本住友合作,共同生產220kV終端,全封閉終端與單一橡膠件預制式連接盒,目前正在電纜所進行預鑒定試驗。國內能提供高壓電纜附件的還有沈陽電纜廠早年在上海電纜研究所協(xié)作下引進的瑞典Kabledon生產技術,也可提供110kV預制終端和模塑連接盒,沈纜也和日本古河合作生產高壓電纜全套附件。除此以外有些電纜廠還向美國G&W公司和Elasmould公司進口一部分高壓電纜附件,以滿足城市電網改造的要求。