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平行集束型架空绝缘电缆的开发与应用 - 无图版

shixue022 --- 2008-11-02 12:32:06

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平行集束型架空绝缘电缆的开发与应用

由于城市建设中要求架空线绝缘化,我国电缆行业在八十年代就开始了绝缘架空电缆的研究和开发,经过近二十年的发展,绝缘架空电缆不仅在城市建设中,而且在农村电网的改造中都得到了全面普及。但我国的架空线绝缘化程度与西欧等国家相比仍有很大差距。这虽然与我国的经济发展有一定的关系,但在电力应用中得不到很快地推广与其实际运行中产生的效益不十分明显也有很大的关系。

    我国在1990年就发布了国家标准GB 12527《额定电压1KV及以下架空绝缘电缆》,电缆生产企业随后根据标准的要求相继开发了绝缘材料为聚氯乙烯、聚乙烯或交联聚乙烯的架空绝缘电缆。有一明显的特点就是绝大部分的电缆为单芯电缆,三芯绞合型的架空电缆生产和应用都很少。这与我国的低压配电网络的应用模式有关。我国在低压配电网中主要采用的是单相到户的输送模式,这种模式在安装和维护中比较方便,但由于各用户的用电量极不平衡,造成其主干线路中产生明显的线损,有时线损竟达25%以上。国外先进国家在低压电网中主要采用的三相到户的输电模式,这种模式不会造成主干线路的电压不平衡,输电线路上的线损很低。我国有关电力单位也多次进行这方面的应用与研究,但由于三芯绞合的架空绝缘电缆在安装和敷设中比较困难分支引接技术不过关,所以一直不能很好推广。近期新出现的平行集束型架空绝缘电缆是一种新型结构的电缆产品,它具有生产上一次成型及安装和维护方便等优点,结合采用三相输电新模式,有明显的经济效益,它可明显地解决三相电网上的用电不平衡。根据我国城乡电网改造的实际情况及调查与分析,为适应城乡电网改造,降低电网输送过程中的电能损耗,方便安装,提高经济效益,国家电力部门开始在农网改造中大力推广该新型产品。

    平行集束型架空绝缘电缆的主要设计思路是把各绝缘线芯采用平行排列的方式进行加工,线芯间采用带筋进行连接。这样的结构使各绝缘线芯要分开时只需撕裂带筋就可分开,安装敷设非常方便,解决了三芯绞合式的架空绝缘电缆在进行分支引接时很困难的缺点。这样的结构在使用上具有可分裂、可对称组合两大特点,使其在线路设计时可以灵活应用。另一方面,它的加工只需用挤出机一次挤出成形,省掉了成缆绞合工序,对于线缆生产企业来说节省了设备投资及生产成本。

四芯的平行集束型架空绝缘电缆的各绝缘线芯的排列方式可以有星型、并列型和方型等多种排列方式。如下图所示:

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星型

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并列型

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方型

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考虑到实际使用中的情况;同时考虑到电缆在线盘上应绕线平整,不然在线盘上会引起电缆结构形状的改变或损伤,决定采用方型的排列方式。电缆加工时是方形,而绕在线盘上可以四根线芯平行排列,电缆在敷设放出时再回归方形。

根据GB 12527《额定电压1KV及以下架空绝缘电缆》的规定,架空电缆的绝缘材料可以是聚氯乙烯、聚乙烯或交联聚乙烯。电缆采用聚氯乙烯或聚乙烯作为绝缘材料比较容易加工,价格也相对便宜,但从今后的发展方向来看采用交联聚乙烯绝缘的架空电缆应该是主流。绝缘料必须采用耐侯型的材料,特别是二步法硅烷交联料,为了保证其耐侯性能要求,必须适当增加碳黑母料的比例。为了保证电缆在一次成形时单根的绝缘线芯均能保持良好的同心度,模具的设计是关键。对于各种材料,设计成形模具时应略有不同。采用挤管式或采用挤压式的成形模具都可加工出符合要求的产品,前提是设计要合理,加工精度要高。

平行集束型架空电缆采用交联聚乙烯绝缘时工作最高额定温度为90℃,这可明显提高其截流能力,而且交联聚乙烯具有优良的电气性能和机械性能,所以说其是今后的发展方向。相对来说,交联聚乙烯绝缘的电缆工艺比较复杂,加工时必须控制每个环节,才能生产出合格的产品。低压电缆的交联聚乙烯材料现主要采用硅烷交联料。硅烷交联也称温水交联,其主要特点是电缆在挤出成型后再浸入有一定温度的水中,绝缘材料中的催化剂经过水解反应使聚乙烯进行交联,它可在常温、常压下进行加工。硅烷交联生产有二种方法。一种方法是一步法,是指混料、挤包电缆在同一挤出机上完成;它要求有特殊的挤出机及混料、加料辅助设备,设备主要是国外进口设备。另一种方法是二步法,是指混料和挤包电缆分两步进行。我国国内生产硅烷交联型的电缆主要采用的是二步法这种方法。两步法的优点是不要求有特殊的挤出设备,操作简单,容易控制;缺点是原材料存放时间不长。两步法生产所用的硅烷料现在有二种形式,一种材料是把各种原料全部混合在一起;另一种材料是分A料和B料加工,在生产前把A料和B料按比例混合在一起再进挤出机挤塑加工。应该注意挤出机的冷却水槽必须用恒温水槽,生产时水槽应加热到一定的温度,如果冷却水温过低,绝缘料冷却速度过快,会对产品质量有明显的影响。

平行集束型架空绝缘电缆具有可分裂、可对称组合二大特点。线路设计时必须考虑其这二大优点,设计时需要采用新型的配电网络供电模式,对负荷进行对称重组,达到降损目的。从对电缆截流量的计算可知,由于考虑到散热等各种因素,导体的载流量与其标称截面是不成比例的。导体的标称截面越小,其单位面积的截流量就越大,所以用几根小截面的导线来代替相同截面的单根电缆,其截流能力能大大地提高,这就是电流输送上所说的分裂原理。根据这个原理,在架空线路设计时应考虑用几根小截面的架空电缆来代替单根大截面的单根电缆以提高其截流能力。由于平行集束型架空绝缘电缆其方形的形状占用空间小,所以在主回路上原设计架设的单芯大截面的绝缘架空线可以同时架设四根小截面的四芯的平行集束型架空绝缘电缆来替代。平行集束型架空绝缘电缆的各根绝缘线芯只需撕裂带筋就可分开,其使用上的灵活性保证了新方案的实施。到用电单元的电缆只需用一根平行集束型架空绝缘电缆就可。由于现在生活用电用的是单相电压,所以三相电接到用电单元表箱后再每户单相接出,并且必须根据原先的单个用户的用电记录来分均三相用电,以达到输电线路上的三相平衡。据测量,架设及分户合理的线路,其线损均在5%以下,降损非常显著。

平行集束型架空绝缘电缆的架设与裸铝线或单芯的绝缘架空线的架设相比,其所用的电杆、金具都大为减少,而且敷设时省工省时;再通过导线分裂原理应用多根小截面的导体来代替单根大截面的导体,输送相同电流量,其单位造价与应用裸铝线的造价相差不多。可以看出,因为其明显的降损作用及较低造价,使平行集束型架空绝缘电缆在农网及城市低压电网绝缘化改造中有着良好的经济效益和社会效益,值得全面推广。

 

 

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