150 kV 鋁芯充油電纜的研制

杜 青，付炳惠

(1.樂(lè)星紅旗電纜(湖北)有限公司，湖北 宜昌 443004;2.電能北京產(chǎn)品認(rèn)證中心有限公司，北京 100011)

0 引言

2008年5月，我公司接到印度尼西亞客戶150 kV充油電纜的詢單，詢單共有三種型號(hào)規(guī)格，除了已成熟生產(chǎn)的銅芯充油電纜外，其中630mm2鋁芯充油電纜，我公司并沒(méi)有生產(chǎn)過(guò)。查閱相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，除IEC等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)充油電纜鋁導(dǎo)體的直流電阻有規(guī)定外，我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及其它一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了銅芯充油電纜。2008年9月，在與印度尼西亞客戶簽訂技術(shù)協(xié)議前，我公司模擬充油電纜干燥浸漬工藝，對(duì)清洗后的鋁單線做浸油老化試驗(yàn)，隨后測(cè)試油樣的介質(zhì)損耗及耐壓等指標(biāo)，確認(rèn)可以滿足產(chǎn)品要求后簽訂了銷售合同。

1 鋁單線浸油老化試驗(yàn)

630mm2鋁芯充油電纜，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為帶不銹鋼油道的中空鋁導(dǎo)體絞合結(jié)構(gòu)。鋁單線標(biāo)稱直徑為2.71mm，共108根，排列方式為(不銹鋼油道)+(18+24+30+36)。因此模擬試驗(yàn)時(shí)，我們嚴(yán)格按照導(dǎo)體結(jié)構(gòu)選取了高速大拉機(jī)和十模大拉機(jī)生產(chǎn)的鋁單線，進(jìn)行清洗后各選用了108根長(zhǎng)度約100mm的鋁單線，根據(jù)導(dǎo)體長(zhǎng)度計(jì)算出相應(yīng)的油道的需油量，將鋁單線浸泡到處理合格的高壓電纜油十二烷基苯中，按電纜浸漬工藝進(jìn)行了老化試驗(yàn)，然后測(cè)量老化后的電纜油，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

根據(jù)表1可知，十模大拉機(jī)生產(chǎn)的鋁單線即使清洗三遍后老化油樣的介質(zhì)損耗角正切仍超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，不適用于鋁芯充油電纜導(dǎo)體;高速大拉機(jī)生產(chǎn)的鋁單線經(jīng)過(guò)適當(dāng)清洗可以滿足鋁芯充油電纜的要求。同時(shí)考慮到高速鋁大拉機(jī)拉制的單絲強(qiáng)度較大，可能影響中空導(dǎo)體絞制質(zhì)量，決定對(duì)高速鋁大拉機(jī)生產(chǎn)的鋁單線進(jìn)行退火軟化處理，在滿足單線柔軟度的同時(shí)，也去除了部分大拉油(大拉機(jī)拉制產(chǎn)生的鋁單線表面油膜的簡(jiǎn)稱)。

表1 鋁單線浸油老化試驗(yàn)結(jié)果

2 鋁芯充油電纜的研制

(1)產(chǎn)品工藝流程(見(jiàn)圖1)。

圖1 產(chǎn)品的工藝流程

(2)硬鋁單線拉制。硬鋁單線拉制與普通鋁導(dǎo)體相同。

(3)退火。為保證絞線過(guò)程中不斷絲，嚴(yán)格控制鋁單線退火溫度及時(shí)間，確保退火后的鋁單線的抗拉強(qiáng)度在90～120 MPa之間。

(4)鋁單線清洗。我公司銅單線清洗通常采用清洗劑及90℃以上熱水清洗一遍，并用潔凈白布擦干即可?？紤]到鋁單線表面大拉油較多，對(duì)鋁單線清洗了兩遍。同時(shí)，為保證鋁單線清洗過(guò)程中不擦傷，所有的過(guò)線模全部采用軟尼龍模，清洗后的鋁單線應(yīng)潔凈、無(wú)油。

(5)絞線。絞線是在120B叉絞機(jī)上完成的。將不銹鋼螺旋管與四層鋁單線同心絞合到一起，除應(yīng)注意螺旋管在放線過(guò)程中不扭轉(zhuǎn)外，還應(yīng)同單線清洗一樣，為保證軟鋁導(dǎo)體絞制過(guò)程中不擦傷，所有的過(guò)線模、并線模全部采用軟尼龍模，并用潔凈白布擦去每層單線在絞制過(guò)程中產(chǎn)生的鋁灰、鋁粉，絞制后的中空導(dǎo)體應(yīng)潔凈、光滑、圓整。

(6)紙包。紙包絕緣是在法國(guó)波迪亞紙包機(jī)上完成的。紙包機(jī)所在的紙包房采用兩套去濕系統(tǒng)，紙包房、紙包頭濕度分開(kāi)控制，通過(guò)循環(huán)干燥壓縮空氣可將紙包頭相對(duì)濕度控制在15%以下。紙包絕緣采用075、125、175三種紙帶形成分階絕緣。在紙包工藝設(shè)計(jì)時(shí)，為增強(qiáng)紙絕緣在干燥后的緊密度，避免“松皺”，采取了預(yù)干燥連續(xù)切紙。預(yù)干燥連續(xù)切紙裝置溫度控制在(110±5)℃范圍內(nèi)，可以去除紙中7%的水分;干燥好的紙帶置放于具有循環(huán)干燥壓縮空氣的紙柜內(nèi)，分類存放，以保證紙帶的干燥度。同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中精確計(jì)算和控制紙包時(shí)紙帶張力，保持紙包機(jī)張力恒定，避免了“緊皺”。

(7)整體浸漬虹吸壓鉛。整體浸漬虹吸壓鉛為我公司自行開(kāi)發(fā)的工藝。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于處理合格的電纜油從絕緣屏蔽慢慢滲透到電纜油道中，浸漬過(guò)程中產(chǎn)生的氣體通過(guò)油道抽真空排出，相對(duì)于真空壓鉛工藝，電纜油從油道內(nèi)緩慢滲透到絕緣屏蔽，浸漬時(shí)間短，浸漬透徹，電纜及電纜油的tg δ小很多。特別是采用 8000干燥浸漬缸后，生產(chǎn)長(zhǎng)度大大增加，相應(yīng)縮短了生產(chǎn)周期。虹吸壓鉛是在150螺桿式連續(xù)擠鉛機(jī)上完成的，虹吸壓鉛的關(guān)鍵在于油接觸高溫模座不能產(chǎn)生老化現(xiàn)象。我公司具有專門(mén)的裝置，密封牽引、油循環(huán)、熱平衡能得到很好保證，生產(chǎn)的鉛套無(wú)接縫，表面無(wú)皺，無(wú)鉛灰等缺陷。鉛套厚度連續(xù)監(jiān)控，收線采用50 t轉(zhuǎn)盤(pán)收線，電纜上車端頭做好鉛封頭即接壓力箱，保證生產(chǎn)過(guò)程中電纜油道壓力。

整體浸漬用高壓電纜油十二烷基苯是經(jīng)過(guò)白土精制、循環(huán)過(guò)濾、加抗氧劑、循環(huán)脫氣、脫水等工序后處理合格的電纜油，我公司規(guī)定的主要技術(shù)指標(biāo)為:在油溫(100±1)℃時(shí)，tg δ不大于0.000 5;油溫(20±10)℃時(shí)，工頻擊穿強(qiáng)度不小于60 kV/2.5mm。

(8)加強(qiáng)層繞包。采用兩層半硬態(tài)不銹鋼帶間隙繞包作為充油電纜的加強(qiáng)層。加強(qiáng)層繞包過(guò)程中除應(yīng)控制好不銹鋼帶強(qiáng)度外，還應(yīng)嚴(yán)格控制繞包間隙，間隙控制在鋼帶寬度的10%左右，確保鉛套充油電纜在規(guī)定油壓下正常運(yùn)行。

(9)外護(hù)套擠制。外護(hù)套采用中密度聚乙烯護(hù)套料，在進(jìn)口 150擠塑機(jī)上擠制完成，表面應(yīng)平整、光滑，然后在護(hù)套表面涂石墨作為外電極。

(10)充油電纜結(jié)構(gòu)尺寸(見(jiàn)表2)。

(11)試驗(yàn)。2008年12月5日，印度尼西亞客戶及其委托的第三方檢驗(yàn)公司SGS到我公司對(duì)生產(chǎn)完成的充油電纜進(jìn)行工廠檢驗(yàn)，充油電纜的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均高于合同技術(shù)協(xié)議要求，鋁芯充油電纜試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 150 kV 630mm2充油電纜結(jié)構(gòu)尺寸(單位:mm)

3 結(jié)束語(yǔ)

從表3試驗(yàn)結(jié)果可看出，鋁芯充油電纜的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)電纜及電纜油的介質(zhì)損耗正切值均遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)要求，與我公司銅芯充油電纜相當(dāng)。這表明我公司鋁芯充油電纜生產(chǎn)工藝是合理、先進(jìn)的。

表3 鋁芯充油電纜試驗(yàn)結(jié)果

［1］GB/T 9326—2008 交流500 kV及以下紙或聚丙烯復(fù)合紙絕緣金屬套充油電纜及附件［S］.

［2］IEC 60141-1(1993) 充油電纜和壓氣電纜及其附件的試驗(yàn)第1部分:交流400 kV及以下的紙絕緣金屬護(hù)套充油電纜及其附件［S］.