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　　目前國(guó)内已有(yǒu)多(duō)条生产線(xiàn)能(néng)生产110KV及以上的超高压交联電(diàn)缆，各厂的金属套结构不全类同。不同金属套各有(yǒu)其特征，用(yòng)户首先必须对金属套的性能(néng)要有(yǒu)一个全面的认识和了解，按各自的条件进行选择。仁者见仁、智者见智，本文(wén)对各种类型金属套的性能(néng)和特征作个阐述。此文(wén)仅起一个抛砖引玉的作用(yòng)，希各供電(diàn)系统能(néng)介绍使用(yòng)不同金属套電(diàn)缆的经验，使制造部门了解用(yòng)户观点与需求。

　　35KV電(diàn)缆如何选用(yòng)各种金属护套

　　1.金属套的种类

　　金属套有(yǒu)二大功能(néng)：(1)隔水作用(yòng)：防止XLPE绝缘接触到水分(fēn)产生水树技，金属套是電(diàn)缆的径向防水层;(2)能(néng)承受零序短路電(diàn)流热稳定性好。按生产工艺可(kě)分(fēn)為(wèi)三大类：挤包无缝金属套、纵向焊缝金属套和综合护套等。采用(yòng)的材料又(yòu)有(yǒu)铅、铝、铜和不锈钢等。金属套的品种、制造、结构和特征如下：

　　金属套品种制造和结构特征

　　无缝铅套由连续压铅机挤包无缝连续铅套铅的化學(xué)性能(néng)稳定，耐腐蚀。

　　无缝波纹铅套由连续或非连续压铝机挤包铝套及轧波纹電(diàn)缆重量轻，铝的化學(xué)性能(néng)较活泼，外护套损坏后铝套易穿孔，外径较大。

　　焊缝波纹铝套铝板卷包用(yòng)焊机焊接后再轧同上，但有(yǒu)纵向焊缝。

　　焊缝波纹铜套铜板卷包用(yòng)焊机焊接后再轧纹有(yǒu)纵向焊缝，外径较大。

　　焊缝波纹不锈钢不锈钢板卷包用(yòng)焊机焊接后再轧纹有(yǒu)纵向焊缝，热稳定容量比波纵铜套低，外径较大。

　　综合护套铝箔PE复合膜纵向搭盖卷包热风焊接電(diàn)缆重量轻，铝箔作防水层，用(yòng)铜丝屏蔽满足热稳定。

　　以上6种金属套都有(yǒu)良好的径向防水层，但内在质量、应用(yòng)特性和制造成本各不相同。目前國(guó)内除波纹铜套和不锈钢套外都有(yǒu)生产，对國(guó)内生产的4类品种性能(néng)阐述如下。

　　35KV電(diàn)缆如何选用(yòng)各种金属护套

　　2.铝套

　　目前國(guó)内能(néng)制造铅套交联電(diàn)缆的大厂都有(yǒu)以连续压铅机生产铅套的能(néng)力。铅套交联電(diàn)缆内部结构紧密，纵向防水性能(néng)好，铅的化學(xué)稳定性耐腐性好，缺点是重量重。

　　铅合金的熔化温度约300℃，压铅机的模座挤出温度260℃。在螺杆连续压铅机上制造的铅套是一个无夹灰、无缝、内壁光滑的连续铅管。铅的蠕变性能(néng)好，结构尺寸设计时无须在铅套与線(xiàn)芯之间留有(yǒu)间隙，交联绝缘膨胀时能(néng)撑大铅套而绝缘表面仍然平整光滑。由于交联绝缘的膨胀系数比金属大约一个数量级，因此各类波纹金属套内必须留有(yǒu)足够的膨胀间隙。如无间隙或间隙不够大，在绝缘膨胀后会在绝缘表面留下波纹的凹痕，这会影响電(diàn)缆的電(diàn)气性能(néng)。在型式试验中经过20个热循环后，如電(diàn)缆芯表面呈波纹状，電(diàn)缆的冲击裕度不高。由于铅套内壁无需设计间隙，结构较紧密。因此铅套交联電(diàn)線(xiàn)的纵向防水性能(néng)比任何一种波纹金属套電(diàn)缆都好。

　　铅的電(diàn)阻系数是铝的7.8倍，铅套要满足技术条件中的短路热稳定要求，铅套的截面必须比铝套的大得多(duō)。各供電(diàn)系统采用(yòng)短路热稳定指标都比实际大了很(hěn)多(duō)，主要是零序短路持续的时间太長(cháng)，而实际上仅几个周波。这指标是系统定的，对電(diàn)缆技术人员来说无权变更。上海在220KV工程中要求50KA2秒(miǎo)，采用(yòng)铅套電(diàn)缆时要在铅套下加铜丝屏蔽，选用(yòng)波纹铝套要加厚。在85年的引进中，曾有(yǒu)一工程将國(guó)外加厚的波纹铝套充油電(diàn)缆与國(guó)产铅套充油電(diàn)缆(没有(yǒu)铜丝屏蔽)对接，國(guó)外制造厂说：“如果发生短路时铅套電(diàn)缆的铅套会熔化了”，实际上自七十年代以来的國(guó)产超高压铅套充油電(diàn)缆和近年采用(yòng)铅套交联電(diàn)缆都没有(yǒu)发生过铅套熔化的故障。主要是目前系统的短路容量没有(yǒu)这么大，短路持续时间不可(kě)能(néng)达到2秒(miǎo)。现各大供電(diàn)系统都己编制了“電(diàn)网若干技术原则的规定”，其中对110KV以上電(diàn)力電(diàn)缆的金属套或金属屏蔽层要求能(néng)承受单相短路電(diàn)流的持续时间应不小(xiǎo)于0.2秒(miǎo)(以上海電(diàn)网為(wèi)例)。如执行这项技术条件将使超高電(diàn)缆的金属套结构趋向合理(lǐ)，有(yǒu)利于降低電(diàn)缆的造价。

　　选择用(yòng)螺杆式连续压铅机生产的铅套，不存在因铅套夹灰形成铅套上有(yǒu)砂眼问题。螺杆式压铅机从熔铅炉底部取铅挤包，铅的氧化物(wù)和各种杂质比重较铅小(xiǎo)得多(duō)，都会浮在熔融铅液表面不可(kě)能(néng)挤包在電(diàn)缆上。即使用(yòng)水压机式非连续压铅机也能(néng)生产质量优良的铅套，关键是生产工艺。上海電(diàn)力系统中有(yǒu)数百公里单芯铅套充油電(diàn)缆，其中大部份是在上海生产，用(yòng)水压机式非连续压铅机生产的铅套占很(hěn)大比例，这些電(diàn)缆在20多(duō)年

　　运行中没有(yǒu)发生过铅套漏油的故障。产品质量关键在于工艺管理(lǐ)和工厂装备。铅套的径向阻水功能(néng)与铝套相比不仅毫不逊色，且能(néng)胜于铝套。

　　同规格超高压铅套電(diàn)缆比铝套電(diàn)缆重得多(duō)，一般说要重60%至90%。当前超高压電(diàn)缆的敷设已不再是人背肩扛的施工方式了。敷设中要严格控制電(diàn)缆的侧压力，只有(yǒu)采用(yòng)卷杨机加履带输送机方法施工才能(néng)掌握敷设张力和控制好電(diàn)缆侧压力。当采用(yòng)敷设机械施工时，铅套和铝套的重量之差异已无足轻重。在施工中要因地制宜设计一些机具籍以减轻劳动强度，在施工中克服了一些困难，在日后运行中能(néng)得到安全运行回报。万一运行中外护套破损后由于铅套耐腐蚀，金属套不会很(hěn)快穿孔造成进水。铅套交联電(diàn)缆的敷设时比铝套交联電(diàn)缆柔软，铅套電(diàn)缆在接头作业中可(kě)直接搪铅比较方便。

　　铅的比重為(wèi)11.34是铝的4.2倍，铅套原材料的成本要比铝套大的多(duō)。以110KV1×630平方毫米電(diàn)線(xiàn)為(wèi)例作一对比：铅套厚度為(wèi)4mm，铝套為(wèi)2mm;在每米铅套電(diàn)缆中，铅的重量是铝套電(diàn)缆中铝重量的7.5倍。按99年同期的市场价格计算，铅的原料每吨价格虽是铝的34%，而铅钳套内铅原料成本价是铝的2.5倍。如技术条件中对短路持续时间提了过長(cháng)的要求时，在设计铅套的热稳定中要增加铜丝屏蔽，会使两种金属套的原料成本相差更大。在招标竞争中，如生产铅套交联電(diàn)缆的制造厂以铝套交联電(diàn)缆相同单价或略高的价格参予与铝套交联電(diàn)缆竞争，对用(yòng)户来说是合算的。

　　铅套交联電(diàn)缆是不会被铝套交联電(diàn)缆所取代。在陆上電(diàn)缆中各有(yǒu)特征及利弊，在直埋及排管敷设中宜优先考虑选择铅套電(diàn)缆。海底高压交联電(diàn)缆必须采用(yòng)铅套，海缆锚损等外力破坏机率非常高，一旦护层损伤后又(yòu)难以修理(lǐ)。铝套海底電(diàn)缆如受外力破坏后，主绝缘及金属套尚完好，但铝护层在海水中很(hěn)快会穿孔，必然会降低使用(yòng)寿命。这是海缆不采用(yòng)铝套的原因。

　　3.无缝波纹铝套

　　波纹铝套交联電(diàn)缆最大的优点是重量轻和短路热稳定容量大。在短路電(diàn)流持续时间稍長(cháng)的系统中，一般标准厚度铝套即能(néng)满足要求，如计算中热稳定不够时可(kě)将铝套少加厚一些就能(néng)满足技术要求，无需采用(yòng)增加铜丝屏蔽，比铅套简单。用(yòng)压铝机挤包的铝套机械性能(néng)与密封性都很(hěn)好。

　　铝套電(diàn)缆重量比铅套轻得多(duō)，在敷设中如何用(yòng)人力搬、抬、扛、移電(diàn)缆时要比铅套電(diàn)缆省力，很(hěn)受敷设工人欢迎。

　　波纹铝套结构开发于六七十年代，在当时的高压電(diàn)缆主要是充油電(diàn)缆。充油電(diàn)缆设计中采用(yòng)波纹铝套后有(yǒu)很(hěn)多(duō)优点：省略了铅套的径向加强带;螺旋形波纹构成外油道使充油電(diàn)缆的瞬态压降明显减小(xiǎo)，在線(xiàn)路设计中能(néng)放長(cháng)供油段的長(cháng)度，可(kě)减少塞止接头数量;当时的铝价比目前价格低得多(duō)，与铅铜价之比也便宜得多(duō)。因此在一些國(guó)家陆上充油電(diàn)缆中以波纹铝套取代了铅套，在经济上及技术上都有(yǒu)很(hěn)大好处。然而波纹铝套交联電(diàn)缆的螺旋形波纹使電(diàn)缆不具有(yǒu)纵向阻水功能(néng)，在電(diàn)線(xiàn)设计中如果使其也能(néng)纵向阻水而减小(xiǎo)了间隙会降低電(diàn)气性能(néng)，似乎得不偿失。

　　铝在元素周期表中的原子序数是13，而铅是82，铝是化學(xué)性能(néng)很(hěn)活泼的金属。在运行中遇到外力破坏损伤了外护层或外护层在支架上被棱破了，铝套很(hěn)快会被腐蚀穿孔而造成进水。

　　铝的熔点658℃，压铝机挤包时模座温度约為(wèi)500℃。相比铅套的挤包温度要高了很(hěn)多(duō)，為(wèi)此铝套内应有(yǒu)铜丝编织玻璃丝带或半导電(diàn)阻水带防止绝缘屏蔽被烫伤。压铝机有(yǒu)连续压制与非连续压制二类。不连续的在加铝锭时要停顿一段时间，对交联電(diàn)缆芯不甚有(yǒu)利。新(xīn)老铝锭在压铝机内虽能(néng)结合成一體(tǐ)，在铝套表面仍有(yǒu)接缝可(kě)见，但对铝套抗位强度没有(yǒu)影响。应该说连续的比不连续的好。

　　压铝机系是一精密设备造价很(hěn)高，压铝套的生产工序及工艺也较复杂，压铝机生产铝套的能(néng)耗和工耗较高，金属套的生产成本也就较高了。

　　電(diàn)缆允许承受的侧压力与绝缘品种有(yǒu)关，不以金属套种类而定。國(guó)外一些权威性手册上推荐的数据如下表所示。波纹铝管的抗压强度虽比铅管高，但電(diàn)缆在敷设时的张力是在导體(tǐ)線(xiàn)芯上，在弯曲处的侧压力由导體(tǐ)向绝缘、金属套及护层传递，由转角滑轮承受推力。其中最易受机械力影响的是绝缘，以绝缘承受力来决定電(diàn)缆承受的侧压力是合理(lǐ)的。

　　電(diàn)缆种类允许侧压力(N/m)

　　油纸绝缘電(diàn)缆

　　挤包绝缘電(diàn)缆3000

　　3000

　　铝套電(diàn)缆在安装中有(yǒu)喜有(yǒu)忧。重量轻是敷设工人最受欢迎之点，但其柔软性不如铅套。自電(diàn)缆盘上放下的铝套高压交联電(diàn)缆外端必须用(yòng)校直机整直了才能(néng)牵引。在敷设过程中為(wèi)控制電(diàn)線(xiàn)的侧压力及牵引力，现都用(yòng)卷扬机加屉带输送机方法施工，因此端部的牵引力不大，在電(diàn)缆经过弯曲处后铝套電(diàn)缆不易自行变直，在转弯处不如铅套電(diàn)缆顺畅。在安装各类附件中，铝套上不能(néng)直接搪铅，先要在铝的表面镀锌锡合金及搪底铅后才能(néng)搪铅。搪底铅操作对人员的工艺水平要求较高，少有(yǒu)瑕疵会造成電(diàn)缆进水。在大型工程中要锯線(xiàn)封端和安装牵引端的工作量不少，尤其在排管中敷设。铝套電(diàn)缆不被接头工人所欢迎。

　　4.焊缝波纹铝露

　　焊缝铝套由铝板卷包后用(yòng)氩弧焊机焊成形。氩弧焊机的造价不能(néng)与昂贵的压铝机相比，设备价低后还贷成本及折旧费等进入产品成本也就少了。且焊缝铝套生产工耗与能(néng)耗都比无缝铝套低。焊缝铝套生产成本低是它最大的特点。

　　铝的熔点658℃，铝的熔融加工温度约700一750℃，電(diàn)弧的温度就更高了。在焊接过程中，在焊缝二侧的铝扳受热后会引起铝的金相结构变化，使铝套的机械性能(néng)在圆周上不均匀。在敷设牵引中受力后会产生集中变形。实际工程中曾发生过此现象。在某地工程中敷设双回110KVXLPE電(diàn)缆，一回是无缝铝套，另一回路是焊缝铝套，使用(yòng)同样的施工方式，无缝的圆整良好，有(yǒu)缝的铝套变了形呈椭圆状，这反映了二种電(diàn)缆内在质量有(yǒu)差异。敷设中電(diàn)缆变形与控制侧压力有(yǒu)关，敷设前分(fēn)段计算张力及侧压力并采用(yòng)适当措施，電(diàn)線(xiàn)是不会变形的。

　　支联電(diàn)缆因原料的膨胀系数相差甚大，使其热机械性能(néng)变得很(hěn)复杂。焊缝处700℃左右高温，焊缝对侧的铝套处于很(hěn)低的温度。使交联绝缘承受一次不均匀加热的过程。電(diàn)缆在运行中是由里热到外，压铝套或压铅套时是由外热到里，全是一个均匀对称受热过程。焊缝铝套在生产过程中的不均匀受热过程使電(diàn)缆内的热机械性变得更為(wèi)复杂。焊缝铝套只能(néng)采用(yòng)单面平焊，这在焊接工艺中是最单薄的焊接方式，在标准中以软铝抗拉强度的90%(54MP2)来考核焊缝强度。

　　焊缝铝套设计时常以减少间隙来达到電(diàn)缆能(néng)纵向阻水的目的，正如前述，这会降低冲击裕度，得不偿失。做纵向阻水试验时除了满足在5分(fēn)钟内注满水外，在注水过程中还应模拟实际工况。電(diàn)缆如安装在浸满水的電(diàn)缆沟或工井内发生击穿时，金属套上会形成一个敝开的洞，水立刻向二侧渗透，不会让水膨胀带有(yǒu)一个初膨胀的过程。此外，间隙过小(xiǎo)也会造成附件安装时剥除铝套的困难，不被接头工人所欢迎。

　　焊缝铝套与无缝铝套相比除了有(yǒu)铝套的共性外，尚有(yǒu)其特性。焊缝铝套是一种有(yǒu)效的径向防水层，但其内在质量与无缝铝套不同且生产的成本不同，在价格上应有(yǒu)差异。一般说二者之间的价差可(kě)达到二位数的百分(fēn)数，具體(tǐ)价差在引进市场竞争机制中能(néng)找到合理(lǐ)价位。

　　5.波纹的波形

　　铝套的波纹形状与工艺问题在國(guó)内设有(yǒu)专题研究过，在新(xīn)制订的标准中也没有(yǒu)规定，各厂之间的差异不小(xiǎo)。这几年引进了不少各國(guó)生产的波纹铝套交联電(diàn)缆。其外观、波形、波長(cháng)及波幅等参数及其与電(diàn)缆芯外径之关系是可(kě)供参考及借鉴。对此作一番调研后可(kě)作為(wèi)制订用(yòng)户标准或招标技术文(wén)件的依据。此外，允许弯曲半径及侧压力也有(yǒu)类似问题。

　　波形在交联電(diàn)缆中普遍采用(yòng)螺旋形波纹，其缺点是无阻水性能(néng)。圆环形(又(yòu)称竹节形)波纹对交联電(diàn)缆而吉比螺旋形更合适些，较易阻止水份纵向渗透。

　　在铝套的波纹形状没有(yǒu)定型之前，应采用(yòng)检测铝套的纵向抗拉强度来监视轧纹的质量。

　　6.综合护套

　　综合护套交联電(diàn)缆具有(yǒu)重量轻尺寸小(xiǎo)和造价低的特点，可(kě)在零序短路容量不大的系统中使用(yòng);在短路容量大的系统内需加铜丝屏蔽，在造价上的优势少有(yǒu)逊色。國(guó)产的综合护套110KV交联電(diàn)線(xiàn)最早用(yòng)于杭州，自92年以来运行记录良好。上海在地铁一期工程中引进德國(guó)的这类電(diàn)缆用(yòng)于直埋及排管的線(xiàn)路中，德國(guó)产品的阻水层采用(yòng)水膨胀粉，不用(yòng)阻水带。

　　综合护套的金属箔作径向阻水是有(yǒu)效的阻水层。其抗外力破坏及外护套穿孔后的耐腐蚀作用(yòng)是脆弱的。综合护套用(yòng)于外力破坏机率较小(xiǎo)的隧道及排管線(xiàn)路中有(yǒu)其造价低的优势。重量轻对水電(diàn)站的高落差工程也有(yǒu)其独特之处。

　　7.结论

　　(1)各种金属套各有(yǒu)其特点，都能(néng)用(yòng)作超高压交联電(diàn)缆的径向阻水层，不同的金属套各有(yǒu)其特点。各有(yǒu)其适用(yòng)性。在选择金属套的结构时应按各自的使用(yòng)条件、施工习惯和运行经验因地制宜的选用(yòng);

　　(2)在不同的電(diàn)缆结构和生产工艺中，—般说无缝金属套比有(yǒu)缝的好，连续的比不连续的好;

　　(3)電(diàn)缆的内在质量不同和生产成本不同，在電(diàn)缆的价格上应有(yǒu)明显的差异;

　　(4)電(diàn)缆的质量由导體(tǐ)、屏蔽、绝缘、金属套和外护层等各部件的综合质量而决定，金属套的质量仅是其中一个部份。