目前國內(nèi)已有多條生產(chǎn)線能生產(chǎn)110KV及以上的超高壓交聯(lián)電纜，各廠的金屬套結(jié)構(gòu)不全類同。不同金屬套各有其特征，用戶首先必須對金屬套的性能要有一個全面的認(rèn)識和了解，按各自的條件進(jìn)行選擇。仁者見仁、智者見智，本文對各種類型金屬套的性能和特征作個闡述。此文僅起一個拋磚引玉的作用，希各供電系統(tǒng)能介紹使用不同金屬套電纜的經(jīng)驗，使制造部門了解用戶觀點與需求。
1.金屬套的種類
金屬套有二大功能：(1)隔水作用：防止XLPE絕緣接觸到水分產(chǎn)生水樹技，金屬套是電纜的徑向防水層；(2)能承受零序短路電流熱穩(wěn)定性好。按生產(chǎn)工藝可分為三大類：擠包無縫金屬套、縱向焊縫金屬套和綜合護(hù)套等。采用的材料又有鉛、鋁、銅和不銹鋼等。金屬套的品種、制造、結(jié)構(gòu)和特征如下：
金屬套品種 制造和結(jié)構(gòu) 特征
無縫鉛套 由連續(xù)壓鉛機(jī)擠包無縫連續(xù)鉛套 鉛的化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕。
無縫波紋鉛套 由連續(xù)或非連續(xù)壓鋁機(jī)擠包鋁套及軋波紋 電纜重量輕，鋁的化學(xué)性能較活潑，外護(hù)套損壞后鋁套易穿孔，外徑較大。
焊縫波紋鋁套 鋁板卷包用焊機(jī)焊接后再軋 同上，但有縱向焊縫。
焊縫波紋銅套 銅板卷包用焊機(jī)焊接后再軋紋 有縱向焊縫，外徑較大。
焊縫波紋不銹鋼 不銹鋼板卷包用焊機(jī)焊接后再軋紋 有縱向焊縫，熱穩(wěn)定容量比波縱銅套低，外徑較大。
綜合護(hù)套 鋁箔PE復(fù)合膜縱向搭蓋卷包熱風(fēng)焊接 電纜重量輕，鋁箔作防水層，用銅絲屏蔽滿足熱穩(wěn)定。
以上6種金屬套都有良好的徑向防水層，但內(nèi)在質(zhì)量、應(yīng)用特性和制造成本各不相同。目前國內(nèi)除波紋銅套和不銹鋼套外都有生產(chǎn)，對國內(nèi)生產(chǎn)的4類品種性能闡述如下。
2.鋁套
目前國內(nèi)能制造鉛套交聯(lián)電纜的大廠都有以連續(xù)壓鉛機(jī)生產(chǎn)鉛套的能力。鉛套交聯(lián)電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，縱向防水性能好，鉛的化學(xué)穩(wěn)定性耐腐性好，缺點是重量重。
鉛合金的熔化溫度約300℃，壓鉛機(jī)的模座擠出溫度260℃。在螺桿連續(xù)壓鉛機(jī)上制造的鉛套是一個無夾灰、無縫、內(nèi)壁光滑的連續(xù)鉛管。鉛的蠕變性能好，結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計時無須在鉛套與線芯之間留有間隙，交聯(lián)絕緣膨脹時能撐大鉛套而絕緣表面仍然平整光滑。由于交聯(lián)絕緣的膨脹系數(shù)比金屬大約一個數(shù)量級，因此各類波紋金屬套內(nèi)必須留有足夠的膨脹間隙。如無間隙或間隙不夠大，在絕緣膨脹后會在絕緣表面留下波紋的凹痕，這會影響電纜的電氣性能。在型式試驗中經(jīng)過20個熱循環(huán)后，如電纜芯表面呈波紋狀，電纜的沖擊裕度不高。由于鉛套內(nèi)壁無需設(shè)計間隙，結(jié)構(gòu)較緊密。因此鉛套交聯(lián)電線的縱向防水性能比任何一種波紋金屬套電纜都好。
鉛的電阻系數(shù)是鋁的7.8倍，鉛套要滿足技術(shù)條件中的短路熱穩(wěn)定要求，鉛套的截面必須比鋁套的大得多。各供電系統(tǒng)采用短路熱穩(wěn)定指標(biāo)都比實際大了很多，主要是零序短路持續(xù)的時間太長，而實際上僅幾個周波。這指標(biāo)是系統(tǒng)定的，對電纜技術(shù)人員來說無權(quán)變更。上海在220KV工程中要求50KA 2秒，采用鉛套電纜時要在鉛套下加銅絲屏蔽，選用波紋鋁套要加厚。在85年的引進(jìn)中，曾有一工程將國外加厚的波紋鋁套充油電纜與國產(chǎn)鉛套充油電纜(沒有銅絲屏蔽)對接，國外制造廠說：“如果發(fā)生短路時鉛套電纜的鉛套會熔化了”，實際上自七十年代以來的國產(chǎn)超高壓鉛套充油電纜和近年采用鉛套交聯(lián)電纜都沒有發(fā)生過鉛套熔化的故障。主要是目前系統(tǒng)的短路容量沒有這么大，短路持續(xù)時間不可能達(dá)到2秒。現(xiàn)各大供電系統(tǒng)都己編制了“電網(wǎng)若干技術(shù)原則的規(guī)定”，其中對110KV以上電力電纜的金屬套或金屬屏蔽層要求能承受單相短路電流的持續(xù)時間應(yīng)不小于0.2秒(以上海電網(wǎng)為例)。如執(zhí)行這項技術(shù)條件將使超高電纜的金屬套結(jié)構(gòu)趨向合理，有利于降低電纜的造價。
選擇用螺桿式連續(xù)壓鉛機(jī)生產(chǎn)的鉛套，不存在因鉛套夾灰形成鉛套上有砂眼問題。螺桿式壓鉛機(jī)從熔鉛爐底部取鉛擠包，鉛的氧化物和各種雜質(zhì)比重較鉛小得多，都會浮在熔融鉛液表面不可能擠包在電纜上。即使用水壓機(jī)式非連續(xù)壓鉛機(jī)也能生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)良的鉛套，關(guān)鍵是生產(chǎn)工藝。上海電力系統(tǒng)中有數(shù)百公里單芯鉛套充油電纜，其中大部份是在上海生產(chǎn)，用水壓機(jī)式非連續(xù)壓鉛機(jī)生產(chǎn)的鉛套占很大比例，這些電纜在20多年運(yùn)行中沒有發(fā)生過鉛套漏油的故障。產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵在于工藝管理和工廠裝備。鉛套的徑向阻水功能與鋁套相比不僅毫不遜色，且能勝于鋁套。
同規(guī)格超高壓鉛套電纜比鋁套電纜重得多，一般說要重60%至90%。當(dāng)前超高壓電纜的敷設(shè)已不再是人背肩扛的施工方式了。敷設(shè)中要嚴(yán)格控制電纜的側(cè)壓力，只有采用卷楊機(jī)加履帶輸送機(jī)方法施工才能掌握敷設(shè)張力和控制好電纜側(cè)壓力。當(dāng)采用敷設(shè)機(jī)械施工時，鉛套和鋁套的重量之差異已無足輕重。在施工中要因地制宜設(shè)計一些機(jī)具籍以減輕勞動強(qiáng)度，在施工中克服了一些困難，在日后運(yùn)行中能得到安全運(yùn)行回報。萬一運(yùn)行中外護(hù)套破損后由于鉛套耐腐蝕，金屬套不會很快穿孔造成進(jìn)水。鉛套交聯(lián)電纜的敷設(shè)時比鋁套交聯(lián)電纜柔軟，鉛套電纜在接頭作業(yè)中可直接搪鉛比較方便。
鉛的比重為11.34是鋁的4.2倍，鉛套原材料的成本要比鋁套大的多。以110KV 1×630平方毫米電線為例作一對比：鉛套厚度為4mm，鋁套為2mm；在每米鉛套電纜中，鉛的重量是鋁套電纜中鋁重量的7.5倍。按99年同期的市場價格計算，鉛的原料每噸價格雖是鋁的34％，而鉛鉗套內(nèi)鉛原料成本價是鋁的2.5倍。如技術(shù)條件中對短路持續(xù)時間提了過長的要求時，在設(shè)計鉛套的熱穩(wěn)定中要增加銅絲屏蔽，會使兩種金屬套的原料成本相差更大。在招標(biāo)競爭中，如生產(chǎn)鉛套交聯(lián)電纜的制造廠以鋁套交聯(lián)電纜相同單價或略高的價格參予與鋁套交聯(lián)電纜競爭，對用戶來說是合算的。
鉛套交聯(lián)電纜是不會被鋁套交聯(lián)電纜所取代。在陸上電纜中各有特征及利弊，在直埋及排管敷設(shè)中宜優(yōu)先考慮選擇鉛套電纜。海底高壓交聯(lián)電纜必須采用鉛套，海纜錨損等外力破壞機(jī)率非常高，一旦護(hù)層損傷后又難以修理。鋁套海底電纜如受外力破壞后，主絕緣及金屬套尚完好，但鋁護(hù)層在海水中很快會穿孔，必然會降低使用壽命。這是海纜不采用鋁套的原因。
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