新技术在高压电缆VCV生产线的应用

2023年12月11日发(作者：红衣花生)

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２０１２年第１期　Ｎｏ．１　２０１２　电线电缆　Ｅｌｅｃｔｉｃ　Ｗｉｒｒｅ＆Ｃａｂｌｅ　２０１２年２月　Ｆｅｂ．，２０１２　新技术在高压电缆ＶＣＶ生产线的应用　刘召见，　马兰杰　（特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司，山东新泰２７１２００）　摘要：主要介绍了近几年应用于高压电缆立式连续硫化（ＶＣＶ）生产线的新技术，分析了新技术应用对高压电　缆ＶＣＶ生产线生产效率及产品质量的影响。结果表明新技术的应用显著提高了ＶＣＶ生产线的生产效率，产　品质量也获得了明显改善。　关键词：高压交联电缆；新技术；导体预热；纯净度扫描检测；进线端热处理；在线应力松弛　中图分类号：ＴＭ２４７．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２－６９０１（２０１２）Ｏｌ－００３５－０３　Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ砸ｇｌｌ－Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃａｂｌｅ　ＶＣＶ　Ｌｉｎｅ　ＵＵ　Ｚｈａｏ－ｊｉａｎ．ＭＡ　Ｌａｎ．ｊｉｅ　（ＴＢＥＡ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｌｕｎｅｎｇ　Ｔａｉｓｈａｎ　Ｃａｂｌｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉｎｔａｉ　２７１２１００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｐｐｆｉｅｄ　ｉｎ　ｈｉｓｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｃａｂｌｅ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｖｕｌｃａｎｉｚａｔｉｏｎ（ＶＣＶ）ｌｉｎｅ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ　＆ｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｐｒｏｄｕｅｉｏｎ　ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ＶＣＶ　ｌｉｎｅｓ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｉｓ　ｄｅｓｅｃｒｉｂｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ　ｇｒｅａｔ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｆ　ｑｕａｌｉｔｙ＆ｒｅ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｃａｂｌｅ；ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｐｏｓｔ—ｈｅａｔｅｒ；ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；ｅｎｔｒｙ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｒｅ－　ｌａｘａｔｉｏｎ　ｏｎ．１ｉｎｅ　０　引　言　随着中国经济的快速发展，城市电网的改造加　热，将导体加热到８Ｏ～１００￣Ｃ（最高１２０℃），然后再　进行内屏蔽、绝缘、：外屏蔽三层共挤，可以有效驱除　导体内潮气，使导体温度更接近于挤出温度，挤包在　导体表面的材料流动性会达到最佳效果，同时也可　剧，高压电缆的用量正在以每年近２５％速度增长，　庞大的市场需求刺激各电缆企业，在建、已建高压电　缆ＶＣＶ生产线已达９２条。同时，由于城市用电量　激增，更高电压等级（Ｉ＞２２０　ｋＶ）、更大导体截面（≥　１　６００　ｍｍ　）的高压电缆产品需求量大增，也给电缆　制造供应商提出了更高技术要求，加大了制造工艺　难度¨Ｊ。为了保证高端电缆产品质量，提高生产效　率，各企业的高压电缆生产线逐步引入了导体预热、　洁净度扫描、进口端热处理、在线应力松弛等新技　术，并实现了卓有成效的应用。本文主要介绍了近　几年应用于高压电缆立式连续硫化（ＶＣＶ）生产线　的新技术，并针对新技术应用对高压电缆ＶＣＶ生产　线生产效率及产品质量的影响做了简要分析。　缩短电缆的交联时间，提高生产效率。　后置加热和导体前置预热有相同的加热机理，　但加热位置和作用：　同。后置加热系统安装在十字　机头后（如图１所示），保证了绝缘线芯在进入交联　管前，将导体材料加热到一定温度（最高可加热到　１导体前置预热、后置加热　导体前置预热是一种成熟的应用技术，目前已　在国内多数高压交联生产线上得到应用。导体前置　预热在机头上方２　Ｉｎ左右，原理是利用高频感应加　收稿日期：２０１１－０４－０２　作者简介：刘召见（１９６８一），男，高级工程师．　作者地址：山东省新泰市金斗路５６８号￣２７１２００］　图１导体后置预热器　２０１２年第１期　Ｎｏ．１　２０ｌ２　电线电缆　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ　２０１２年２月　Ｆｅｂ．，２０１２　１８０℃）。交联过程中，热量从绝缘线芯外部、内部　同时传递，改善屏蔽层及绝缘层交联过程的均一性，　可有效地抑制绝缘层因温度分布不均衡而产生热机　械应力。采用后置预热系统，生产线速度得到明显　提高，以１　０００　ｍｍ　１３２　ｋＶ产品为例，试验证明生产　线采用后置预热装置，其生产线速度比无后置预热　系统时提高了４８％。后置预热是近几年芬兰　Ｍａｉｌｌｅｆｅｒ、德国ＴＲＯＥＳＴＥＲ在中国推广的一种技术，　首先由沈阳古河使用。除日资企业外，２００４年特变　量并迅速向计算机控制系统反馈测量信息，计算出　电缆绝缘各层（内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层）的厚　度、线芯的同心度及外径（如图３所示）。Ｘ—Ｒａｙ测　量系统不仅测量准确，精度高，显示直观，而且通过　控制模块与生产线的控制系统组成反馈回路，自动　调节每层的厚度和电缆外径，对生产过程自动监控，　提高产品的稳定性和一致性。该装置的使用进一步　保证了电缆的圆整度和同心度，偏心度可控制在　５％以内（ＩＥＣ　６２０６７标准要求偏心度不大于　电工鲁缆公司５００　ｋＶ生产线第一次使用该技术。　从近几年的使用情况看，加热系统稳定性好，能够提　高绝缘层品质，提高生产线速度。　２纯净度扫描检测系统　绝缘料纯净度检测扫描系统ＣＳＳ　（Ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）是由ＳＩＫＯＲＡ公司开发的绝缘料　纯净度在线检测系统。其工作原理是：绝缘料流过　联接器的扫描腔，扫描器的扫描光通过扫描窗穿过　带状绝缘料，被安装在另一窗口的扫描器摄像系统　成像，摄像系统所得到的有关材料的杂质信息，通过　数据处理显示在显示器上，系统可分辨２Ｏ　ｍ的吸　收光线的杂质颗粒。该系统界面如图２所示，在线　实时监测绝缘料中杂质颗粒大小及数量，并可对杂　质进行准确定位。该系统的应用，一方面可以研究　杂质大小对电缆局放、耐压的影响，另一方面也可以　保证生产绝缘线芯的质量。　图２纯净度扫描检测系统　因该装置价格较高，国内多数生产线仅仅预留　了安装接口，目前并未安装。１９９６年特变电工鲁缆　公司２２０　ｋＶ生产线已使用该技术。从近几年的使　用情况看，对制订高压电缆绝缘质量提高的措施、分　析研究杂质对绝缘性能的影响起到较大的作用。　３绝缘厚度测量系统　该装置放在分离盒内十字机头之后联机使用，　利用Ｘ　Ｒａｙ扫描，对挤出尺寸进行在线实时连续测　・３６・　８％＿２　），极大地改善了因绝缘线芯挤出厚度不均造　成绝缘偏心或椭圆状引起的电场畸变，满足了高压　电缆对结构尺寸的严格要求。　图３　Ｘ—Ｒａｙ在线测偏测厚仪　４进线端热处理（ＥＨＴ）系统　ＥＨＴ（ｅｎｔｒｙ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）装置放置在十字机头　之后，伸缩密封管中，如图４所示。　ＥＨＴ长循环系统　机头　上封闭　第一加热段　第二加热段　机头　上封闭　第一加热段　第二加热段　图４进线端热处理（ＥＨＴ）循环系统　绝缘线芯出机头后，因导体具有大的热容，绝缘　层热量向导体传递，导致绝缘内层温度降低，绝缘内　层物理状态为固态。绝缘外层虽处于熔融状态，分　子间交联使得绝缘外层稳定不流延，固态及交联态　之间部分，绝缘层处于非交联的熔融状态，导致绝缘　层下垂，绝缘线芯偏心、椭圆状　Ｊ。为了减少熔融　状态的未交联绝缘层部分，ＥＨＴ系统利用循环氮气　２０１２年第１期　Ｎｏ．１　２０１２　电线电缆　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ　２０１２年２月　Ｆｅｂ．．２０１２　冷却绝缘线芯ｊ　蔓面，使绝缘层材料温度处于临界熔　系统。在线应力松弛系统是在交联生产线的冷却管　融温度，避免了　材料下垂流延，降低线芯的偏心度、　脯圆度，改善　。芯的外形。ＥＨＴ装置是解决ＣＣＶ生　产线生产厚绝｛　彖中压电缆而：开发的一种技术，目前　已扩展到ＶＣＶ生产线生产高压和超高压电缆。世　界上第一条ＶＣＶ生产线使用ＥＨＴ技术的是ＡＢＢ　公司。沈阳古河新投产的第五条ＶＣＶ生产线在国　内首次使用该技术，特变电工鲁缆公司目前新安装　的两条５００　ｋＶ　ＶＣＶ生产线中的一条也采用了该技　中部增加两段加热区（每段约６　ｉｎ），在加热区绝缘　表面被重新加热到２：２０～２６０￣Ｃ，在绝缘内部收缩力　和外部压力的作用下，电缆绝缘压向导体，提高导体　与导体屏蔽间的压力，消除绝缘内由收缩而引起的　机械应力。在线应力减小系统是在生产线交联段末　端增加冷却保温段（：约５—１６　ＨＩ），使交联后温度很　高的电缆绝缘通过冷却保温段，使绝缘外部和内部　都降低到一个不阻碍绝缘收缩的温度（１１０～　术。关于ＥＨＴ在ＶＣＶ生产线的应用没见国内外相　关报道，该系统在ＣＣＶ上的作用同样适用于ＶＣＶ　生产线上，但效果不如ＣＣＶ明显（由于ＶＣＶ本身的　优点）。　据麦拉菲尔工艺工程师举例试车情况：以４ＯＯ　ｋＶ　２　５００　ｍｍ　为例，使用ＥＨＴ后最大外径与最小外　径差０．５～０．７　ｍｍ；不使用ＥＨＴ时，差距增大到１．０　一Ｉ．３　ｍｍ。同时本公司此次新上的两条５００　ｋＶ生　产线（除ＥＨＴ系统外同配置）使用ＥＨＴ的实际效　果，我们将跟踪介绍。为提高高压电缆产品质量，该　技术的使用是ＶＣＶ生产线配置的又一次升级。　５在线应力松弛和在线应力减少系统　导体三层共挤（内屏蔽、绝缘、外屏蔽）后，进入　交联阶段，在高温、高压氮气中完成交联，此时绝缘　料的温度在２００℃以上（一般外屏蔽温度控制在　２７５ｏＣ以下）。进入冷却段后绝缘芯被循环压力氮　气冷却，绝缘芯内外层冷却不同步，导致绝缘芯层冷　却结晶、变硬后在绝缘内部产生径向机械应力（如　图５所示）。径向应力降低了导体和导体屏蔽间的　压力，而增加绝缘的收缩，同时应力也增加了在绝缘　内形成微小裂纹和微孔的危险性。故在生产线上宜　采用相应的技术，以改善绝缘芯径向机械应力，降低　电缆绝缘收缩、绝缘内的微孔及微小裂纹对ＸＬＰＥ　绝缘的性能所引起的危害。　图５绝缘层径向机械应力示意图　为解决高压电缆绝缘内的机械应力，芬兰　Ｍａｉｌｌｅｆｅｒ与德国ＴＲＯＥＳＴＥＲ分别采用两种不同的方　案，前者采用在线松弛系统，后者采用在线应力减小　１２０￣Ｃ）。由于此时的电缆温度已较低，进一步冷却　后的收缩量不大，产生的内应力较小，可减少机械应　力产生。　在线应力松弛及在线应力减少系统在国内外均　已被采用，而且已积累了相当丰富的使用经验。　Ｋｏｕｔｉ　Ｔ．Ｋ等研究　已证实ＶＣＶ生产线采用在线应　力松弛装置可有效减小绝缘芯层内部机械应力及绝　缘收缩，但国内尚无：在线系统装置的研究报道。从　国内外电缆厂家多条ＶＣＶ生产线上采用了在线应　力消减装置看，在线应力消减装置对降低机械应力　已产生了积极的作用。当然，对于Ｌ型生产线，将　在线应力消减装置放在水平段时，如不采用有效措　施，会产生划伤电缆的现象。这也是该技术存在争　议的方面。　６结束语　为了提高电缆工艺性能，除高压及特高压电缆　的基础理论研究外，　岛压、超高压交联电缆的发展经　验证实设备技术的革新及应用极大地提升了电缆产　品的质量。本文讨论的高压交联生产线的技术革　新、设备配置的提升，为生产高品质高压超高压电缆　产品提供了技术保障，而随着输配电网电压等级不　断提升，可以满足电网系统的安全稳定运行对高压　超高压电缆产品质量提出的愈发苛刻的要求。　参考文献：　［１］王伟．交联聚乙烯绝缘电力电缆技术基础［Ｍ］．西安：西北　工业大学出版杜，１９９８．　［２］　ＩＥＣ　６２０６７：２００６　Ｐｏｗｅｒ　ｃａｂｌｅｓ　ｗｉｔｈ　ｅｘｔｒｕｄｅｄ　ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｃｃｅｓｓｏｎｉｅｓｆｏｒ　ｒａｔｄｅ　ｖｏｌｔａｇｅｓ　ａｂｏｖｅ１５０　ｋＶ（　＝１７０　ｋＶ）ｕｐｔｏ　５００　ｋＶ（Ｕ皿＝５５０　ｋＶ）［Ｓ］．　［３］Ｐｅｋｋａ　Ｈｕｏｔａｒｉ，Ｍａｔｔｉ　Ｓｉｓｔｏｌａ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＸＬＰＥ　ｉｎｓｕｌａｔｄｅ　ｈｉｇｈ　ａｎｄ　ｅｘｔｒａ　ｈｉｇＩｌ　ｖｏｈａｇｅ　ｃａｂｌｅ　ｃｏｎｅｓ　ｉｎ　ｅａｔｅｎａｒｙ　ＣＶ　ｌｉｎｅ［Ｊ］．Ｗｉｒｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，１９９７（６）：３６６￣６８．　［４］Ｋｕｏｔｉ　Ｋ，Ｋａｒｐｐｏ　Ｊ，Ｈｕｏｔａｒｉ　Ｐ，Ｈｏｎｇｉｓｔｏ　Ａ．Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｉｎ　ｏｎ—ｌｉｎｅ　ｒｅｌａｘａｉｔｏｎ　ｆｏ　ＸＬＰＥ　ｉｎｓｔａｔｄｅ　ｈｉｓｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｃａｂｌｅｓ［Ｊ］．Ｊｉｅａｂｌｅ９５　（Ａ．２．３）．　

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