關于高壓交聯電力電纜采用VCV和CCV生產工藝比較

2023年12月11日發(作者：念奴嬌赤壁懷古蘇軾)

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關于高壓交聯電力電纜采用VCV與CCV生產工藝的比較

遠東控股集團有限公司 汪傳斌

高壓交聯聚乙烯絕緣電力電纜的絕緣工藝目前就全球范圍內常用的兩種生產工藝業內人士都較為熟悉,即VCV(立式)交聯生產工藝與CCV(懸鏈式)交聯生產工藝。

早在上世紀八十年代，國外電纜制造業的科技人員利用CCV交聯電纜生產線生產高壓交聯電纜，當時遇到的問題是由于XLPE絕緣材料在熔融狀態下產生“下墜”而造成絕緣偏心超標，以致于人們想到了采用立式的方法（垂直的從上向下擠包XLPE絕緣料）以避免絕緣的偏心，于是產生了VCV立式交聯生產工藝。

日本古河于上世紀八十年代初建造了第一條高達60多米的“立塔”，之后又建造了一條90米高的“立塔”，在我國自上世紀八十年代開始，引進了國外數十條CCV交聯電纜生產線生產6-35KV中壓交聯聚乙烯絕緣電力

電纜，并受到了電力系統的廣泛歡迎，迅速取代了紙絕緣電力電纜。由此，交聯聚乙烯絕緣電力電纜的研制勢在必行，電纜行業于九十年代末從西歐等引進了多條立式交聯電纜生產線，建造了多個百米高度的“立塔”，到目前為止估計有近30條生產線。

然而，國外電纜行業與裝備制造業的科技人員并未放棄用CCV交聯電纜生產線生產高壓電纜的工藝研究，科技人員們通過對高壓電纜用絕緣材料流變性能的研究，對電纜制造設備進行改良、機頭流道進行改進，尤其是對XLPE絕緣擠出生產線的進出牽引方式的改變（德國TROESTER公司因此而擁有了CCV交聯電纜生產線用“雙旋轉”牽引生產高壓電纜的專利）、擠出機溫控精度的提高、交聯工藝溫度的優化、生產線自動控制程度的提高，使得CCV交聯電纜生產線生產高壓交聯電力電纜早已成為現實，絕緣同心度完全可以與VCV交聯生產線工藝相媲美。

1990年德國TROESTER公司第一條生產高壓電力電纜具有雙旋轉牽引的CCV生產線落戶BICC公司，1993年該公司第二條生產高壓電力電纜的CCV生產線落戶德國F＆G（NKT）電纜制造公司，生產了導體截面2000mm2電壓等級為420KV的交聯聚乙烯絕緣電力電纜,這也是當時供電系統中的高電壓等級.

CCV交聯電纜生產線在歐洲包括日本用于生產高壓和超高壓電力電纜已很普遍,在我國,人們習慣于現有的VCV生產線這種單一的工藝方式,對CCV交聯電纜生產線生產高壓電力電纜的認識還有待更多更深入的了解.近幾年,遠東控股集團公司首先在國內采用了國際先進的CCV全干式交聯電纜生產線,將生產220KV和500KV超高壓交聯聚乙烯絕緣電力電纜.與此同時,國內也有包括合資企業在內的電纜制造企業在引進國外先進的CCV交聯電纜生產線用于生產高壓與超高壓電纜.

就當今CCV交聯生產工藝與VCV交聯生產工藝從技術與經濟方面仔細分析,CCV工藝相對于VCV工藝生產高壓電纜更有她獨特的優勢,這就解釋了為什么在一些發達國家生產高壓與超高壓電纜采用CCV生產工藝較多的原因.

1.電纜的絕緣品質

隨著高分子絕緣材料的技術進步,110KV電纜絕緣厚度IEC標準規定為16-19 mm,厚度隨規格變化而略微不同,偏心率不大于0.12;220KV電纜絕緣厚度IEC標準規定為24-27 mm,偏心率不大于0.10;500KV電纜絕緣厚度IEC標準未作明確規定,而國外各國標準也略有差別,不地絕緣厚度隨著材料潔凈度的提高都有減薄的趨勢,偏心率不大于0.08[此偏心率公式:(Smax-Smin)/Smax].對于上述要求無論采用VCV還是CCV生產工藝生產高壓電纜,其電纜絕緣偏心率均能滿足,具體指標水平見下表.

VCV Lines

Quality Guarantee for the power cables:

Eccentricity

Eccentricity=(Smax-Smin)/(Smax+Smin)×100≤X[%]

Insulation Thickness Cross Section Eccentricity

(mm) (mm2) X%

3.4 A≥16 2.00

5.5 A≥50

2.00

8.0 A≥95

2.00

13.0 A≥240

2.00

18.0 A≥400

2.00

20.0 A≥500

2.00

22.0 A≥630

2.25

25.0 A≥800

2.25

27.0 A≥1000

2.50

30.0 A≥1200

2.75

33.0 A≥1400

3.00

CCV Lines:

Quality Guarantee for the power cables

Eccentricity

Eccentricity=(Smax-Smin)/(Smax+Smin)×100≤X[%]

Insulation Thickness Cross Section Ecconcentricity

(mm) (mm2) %

3.4-5.5 A≥25 ≤1.5

5.5 A≥50

≤1.5

8.0-10.5 A≥95

≤1.5

13.0 A≥150 ≤2.0

13.0 A≥240

≤1.5

16.0-19.0 A≥240

≤2.0

16.0-19.0 A≥400

≤1.5

22.0-27.0 A≥400

≤3.0

22.0-27.0 A≥630 ≤2.5

22.0-27.0 A≥1000

≤2.0

27.1-35.0 A≥800

≤3.0

27.1-35.0 A≥1000

≤2.5

27.1-35.0 A≥1400

≤0.0

Smax=tion Thickness

Smin=tion Thickness

2.電纜外徑的圓整水平

高壓與超高壓交聯聚乙烯絕緣電力電纜由于其絕緣層相對比較厚,即便在絕緣材質相同的前提下,除了要求絕緣擠出機具備對絕緣材料有良好的塑化性能、機頭流道模具的科學設計、高精確的溫度控制之外，還需要足夠長的交聯管道使電纜在壓力氮氣中冷卻，而立式交聯線受到塔高限制，交聯管道不可能做得很長，因而在交聯管冷卻段一般都加有壓力轉向輪，使電纜在未充分冷卻的情況下受壓力彎曲，使電纜導體內外兩側的絕緣受到不同方向的應力作用，嚴重時會使電纜外徑有明顯變化、甚至壓扁變形，而CCV交聯生產線由于管道不受高度限制，電纜不受轉向壓力作用，因而電纜的圓整度相當好，具體指標可見下表：

3．CCV交聯工藝生產效率較高

CCV交聯生產線裝備由于不受廠房高度的限制，可以根據常規廠房進行設計，包括主機、凈化、交聯管長度等，生產高壓電纜的效率要比VCV生產線為了提高生產效率，不得不增加廠房的建筑高度，因而出現了130m高的“立塔”，

VCV Lines:

Quality Guarantee for the power cables

Roundness

Roundness R=Dmin/Dmax≥X

Insulation Thickness Cross Section Roundness

(mm) (mm2) X

3.4 A≥16 0.99

5.5 A≥50

0.99

8.0 A≥95

0.99

13.0 A≥240

0.99

18.0 A≥400

0.99

20.0 A≥500

0.99

22.0 A≥630

0.985

25.0 A≥800

0.985

27.0 A≥1000

0.985

30.0 A≥1200

0.980

33.0 A≥1400

0.980

CCV Lines:

Quality Guarantee for the power cables

Roundness

Roundness R=Dmin/Dmax≥X

Insulation Thickness Cross Section Ecconcentricity

(mm) (mm2) %

3.4-5.5 A≥25 ≥99.0

5.5 A≥50

≥99.0

8.0-10.5 A≥95

≥99.0

13.0 A≥150 ≥99.0

13.0 A≥240

≥99.0

16.0-19.0 A≥240

≥99.0

16.0-19.0 A≥400

≥99.0

22.0-27.0 A≥400

≥99.0

22.0-27.0 A≥630 ≥99.0

22.0-27.0 A≥1000

≥99.0 27.1-35.0 A≥800

≥98.5

27.1-35.0 A≥1000

≥98.5

27.1-35.0 A≥1400

≥98.5

Dmax= diameter

Dmin= diameter

這也是不得以面為之。同時過高的立塔線也不可以同比增加速度，因為未固化的熔融材料同樣會有變形產生。典型的生產速度見下表

電壓等級 導體截面 VCV CCV

KV mm m/min m/min

110 400 1.56 1.85

220 1600 0.70 0.70

500 2500 0.50 0.50

4．CCV交聯工藝投資成本低

用于生產高壓與超高壓電力電纜的CCV交聯生產線裝備與VCV交聯生產線裝備目前國內都依賴進口，設備本身價格相當，甚至VCV價格略高于CCV價格。而VCV生產線要建百米高的立塔廠房，然而建一座立塔廠房至少要多花費2000多萬元的投入，并且建設周期長，對于電纜行業來說投資風險增大，這些投入勢必分攤在電纜制造成本上而轉嫁于用房。

綜上所述，采用CCV交聯工藝生產高壓與超高壓交聯聚乙烯絕緣電力電纜技術上是成熟的，且技術水平要比VCV工藝完全可以相媲美，質量是可靠的，并且具有生產效率高、投資成本低、建設周期快等特點，符合國家“資源節約型”產業政策，可以預見，采用CCV交聯電纜生產工藝生產高壓與超高壓交聯聚乙烯絕緣電力電纜將具有良好的發展空間。

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