新技術在高壓電纜VCV生產線的應用

2023年12月11日發(fā)(作者：紅衣花生)

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２０１２年第１期　Ｎｏ．１　２０１２　電線電纜　Ｅｌｅｃｔｉｃ　Ｗｉｒｒｅ＆Ｃａｂｌｅ　２０１２年２月　Ｆｅｂ．，２０１２　新技術在高壓電纜ＶＣＶ生產線的應用　劉召見，　馬蘭杰　（特變電工山東魯能泰山電纜有限公司，山東新泰２７１２００）　摘要：主要介紹了近幾年應用于高壓電纜立式連續(xù)硫化（ＶＣＶ）生產線的新技術，分析了新技術應用對高壓電　纜ＶＣＶ生產線生產效率及產品質量的影響。結果表明新技術的應用顯著提高了ＶＣＶ生產線的生產效率，產　品質量也獲得了明顯改善。　關鍵詞：高壓交聯(lián)電纜；新技術；導體預熱；純凈度掃描檢測；進線端熱處理；在線應力松弛　中圖分類號：ＴＭ２４７．１　文獻標識碼：Ａ　文章編號：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　隨著中國經濟的快速發(fā)展，城市電網(wǎng)的改造加　熱，將導體加熱到８Ｏ～１００￣Ｃ（最高１２０℃），然后再　進行內屏蔽、絕緣、：外屏蔽三層共擠，可以有效驅除　導體內潮氣，使導體溫度更接近于擠出溫度，擠包在　導體表面的材料流動性會達到最佳效果，同時也可　劇，高壓電纜的用量正在以每年近２５％速度增長，　龐大的市場需求刺激各電纜企業(yè)，在建、已建高壓電　纜ＶＣＶ生產線已達９２條。同時，由于城市用電量　激增，更高電壓等級（Ｉ＞２２０　ｋＶ）、更大導體截面（≥　１　６００　ｍｍ　）的高壓電纜產品需求量大增，也給電纜　制造供應商提出了更高技術要求，加大了制造工藝　難度¨Ｊ。為了保證高端電纜產品質量，提高生產效　率，各企業(yè)的高壓電纜生產線逐步引入了導體預熱、　潔凈度掃描、進口端熱處理、在線應力松弛等新技　術，并實現(xiàn)了卓有成效的應用。本文主要介紹了近　幾年應用于高壓電纜立式連續(xù)硫化（ＶＣＶ）生產線　的新技術，并針對新技術應用對高壓電纜ＶＣＶ生產　線生產效率及產品質量的影響做了簡要分析。　縮短電纜的交聯(lián)時間，提高生產效率。　后置加熱和導體前置預熱有相同的加熱機理，　但加熱位置和作用：　同。后置加熱系統(tǒng)安裝在十字　機頭后（如圖１所示），保證了絕緣線芯在進入交聯(lián)　管前，將導體材料加熱到一定溫度（最高可加熱到　１導體前置預熱、后置加熱　導體前置預熱是一種成熟的應用技術，目前已　在國內多數(shù)高壓交聯(lián)生產線上得到應用。導體前置　預熱在機頭上方２　Ｉｎ左右，原理是利用高頻感應加　收稿日期：２０１１－０４－０２　作者簡介：劉召見（１９６８一），男，高級工程師．　作者地址：山東省新泰市金斗路５６８號￣２７１２００］　圖１導體后置預熱器　２０１２年第１期　Ｎｏ．１　２０ｌ２　電線電纜　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ　２０１２年２月　Ｆｅｂ．，２０１２　１８０℃）。交聯(lián)過程中，熱量從絕緣線芯外部、內部　同時傳遞，改善屏蔽層及絕緣層交聯(lián)過程的均一性，　可有效地抑制絕緣層因溫度分布不均衡而產生熱機　械應力。采用后置預熱系統(tǒng)，生產線速度得到明顯　提高，以１　０００　ｍｍ　１３２　ｋＶ產品為例，試驗證明生產　線采用后置預熱裝置，其生產線速度比無后置預熱　系統(tǒng)時提高了４８％。后置預熱是近幾年芬蘭　Ｍａｉｌｌｅｆｅｒ、德國ＴＲＯＥＳＴＥＲ在中國推廣的一種技術，　首先由沈陽古河使用。除日資企業(yè)外，２００４年特變　量并迅速向計算機控制系統(tǒng)反饋測量信息，計算出　電纜絕緣各層（內屏蔽層、絕緣層、外屏蔽層）的厚　度、線芯的同心度及外徑（如圖３所示）。Ｘ—Ｒａｙ測　量系統(tǒng)不僅測量準確，精度高，顯示直觀，而且通過　控制模塊與生產線的控制系統(tǒng)組成反饋回路，自動　調節(jié)每層的厚度和電纜外徑，對生產過程自動監(jiān)控，　提高產品的穩(wěn)定性和一致性。該裝置的使用進一步　保證了電纜的圓整度和同心度，偏心度可控制在　５％以內（ＩＥＣ　６２０６７標準要求偏心度不大于　電工魯纜公司５００　ｋＶ生產線第一次使用該技術。　從近幾年的使用情況看，加熱系統(tǒng)穩(wěn)定性好，能夠提　高絕緣層品質，提高生產線速度。　２純凈度掃描檢測系統(tǒng)　絕緣料純凈度檢測掃描系統(tǒng)ＣＳＳ　（Ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）是由ＳＩＫＯＲＡ公司開發(fā)的絕緣料　純凈度在線檢測系統(tǒng)。其工作原理是：絕緣料流過　聯(lián)接器的掃描腔，掃描器的掃描光通過掃描窗穿過　帶狀絕緣料，被安裝在另一窗口的掃描器攝像系統(tǒng)　成像，攝像系統(tǒng)所得到的有關材料的雜質信息，通過　數(shù)據(jù)處理顯示在顯示器上，系統(tǒng)可分辨２Ｏ　ｍ的吸　收光線的雜質顆粒。該系統(tǒng)界面如圖２所示，在線　實時監(jiān)測絕緣料中雜質顆粒大小及數(shù)量，并可對雜　質進行準確定位。該系統(tǒng)的應用，一方面可以研究　雜質大小對電纜局放、耐壓的影響，另一方面也可以　保證生產絕緣線芯的質量。　圖２純凈度掃描檢測系統(tǒng)　因該裝置價格較高，國內多數(shù)生產線僅僅預留　了安裝接口，目前并未安裝。１９９６年特變電工魯纜　公司２２０　ｋＶ生產線已使用該技術。從近幾年的使　用情況看，對制訂高壓電纜絕緣質量提高的措施、分　析研究雜質對絕緣性能的影響起到較大的作用。　３絕緣厚度測量系統(tǒng)　該裝置放在分離盒內十字機頭之后聯(lián)機使用，　利用Ｘ　Ｒａｙ掃描，對擠出尺寸進行在線實時連續(xù)測　?３６?　８％＿２　），極大地改善了因絕緣線芯擠出厚度不均造　成絕緣偏心或橢圓狀引起的電場畸變，滿足了高壓　電纜對結構尺寸的嚴格要求。　圖３　Ｘ—Ｒａｙ在線測偏測厚儀　４進線端熱處理（ＥＨＴ）系統(tǒng)　ＥＨＴ（ｅｎｔｒｙ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）裝置放置在十字機頭　之后，伸縮密封管中，如圖４所示。　ＥＨＴ長循環(huán)系統(tǒng)　機頭　上封閉　第一加熱段　第二加熱段　機頭　上封閉　第一加熱段　第二加熱段　圖４進線端熱處理（ＥＨＴ）循環(huán)系統(tǒng)　絕緣線芯出機頭后，因導體具有大的熱容，絕緣　層熱量向導體傳遞，導致絕緣內層溫度降低，絕緣內　層物理狀態(tài)為固態(tài)。絕緣外層雖處于熔融狀態(tài)，分　子間交聯(lián)使得絕緣外層穩(wěn)定不流延，固態(tài)及交聯(lián)態(tài)　之間部分，絕緣層處于非交聯(lián)的熔融狀態(tài)，導致絕緣　層下垂，絕緣線芯偏心、橢圓狀　Ｊ。為了減少熔融　狀態(tài)的未交聯(lián)絕緣層部分，ＥＨＴ系統(tǒng)利用循環(huán)氮氣　２０１２年第１期　Ｎｏ．１　２０１２　電線電纜　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ　２０１２年２月　Ｆｅｂ．．２０１２　冷卻絕緣線芯ｊ　蔓面，使絕緣層材料溫度處于臨界熔　系統(tǒng)。在線應力松弛系統(tǒng)是在交聯(lián)生產線的冷卻管　融溫度，避免了　材料下垂流延，降低線芯的偏心度、　脯圓度，改善　。芯的外形。ＥＨＴ裝置是解決ＣＣＶ生　產線生產厚絕｛　彖中壓電纜而：開發(fā)的一種技術，目前　已擴展到ＶＣＶ生產線生產高壓和超高壓電纜。世　界上第一條ＶＣＶ生產線使用ＥＨＴ技術的是ＡＢＢ　公司。沈陽古河新投產的第五條ＶＣＶ生產線在國　內首次使用該技術，特變電工魯纜公司目前新安裝　的兩條５００　ｋＶ　ＶＣＶ生產線中的一條也采用了該技　中部增加兩段加熱區(qū)（每段約６　ｉｎ），在加熱區(qū)絕緣　表面被重新加熱到２：２０～２６０￣Ｃ，在絕緣內部收縮力　和外部壓力的作用下，電纜絕緣壓向導體，提高導體　與導體屏蔽間的壓力，消除絕緣內由收縮而引起的　機械應力。在線應力減小系統(tǒng)是在生產線交聯(lián)段末　端增加冷卻保溫段（：約５—１６　ＨＩ），使交聯(lián)后溫度很　高的電纜絕緣通過冷卻保溫段，使絕緣外部和內部　都降低到一個不阻礙絕緣收縮的溫度（１１０～　術。關于ＥＨＴ在ＶＣＶ生產線的應用沒見國內外相　關報道，該系統(tǒng)在ＣＣＶ上的作用同樣適用于ＶＣＶ　生產線上，但效果不如ＣＣＶ明顯（由于ＶＣＶ本身的　優(yōu)點）。　據(jù)麥拉菲爾工藝工程師舉例試車情況：以４ＯＯ　ｋＶ　２　５００　ｍｍ　為例，使用ＥＨＴ后最大外徑與最小外　徑差０．５～０．７　ｍｍ；不使用ＥＨＴ時，差距增大到１．０　一Ｉ．３　ｍｍ。同時本公司此次新上的兩條５００　ｋＶ生　產線（除ＥＨＴ系統(tǒng)外同配置）使用ＥＨＴ的實際效　果，我們將跟蹤介紹。為提高高壓電纜產品質量，該　技術的使用是ＶＣＶ生產線配置的又一次升級。　５在線應力松弛和在線應力減少系統(tǒng)　導體三層共擠（內屏蔽、絕緣、外屏蔽）后，進入　交聯(lián)階段，在高溫、高壓氮氣中完成交聯(lián)，此時絕緣　料的溫度在２００℃以上（一般外屏蔽溫度控制在　２７５ｏＣ以下）。進入冷卻段后絕緣芯被循環(huán)壓力氮　氣冷卻，絕緣芯內外層冷卻不同步，導致絕緣芯層冷　卻結晶、變硬后在絕緣內部產生徑向機械應力（如　圖５所示）。徑向應力降低了導體和導體屏蔽間的　壓力，而增加絕緣的收縮，同時應力也增加了在絕緣　內形成微小裂紋和微孔的危險性。故在生產線上宜　采用相應的技術，以改善絕緣芯徑向機械應力，降低　電纜絕緣收縮、絕緣內的微孔及微小裂紋對ＸＬＰＥ　絕緣的性能所引起的危害。　圖５絕緣層徑向機械應力示意圖　為解決高壓電纜絕緣內的機械應力，芬蘭　Ｍａｉｌｌｅｆｅｒ與德國ＴＲＯＥＳＴＥＲ分別采用兩種不同的方　案，前者采用在線松弛系統(tǒng)，后者采用在線應力減小　１２０￣Ｃ）。由于此時的電纜溫度已較低，進一步冷卻　后的收縮量不大，產生的內應力較小，可減少機械應　力產生。　在線應力松弛及在線應力減少系統(tǒng)在國內外均　已被采用，而且已積累了相當豐富的使用經驗。　Ｋｏｕｔｉ　Ｔ．Ｋ等研究　已證實ＶＣＶ生產線采用在線應　力松弛裝置可有效減小絕緣芯層內部機械應力及絕　緣收縮，但國內尚無：在線系統(tǒng)裝置的研究報道。從　國內外電纜廠家多條ＶＣＶ生產線上采用了在線應　力消減裝置看，在線應力消減裝置對降低機械應力　已產生了積極的作用。當然，對于Ｌ型生產線，將　在線應力消減裝置放在水平段時，如不采用有效措　施，會產生劃傷電纜的現(xiàn)象。這也是該技術存在爭　議的方面。　６結束語　為了提高電纜工藝性能，除高壓及特高壓電纜　的基礎理論研究外，　島壓、超高壓交聯(lián)電纜的發(fā)展經　驗證實設備技術的革新及應用極大地提升了電纜產　品的質量。本文討論的高壓交聯(lián)生產線的技術革　新、設備配置的提升，為生產高品質高壓超高壓電纜　產品提供了技術保障，而隨著輸配電網(wǎng)電壓等級不　斷提升，可以滿足電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行對高壓　超高壓電纜產品質量提出的愈發(fā)苛刻的要求。　參考文獻：　［１］王偉．交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜技術基礎［Ｍ］．西安：西北　工業(yè)大學出版杜，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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