魯 寧

(山東寶世達(dá)電纜有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

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高壓XLPE電纜擊穿的制造因素分析及有效控制

魯 寧

(山東寶世達(dá)電纜有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

高壓電纜尤其是超高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜在輸電運(yùn)行中一旦被擊穿，將對(duì)電網(wǎng)造成巨大損害，給國(guó)家造成重大損失。同時(shí)，企業(yè)在生產(chǎn)制造過(guò)程中，一旦發(fā)生電纜局放值(PC值)超標(biāo)，甚至耐壓測(cè)試擊穿，給企業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失也非常巨大。該文從電擊穿理論入手，對(duì)高壓XLPE電纜的生產(chǎn)制造過(guò)程進(jìn)行了分析研究，找出導(dǎo)致高壓擊穿及局放值超標(biāo)的關(guān)鍵要點(diǎn)，如導(dǎo)體毛刺；導(dǎo)體半導(dǎo)電屏蔽帶的電導(dǎo)率；模具及流道的磕碰、劃傷；材料的潔凈和儲(chǔ)存；絕緣層中微孔的數(shù)量、大小、內(nèi)應(yīng)力等。通過(guò)對(duì)這些容易被忽視，而且又極其重要的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)進(jìn)行剖析，并給出控制方法，以達(dá)到降低局放值和擊穿頻率，提高高壓XLPE電纜整體品質(zhì)的目的。

電樹(shù)枝；尖端；凸刺；擊穿；局放值；微孔；暈環(huán)；焦燒

0 引言

隨著我國(guó)大規(guī)模西電東送及“一帶一路”建設(shè)的推進(jìn)，高壓及超高壓電纜的應(yīng)用更加廣泛，其抗擊穿能力的提升更加迫切。由于導(dǎo)致高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜擊穿的原因很多，當(dāng)電纜擊穿時(shí)，擊穿點(diǎn)類似于“爆炸”，現(xiàn)場(chǎng)崩裂并被破壞，很難收集完整、準(zhǔn)確的資料，來(lái)證明是哪一因素所致。因此，給生產(chǎn)企業(yè)的改進(jìn)帶來(lái)許多困擾。目前我國(guó)的高壓及超高壓XLPE電纜生產(chǎn)線都是進(jìn)口，生產(chǎn)操作人員常常忽略一些看似無(wú)關(guān)緊要的細(xì)節(jié)，從而導(dǎo)致出現(xiàn)大問(wèn)題?，F(xiàn)將理論與實(shí)際相結(jié)合，對(duì)這些因素逐一進(jìn)行剖析，找出關(guān)鍵要點(diǎn)及其改進(jìn)措施，以期對(duì)我國(guó)高壓電纜制造質(zhì)量的提升有所幫助。

1 樹(shù)枝化放電對(duì)高壓XLPE電纜的危害

樹(shù)枝化放電會(huì)造成絕緣提前老化，嚴(yán)重影響XLPE電纜的使用壽命和運(yùn)行可靠性。應(yīng)根據(jù)其生成機(jī)理，找出抑制樹(shù)枝化放電老化的方法。樹(shù)枝化放電主有電樹(shù)枝、水樹(shù)枝和電化學(xué)樹(shù)枝3種類型，其中，前2種對(duì)電纜的影響最大。

1.1 電樹(shù)枝

電樹(shù)枝是由于絕緣層中的放電現(xiàn)象而導(dǎo)致的絕緣細(xì)微開(kāi)裂，在開(kāi)裂的縫隙中有放電產(chǎn)生的焦燒碳黑，形狀類似于樹(shù)枝或樹(shù)根狀[1，2]，如圖1所示。電樹(shù)枝產(chǎn)生的機(jī)理主要如下：

(1) 機(jī)械應(yīng)力的破壞使得XLPE絕緣產(chǎn)生應(yīng)變?cè)斐蓺庀逗土鸭y，進(jìn)而產(chǎn)生電樹(shù)。這些機(jī)械應(yīng)力，一方面是在生產(chǎn)制造中因電纜迅速冷卻產(chǎn)生的；另一方面是在敷設(shè)過(guò)程中因拖拽等外力所產(chǎn)生。

(2) 氣隙放電造成電樹(shù)枝的生長(zhǎng)。盡管我國(guó)目前的高壓及超高壓XLPE電纜生產(chǎn)線全部為全干式交聯(lián)生產(chǎn)線，消除了因水氣導(dǎo)致絕緣產(chǎn)生氣隙的影響，但仍會(huì)有一些1～10 μm及少量20～30 μm的氣隙存在。這些眾多細(xì)小的微孔會(huì)構(gòu)成電暈放電[3]。

(3) 電場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)造成電樹(shù)的引發(fā)。在高壓電場(chǎng)的作用下，電子會(huì)因?yàn)樗淼佬?yīng)注入絕緣中，在注入過(guò)程中會(huì)釋放足夠的動(dòng)能，使其不斷地與絕緣碰撞而引起絕緣的損壞，導(dǎo)致樹(shù)枝的產(chǎn)生[4-6]。

(4) 瑕疵導(dǎo)致的電樹(shù)枝。瑕疵主要是導(dǎo)體屏蔽上的疤痕和絕緣屏蔽中的突刺，以及絕緣中的雜質(zhì)和氣隙。瑕疵會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)集中，使疤痕、突刺、雜質(zhì)和氣隙等附近的場(chǎng)強(qiáng)升高。

1.2 水樹(shù)枝

一般是由于線芯進(jìn)水，或者XLPE絕緣與水相觸，在電場(chǎng)作用下使絕緣層中產(chǎn)生的樹(shù)枝狀物，如圖1(a)所示。水樹(shù)枝有反復(fù)出現(xiàn)的特征。例如在受熱的情況會(huì)消失，而與水接觸后又會(huì)產(chǎn)生。水樹(shù)枝會(huì)使絕緣電阻大幅度下降，擊穿電壓也會(huì)大大降低，嚴(yán)重縮短了電纜的使用壽命[7，8]。

1.3 減少和抑制樹(shù)枝化放電的方法

各類樹(shù)枝引發(fā)和生長(zhǎng)的機(jī)理及條件不同，因而抑制的方法也不相同，簡(jiǎn)單歸納如下：

(1) 改進(jìn)電級(jí)的光滑度，使電極與絕緣的接觸面不產(chǎn)生電場(chǎng)局部集中的缺陷，如繞包半導(dǎo)電帶、擠制半導(dǎo)電屏蔽層等；

(2) 嚴(yán)格加工工藝生產(chǎn)條件；

(3) 減少絕緣層中的微孔數(shù)量，縮小微孔尺寸，防止局部放電；

(4) 減少絕緣層中的內(nèi)應(yīng)力。

2 制造過(guò)程中產(chǎn)生尖凸的主要環(huán)節(jié)及控制

2.1 尖端凸刺的危害

將電纜沿縱向切開(kāi)一半并拉開(kāi)、拉平，就近似于一個(gè)平板電容器，導(dǎo)體屏蔽和絕緣屏蔽分別為2個(gè)極板。圖2分別給出了平板電容有凸出物和沒(méi)有凸出物3種狀態(tài)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度。

圖2 平板電容中的電場(chǎng)強(qiáng)度Fig.2 Electric field strength of flat plate capacitor

從圖2中可以看出，有尖端凸刺的最大電場(chǎng)強(qiáng)度是光滑平面的3倍。這是在平板電容中的電場(chǎng)強(qiáng)度變化情況[9]。而在電纜中這一現(xiàn)象會(huì)更加突出。電纜導(dǎo)體基本上都是圓柱體，即便是導(dǎo)體表面非常光滑，但其橫截面的外邊沿是弧形，其電場(chǎng)分布要比平面的差。

圖3分別給出了同心圓柱體電容有凸出物和沒(méi)有凸出物2種狀態(tài)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度[10-12]。

圖3 同心圓柱體中的電場(chǎng)強(qiáng)度Fig.3 Electric field strength of concentric cylinder

可得出有尖凸物時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度增加的倍數(shù)為：

(1)

式中：k為場(chǎng)強(qiáng)增大倍數(shù)；R1為導(dǎo)體半徑；R2為電纜半徑；R為尖凸物半徑。

以YJV 26/35kV 1×185電纜為例，Rl=8.1 mm，R2=18.6 mm，設(shè)R=5×10-1mm，d=10.5 mm，則k=6.06，最大場(chǎng)強(qiáng)增大6倍，即圓柱體(導(dǎo)體)表面有尖端凸物的最大電場(chǎng)強(qiáng)度是沒(méi)有尖端凸出物的6倍。如果在制造高壓交聯(lián)電纜的過(guò)程中，任何導(dǎo)致導(dǎo)體屏蔽與絕緣界面、絕緣屏蔽與絕緣界面有凸起的情況，都將是致命的缺陷。

2.2 制造過(guò)程中容易產(chǎn)生尖端凸刺的主要環(huán)節(jié)

2.2.1 導(dǎo)體制作中產(chǎn)生毛刺的控制

導(dǎo)體毛刺是造成尖端凸刺的重要因素。毛刺較小者會(huì)造成導(dǎo)體屏蔽凸起，局放值偏大，使用壽命縮短。較大者會(huì)刺破導(dǎo)體屏蔽進(jìn)入到絕緣層中，在對(duì)電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)直接造成絕緣被擊穿。

(1) 導(dǎo)體毛刺的產(chǎn)生。除了導(dǎo)體材質(zhì)本身的因素外，還可能在單線拉制和單線絞制過(guò)程中產(chǎn)生。

在單線拉制過(guò)程中，重點(diǎn)檢查潤(rùn)滑液是否合格、拉線模內(nèi)孔是否光滑、有無(wú)缺陷。定期更換潤(rùn)滑液。

在單線絞制過(guò)程中，重點(diǎn)檢查分線板、線嘴、導(dǎo)輪有無(wú)磨損。如有及時(shí)更換。

(2) 導(dǎo)體毛刺的消除。導(dǎo)體出現(xiàn)毛刺后，主要的消除措施有：① 在導(dǎo)體絞合后安排專人反復(fù)擦拭。② 在擠制絕緣前安裝專用毛刺清理設(shè)備。③ 如果實(shí)在處理不掉或難以處理徹底，則可在導(dǎo)體表面繞包一層半導(dǎo)電尼龍帶。

2.2.2 導(dǎo)體屏蔽繞包半導(dǎo)電帶的質(zhì)量控制

對(duì)于截面積為500 mm2及以上的導(dǎo)體，可采用先繞包一層半導(dǎo)電帶，再擠包半導(dǎo)電屏蔽料的組合方式[13]。

導(dǎo)體屏蔽繞包半導(dǎo)電帶的電阻率應(yīng)不大于1000 Ω·m。要對(duì)采購(gòu)回來(lái)的半導(dǎo)電帶進(jìn)行電阻率的檢測(cè)，如果電阻率過(guò)大，使導(dǎo)體與擠包半導(dǎo)電層隔離，起不到等電位均化電場(chǎng)的作用，極易造成電纜被擊穿。

2.2.3 導(dǎo)體屏蔽和絕緣屏蔽及其擠出加工控制

導(dǎo)體半導(dǎo)電屏蔽層的主要作用是為了均勻線芯外表面電場(chǎng)，避免因?qū)w表面不光滑以及線芯絞合產(chǎn)生的氣隙而造成導(dǎo)體和絕緣發(fā)生局部放電。外半導(dǎo)電屏蔽層的作用主要是起到與絕緣層外表面的光滑接觸，并與其外面的金屬護(hù)套相連，形成等電位，避免因電纜絕緣表面裂紋等缺陷而與金屬護(hù)套發(fā)生局部放電。同時(shí)，半導(dǎo)電層還可使絕緣與導(dǎo)體、絕緣與金屬外護(hù)套緊密地結(jié)合在一起，減少之間的氣隙，也就減少了因氣隙放電的可能。

對(duì)于每批購(gòu)進(jìn)的半導(dǎo)電屏蔽料，生產(chǎn)后進(jìn)行電阻率測(cè)試。導(dǎo)體屏蔽電阻率不超過(guò)1000 Ω·m，絕緣屏蔽電阻率不超過(guò)500 Ω·m。杜絕使用電阻率超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的半導(dǎo)電屏蔽料。很多類似案例證明了半導(dǎo)電屏蔽料的電阻率過(guò)高，將導(dǎo)致局放值偏大[13]。

電纜生產(chǎn)過(guò)程中，要確保導(dǎo)體屏蔽層與絕緣層、絕緣層與絕緣屏蔽層之間的界面平整光滑。導(dǎo)體屏蔽層擠出時(shí)不能有碰傷、凸起、焦燒和屏蔽不連續(xù)等現(xiàn)象。現(xiàn)在大都采用三層共擠設(shè)備，避免了人為造成的碰傷、卡尺測(cè)量直徑后留下的棱角等現(xiàn)象。因此，需要重點(diǎn)防護(hù)的是擠出模具的內(nèi)外表面以及材料流道的表面。在清理和裝配流道、模具的過(guò)程中，避免疲勞野蠻操作，嚴(yán)防產(chǎn)生磕碰、劃痕。否則會(huì)造成存料、焦燒、界面有凸起，從而導(dǎo)致電纜擊穿。要控制好屏蔽層厚度、圓整度，因?yàn)槠帘螌虞^薄，稍有偏心就會(huì)導(dǎo)致局部脫節(jié)，露出帶股棱的導(dǎo)體，直接與絕緣相接，同樣會(huì)造成電力線集中，電纜被擊穿。

2.2.4 半導(dǎo)電阻水帶質(zhì)量的控制

半導(dǎo)電阻水帶也叫緩沖層，是在交聯(lián)電纜進(jìn)行金屬套鎧裝之前，繞包在絕緣屏蔽層上的一層緩沖保護(hù)帶，既起到阻水、緩沖的作用，又起到連接絕緣屏蔽與金屬套以達(dá)到等電位的作用。如果電阻率過(guò)高，隔離了兩者之間的等電位，使得帶波紋的鋁護(hù)套同樣產(chǎn)生電力線集中，局放值偏大，甚至擊穿。半導(dǎo)電阻水帶大多是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，采購(gòu)時(shí)既要考慮阻水效果，又要重視半導(dǎo)電性能，其電阻率應(yīng)不超過(guò)500 Ω·m[14]。

2.2.5 高壓XLPE電纜金屬套的加工控制

金屬屏蔽層的作用是，在電纜正常運(yùn)行時(shí)通過(guò)電容電流；當(dāng)電纜破損發(fā)生短路時(shí)，可作為短路電流的卸載通道流入接地網(wǎng)；屏蔽電場(chǎng)。高壓電纜的金屬套有鉛套、皺紋鋁套。該環(huán)節(jié)生產(chǎn)的重點(diǎn)是計(jì)算好軋紋的深度，如果軋紋深度超過(guò)了緩沖層厚度，則會(huì)傷及絕緣屏蔽層，使其向絕緣內(nèi)凸起，同樣會(huì)導(dǎo)致電力線的高度集中，局放值偏大，甚至擊穿。這在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生。

3 工藝條件的影響及其控制

3.1 絕緣材料的潔凈度

絕緣材料的潔凈度直接關(guān)系到材料的絕緣性能，即材料的抗擊穿能力，因此，在發(fā)生電纜擊穿事故時(shí)，往往把原因都?xì)w結(jié)為絕緣材料的問(wèn)題。但根據(jù)多年來(lái)對(duì)所發(fā)生事故的原因分析，以及北歐化工、美國(guó)陶氏公司對(duì)其事故材料的調(diào)查，屬于材料中含有雜質(zhì)的事件概率非常小。目前我國(guó)高壓交聯(lián)電纜制造商所使用的絕緣料、內(nèi)外屏蔽料全部都是進(jìn)口，從材料的潔凈度到包裝密封都是嚴(yán)格按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。一些超凈料的雜質(zhì)指標(biāo)已達(dá)到50 μm以下，許多供應(yīng)商的料箱都配備了整套密封輸送和下料裝置[15]。因此，防范措施應(yīng)重點(diǎn)放在生產(chǎn)制造過(guò)程中。

3.2 建立合格的絕緣料和屏蔽料存放潔凈間

潔凈間的潔凈度要達(dá)到100級(jí)的凈化房標(biāo)準(zhǔn)，即：每立方英尺空氣中所含≥0.5 μm粒徑的粒子數(shù)量不超過(guò)100個(gè)。

3.3 制定嚴(yán)格的潔凈間管理制度

(1) 潔凈間的風(fēng)淋門(mén)及各料室門(mén)必須保持關(guān)閉，風(fēng)淋間要保持可隨時(shí)工作的狀態(tài)；

(2) 料箱在進(jìn)入風(fēng)淋間之前，應(yīng)先拆掉外面的一切包裝物，清理干凈后再進(jìn)入風(fēng)淋間；

(3) 在生產(chǎn)過(guò)程中，要將料袋口與吸管扎緊，避免落進(jìn)雜物；

(4) 操作人員應(yīng)穿帶專用工作服及手套，經(jīng)過(guò)風(fēng)淋間風(fēng)淋后方可進(jìn)入。

3.4 材料的儲(chǔ)存管理

交聯(lián)料在±5 ℃時(shí)極易析出，但溫度低于-18 ℃或高于+10 ℃時(shí)， DCP 和抗氧劑的析出比較平穩(wěn)。一般情況下，交聯(lián)電纜料在新購(gòu)2個(gè)月內(nèi)，交聯(lián)劑不會(huì)析出。所以電纜料購(gòu)進(jìn)后3個(gè)月內(nèi)要及時(shí)安排生產(chǎn)，儲(chǔ)存期如果超過(guò)6個(gè)月，應(yīng)進(jìn)行重新檢驗(yàn)，指標(biāo)不合格者不能繼續(xù)使用[16]。

3.5 冷卻介質(zhì)溫度的變化

在每種型號(hào)規(guī)格的電纜生產(chǎn)之前，需要進(jìn)行Recipe的計(jì)算，輸入該電纜的結(jié)構(gòu)尺寸、材料、環(huán)境參數(shù)、工藝要求值等參數(shù)，最終計(jì)算出符合所有這些參數(shù)和工藝要求的最佳生產(chǎn)線速度、交聯(lián)管道溫度分布值。嚴(yán)格按照這些計(jì)算值去生產(chǎn)，可以生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。需要注意的是，在連續(xù)生產(chǎn)若干天后，最初計(jì)算Recipe時(shí)輸入的參數(shù)值是否已經(jīng)發(fā)生了變化。如果發(fā)生變化，依然按照最初計(jì)算值進(jìn)行生產(chǎn)，則會(huì)造成廢品。例如，管道冷卻介質(zhì)溫度，最初計(jì)算Recipe時(shí)輸入的是35 ℃，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，尤其是夏天，冷卻循環(huán)水的溫度很快會(huì)上升到45 ℃以上，而由其交換冷卻的氮?dú)鉁囟纫搽S之升高，這時(shí)電纜在經(jīng)過(guò)冷卻段時(shí)內(nèi)部冷卻的溫度值肯定達(dá)不到計(jì)算值。當(dāng)電纜經(jīng)過(guò)地面轉(zhuǎn)向輪時(shí)，如果導(dǎo)體的溫度降不到110 ℃以下，XLPE還達(dá)不到結(jié)晶溫度，絕緣最內(nèi)層部分材料還處在半熔融狀態(tài)，此時(shí)轉(zhuǎn)向彎曲，會(huì)對(duì)電纜造成致命傷害。因?yàn)榱⑺母叨仁芟?，其線速度的約束值大多在冷卻段而非加熱段，冷卻溫度的余量值很小。

4 減少微孔數(shù)量縮小微孔尺寸的方法

微孔對(duì)絕緣的危害極大，正如前面所述。它是產(chǎn)生電樹(shù)、水樹(shù)的重要條件。

硫化管道內(nèi)氮?dú)鈮毫Φ淖兓３１缓鲆?。由于氮?dú)鈮毫ρa(bǔ)充控制系統(tǒng)及供氮源的儲(chǔ)備容量等因素，管道內(nèi)氮?dú)獾膲毫Σ⒉豢偸呛愣ㄔ谠O(shè)定值，而是隨著泄漏—補(bǔ)充—再泄漏，上下波動(dòng)。尤其是長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)后氮?dú)庠磯毫ο陆?，交?lián)管道內(nèi)氮?dú)鈮毫?jīng)常會(huì)短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)低于設(shè)定值的現(xiàn)象。操作人員對(duì)此沒(méi)有足夠的重視，會(huì)嚴(yán)重影響高壓電纜的品質(zhì)和性能。

對(duì)于超高壓交聯(lián)電纜的生產(chǎn)，其管道內(nèi)氮?dú)鈮毫σ蟛坏陀?.2 MPa。維持這么高的壓力，主要是縮小絕緣層中的微孔數(shù)量和微孔直徑，降低局放值。試驗(yàn)證明，在常壓下XLPE中的微孔直徑可達(dá)100 μm；在1 MPa壓力下微孔直徑達(dá)10～20 μm；在10 MPa壓力下微孔直徑達(dá)1～5 μm。微孔直徑小到1 μm以下時(shí)，根據(jù)巴申定律可知：由于放電路徑太小已達(dá)不到使電纜絕緣產(chǎn)生局部放電的條件，因此，絕緣品質(zhì)會(huì)有極大的提高[17，18]。

由此可以看出，在生產(chǎn)線交聯(lián)管道所能承受壓力的范圍內(nèi)，氮?dú)鈮毫υ礁咴胶愣ǎa(chǎn)品質(zhì)量越好。在高壓交聯(lián)電纜的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如確保其他因素正常，但仍然局放值超標(biāo)，則不妨提高一下管道內(nèi)氮?dú)獾膲毫Α?/p>

5 控制絕緣層中的內(nèi)應(yīng)力

5.1 絕緣熱應(yīng)力產(chǎn)生的原因

絕緣層存在應(yīng)力的最直觀表現(xiàn)是，電纜切斷后導(dǎo)體會(huì)凸出橫截面一小段。也就是說(shuō)導(dǎo)體與內(nèi)屏蔽連同絕緣層之間有松動(dòng)、分離，不是緊密的粘貼在一起。當(dāng)非常厚的絕緣層從高溫區(qū)(加熱段)進(jìn)入低溫區(qū)(冷卻段)后，外表層先降溫冷卻，然后再向內(nèi)(導(dǎo)體方向)逐漸降溫。當(dāng)最外層溫度率先降低到材料結(jié)晶溫度時(shí)，電纜最外層輪廓固化，當(dāng)內(nèi)部靠近導(dǎo)體的絕緣層繼續(xù)冷卻收縮時(shí)，由于外輪廓已固化變硬，無(wú)法向內(nèi)收縮，絕緣和導(dǎo)體屏蔽層只好向外收縮，從而導(dǎo)致內(nèi)屏蔽連同絕緣層和導(dǎo)體的“離骨”，即松動(dòng)。

5.2 熱應(yīng)力未消除的危害

導(dǎo)體與內(nèi)屏蔽層間“離骨”，有氣隙，則直接導(dǎo)致電纜局放值增大，甚至被擊穿。即使出廠耐壓試驗(yàn)時(shí)沒(méi)有被擊穿，在運(yùn)行一段時(shí)間后，由于電力線的集中，長(zhǎng)期對(duì)絕緣某一部位沖擊，很快就會(huì)產(chǎn)生電樹(shù)，直至最終被擊穿。更嚴(yán)重者，熱應(yīng)力會(huì)造成XLPE結(jié)晶結(jié)構(gòu)的應(yīng)力開(kāi)裂，不但影響絕緣層的機(jī)械性能，還會(huì)直接導(dǎo)致局放值也不合格。

5.3 消除熱應(yīng)力的措施

(1) 應(yīng)用好Relaxation裝置。由于絕緣熱膨脹系數(shù)是銅導(dǎo)體的20倍，將冷卻后的電纜絕緣層在冷卻段重新加熱到105～110 ℃左右，使絕緣最外層軟化再進(jìn)一步向內(nèi)(導(dǎo)體方向)收縮，可有效消除應(yīng)力。

(2) 增加預(yù)冷卻段的長(zhǎng)度。交聯(lián)管由加熱段、預(yù)冷卻段、冷卻段組成，加熱段和冷卻段越長(zhǎng)，則生產(chǎn)速度越快，一般對(duì)預(yù)冷卻段重視不夠。預(yù)冷卻段是加熱段與冷卻段之間的過(guò)渡段，可避免電纜急冷，造成應(yīng)力增大。預(yù)冷卻段長(zhǎng)度可選擇9～11 m。

(3) 對(duì)于電壓等級(jí)越高、絕緣越厚的電纜生產(chǎn)，交聯(lián)管道的加熱溫度應(yīng)適當(dāng)降低，生產(chǎn)線速度放慢，可有效降低絕緣的急速冷卻。

(4) 延長(zhǎng)脫氣時(shí)間。正常情況下，110 kV交聯(lián)電纜需要烘3～4 d，220 kV烘7～8 d，500 kV烘14～15 d，烘房溫度為70～75 ℃。如果絕緣內(nèi)的應(yīng)力較大，可適當(dāng)延長(zhǎng)絕緣線芯的脫氣時(shí)間，同樣會(huì)取得較好的效果。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)高壓XLPE電纜擊穿原理的分析及各生產(chǎn)工序特點(diǎn)的分析，在生產(chǎn)制造過(guò)程中，有很多不起眼的小環(huán)節(jié)都會(huì)造成電纜的擊穿和使用壽命的縮短。因此，生產(chǎn)中需要著重強(qiáng)調(diào)：(1) 導(dǎo)體在擠出絕緣之前必須消除毛刺。對(duì)于特別嚴(yán)重消除不徹底的，則要在導(dǎo)體表面繞包一層半導(dǎo)電尼龍帶。(2) 對(duì)于購(gòu)買(mǎi)的半導(dǎo)電帶及半導(dǎo)電阻水帶，進(jìn)廠時(shí)必需進(jìn)行絕緣電阻的測(cè)量，不達(dá)標(biāo)者退貨，堅(jiān)決杜絕使用。(3) 擠出模具、流道，在清理和裝配時(shí)要制定嚴(yán)格管理制度，嚴(yán)防疲勞野蠻操作。(4) 加強(qiáng)操作工的巡察，嚴(yán)防管道內(nèi)氮?dú)鈮毫Φ陀?.2 MPa及上下劇烈波動(dòng)，設(shè)定值可盡可能的高一些。(5) 隨著Recipe中各輸入值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際值差異的變化，開(kāi)車(chē)速度與管道加熱溫度需要適時(shí)調(diào)整,確保生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

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(編輯 劉曉燕)

Manufacture Factor Analysis and Effective Control ofHigh Voltage XLPE Cable Breakdown

LU Ning

(Shandong Baoshida Cable Co. Ltd., Jinan 250101, China)

The high voltage cable, especially the extra high voltage XLPE cable in the transmission operation once the breakdown, will cause great damage to the power grid, causing great losses to the country. At the same time, enterprises in the manufacturing process, once the cable partial discharge standard value (PC value) exceeded, or even withstand voltage test breakdown, the economic losses caused to the enterprise is also very great. Based on the theory of electric breakdown, this paper analyzes and studies the manufacturing process of high voltage XLPE cable in theory and practice, and finds out the key points that lead to high voltage breakdown and partial discharge standard value exceeds. Such as:Conductor burr; Electrical conductivity of conductor semi conductive shielding tape; Bump and scratch of extruder die; Bump and scratch of extruder runner; Cleaning and storage of material; Number and size of micro pore in insulation layer, and internal stress in insulation layer and so on. Through the analysis of these easily overlooked, but also extremely important part of the manufacturing process, the control method is given, in order to achieve the purpose of reducing partial discharge and breakdown frequency, improve the overall quality of high voltage XLPE cable.

electrical tree; pointed end; convex; breakdown; partial discharge value; micropore; aureole; scorch

2016-01-30；

2017-03-01

TM247

B

2096-3203(2017)03-0043-06

魯 寧

魯 寧(1963—)，男，山東新泰人，高級(jí)工程師，從事高壓電纜及特種電纜的研發(fā)與制造工作。