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发布时间:2019.05.28 新闻来源:广东成天泰电缆实业有限公司 浏览次数:

 1 问题的提出
    经过实验和现场材料的剖析以及搜集到的材料标明,单芯钢丝铠装电缆结构规划、选材和运转合理性等诸多问题逐步引起人们的重视。单芯钢丝铠装电缆的铠装损耗越来越引起人们的重视,国内选用单芯钢丝铠装电缆给多处工程带来麻烦和经济损失。用户重视的敏感性及重视程度远大于电缆制造厂对这一问题的考虑。材料[1]中对这一问题进行了论说并列举了国内敷设单芯钢丝铠装电缆线路情况。并提出国内单芯电缆钢丝铠装选用隔磁结构是与世不同的“怪”产品。应该与国外接轨,撤销铜丝隔磁结构。
    60年代中期敷设了上海过黄浦江电缆,选用意大利比瑞利的220kV充油铅套PE护套铝合金丝铠装,厂方选用非磁性铠装,消除钢丝的磁损耗.能进步输送容量。国外也有选用硬铜合金丝铠装(原文作者以为选用非磁性铠装是一种误导)。60年代后期南京和安庆110KV充油单芯海缆工程曾想象生产非磁性铠装,因国内没有铝合金丝产品,就改用铜丝隔磁规划。在钢丝铠装中心均匀分布3到4根铜丝是单芯电缆外不构成闭合磁路。自从那时起至今国产超高压单芯海缆全部选用隔磁结构铠装。(这是否起源于我国有待于考证-摘录者自言)。

单芯钢丝铠装电缆诸问题的讨论
    文章又列举几个引进工程,1987年广东虎门220KV充油铅套PE护套钢丝铠装PLP外护层海缆。由日本住友供货。选用φ8 mm镀锌钢丝45根。为了进步输送容量,在铅套与PE护套间有24根扁平导线共240mm2。回流导体的效果是下降金属套阻抗,以下降护套损耗进步输送容量。1989年厦门集美至高崎跨海峡海缆,220Kv1×630mm2铜芯充油铅套HDPE护层钢丝铠装PLP外护层海缆。由法国阿尔卡特供货。选用Φ7。6mm镀锌钢丝41根。1998年北京供电局敷设在湖里的水底电缆,15kV 1×300mm2铜芯XLPE铅套钢丝铠装PE外护层电缆。由法国阿尔卡特供货。铠装选用φ7 mm镀锌钢丝23根。厂商以为钢丝表面镀锌,其摆放不是非常紧密,钢丝间被外护层的防腐剂(如沥青)所填充,不会构成闭合的磁回路,不会发生额外的护套损耗。
    文章说国产单芯沟通海底电缆钢丝铠装的结构自60年代开始至今一直选用隔磁钢丝结构规划。而一切国外进口的单芯沟通海底电缆的钢丝全选用镀锌钢丝规划,制造厂以为从理论和实践运转记录上看没有必要采纳隔磁规划。为了使我国海缆的结构与国外产品类似,文章作者的观念是撤销隔磁结构。不仅是海缆,110kV XLPE电缆等都应该作相应的修改。
    以上是国内外高压和超高压电缆用于水下敷设时单芯钢丝铠装结构方面的情况。关于35kV及以下电缆因为国家规范中规定选用铜丝隔磁结构,所以各个制造厂基本都是按规范制造。规划部分和使用部分也选用此类电缆。出问题的大有其在。
    镇海炼化第二热电站1#发电机组至变压器选用的是8。7/10kV1×500mm2 YJV32 φ3。15镀锌钢丝铠装,并用4根铜丝隔磁。电缆焚毁的除了成束敷设方面的原因外,钢丝是造成电缆焚毁的原因之一。
    某电站选用1×400mm2 YJV32 交联聚乙烯绝缘电缆15根,每相5跟并联。(先不剖析其挑选电缆型号是否合理。)试运转后发现载流才能远小于规划的载流才能。用户提出是否是钢丝铠装损耗太大的原因。故提出要做实验进行验证。本文就是针对该工程对单芯钢丝铠装电缆进行了载流量实验。用实验数据和现场测验数据来说话。重点从铠装原料和运转方面来探讨为往后电缆结构合理规划提供材料。
2.实验和现场测验材料 
    2.1 实验与核算材料 
    模拟某电缆线路工程进行实验。8.7/15 kV 1×400 mm2 YJV32 交联聚乙烯绝缘单芯钢丝铠装电缆。其试样结构尺度列于表2-1。
    注: 导体屏蔽层厚度为0。8 mm。绝缘屏蔽层厚度为0。6 mm。铜带厚度0。2mm。包带厚度0。2mm。
    钢丝直径φ2。5mm 4根等直径的铜丝均匀分开作为隔磁。
    空气中敷设,不同的摆放方法下载流量实验数据及相关参数列于表2-2中。
    注:* 依据丈量表面的部位不同,温度相差较大。 
    ** s – 相邻电缆轴心之间距。 De – 电缆外径 
    按照IEC 60287规范依据试样尺度对单芯钢丝铠装电缆进行了载流量核算,核算结果列于表2-3。  
    注:* 工作温度下的导体的沟通电阻(Ω/m) 。
    ** 铠装钢丝损耗(依据实验时铠装损耗推算值核算而得)。 
    平面摆放,电缆中心间距为2根电缆外径(De)。 
2.2 现场材料
    某工程现场电缆摆放如图2-1所示。测验材料经过整理汇总如下。依据#1~#2机组电流分配数据核算出电缆线芯和表面的温度列于表2-4和表2-5。核算线芯温度和表面温度所选用的参数如下:
    依据丈量电流而推算出线芯温度和表面温度。选用的参数是YJV32电缆的核算参数值(如沟通电阻和热阻)和实验参数(如钢丝损耗等)。 
    图 2-1 电缆摆放示意图
    表 2-4 #1机组 31 MW 1800 A 
    * 每一线路由三根单芯电缆呈三角形摆放,彼此之间有一空隙。
    * 因为阻抗引起电流分配不均。
    * 每一线路由三根单芯电缆呈三角形摆放,彼此之间有一空隙。
    * 因为阻抗引起电流分配不均。
    3.1 载流量下降
    首先探讨单芯钢丝铠装电缆在相同工作温度和相同环境条件下为什么载流量要比非铠装电缆载流量要小得多?其中首要原因是铠装钢丝损耗太大。在三角形摆放情况下钢丝的磁滞和涡流损耗是线芯损耗的3倍多。平面摆放是线芯损耗的2倍多。即使是分离敷设(电缆中心之间距大于2倍的电缆外径),钢丝损耗也是线芯损耗的2倍多。载流量是非钢丝铠装单芯电缆载流量的57%(相互接触三角形摆放)和64%(空隙为1个电缆外径平面摆放)。从热阻方面考虑,有于钢丝电缆比同截面的非钢丝铠装电缆外径大得多(大约1.2倍)。空气中敷设时其外部热阻要比非钢丝铠装电缆小(大约是0.80%)。虽然钢丝铠装多了内衬层热阻,其添加绝对值与外部热阻的减小几乎相抵消。所以说铠装损耗在这里起着绝对效果。这是载流量下降的首要原因。
    3.2 铠装损耗
    单芯电缆钢丝铠装损耗为什么这么大?其损耗原因首要是磁滞和涡流损耗起决定性效果。这些损耗都与磁场强度有关,而磁场强度又与线芯电流有关。当钢丝单点互连时,铠装不存在环流损耗。电缆是相当于无限长直导线,其线芯电流在本电缆钢丝中的电场远大于其它相邻电缆电流在该钢丝中的电场,以为钢丝损耗首要是本电缆线芯电流引起的。三根单芯呈三角形摆放运转于三相体系和三根单芯呈三角形摆放串联运转于单相体系中,依据表2-2 实验材料(单相)和现场的丈量材料(三相)反映到载流才能和温度两个参数来剖析在三角形摆放时两者的钢丝铠装损耗是挨近的。这仅仅是就该组数据而言。因实验条件约束无法进行三相体系实验。经过表3-1的核算温度参数至少能够阐明电缆呈三角形摆放时单相的实验数据(载流量)与三相体系下在现场摆放方法下的丈量电流是相近的。
    注:① 实验与现场电缆都呈三角形摆放,但现场的三角形中有一胶木条离隔。
    ② 核算值(依据电流和热阻核算)。
    ③ 为便于比较已将表2-2的实验数据已换算到环境温度38.5℃时的等效值。
    ④ 三角形电缆组的表面温度随部位的不同相差很大,表中数据仅供参考。
    3.3 隔磁是伪概念
    经过实验和现场材料标明,单芯钢丝铠装其隔磁结构是不起效果的。钢丝是磁性材料,铜丝是非磁性材料,在导体中有交变电流经过时,在钢丝部位因为有铜丝刺进或许引起磁力线崎变,但不能中止。交变电磁场在钢丝中因为磁化强度总是要落后于磁场强度的改变(磁滞现象),铁磁体反复磁化时磁体分子的位相不断地改变,分子振荡加重,要发热,温度增高。使分子振荡加重的能量是由保持磁化场电流的电源所供应的。在交变磁场中钢丝中也发生应电流,这种应电流在钢丝体内自己闭合构成涡流。因为电阻很小,涡流强度能够很大,是钢丝放出很多热量。其热能也是源于保持磁化场电流的电源所供应的。经过实验和现场丈量标明这种隔磁结构是个伪概念。从定量核算比较复杂,IEC 60287 规范中仅对电缆距离10m的海底敷设单芯钢丝铠装电缆提出铠装损耗与线芯损耗持平的核算方法。在没有核算方法之前最好经过实验处理单芯钢丝铠装电缆载流才能。关于正在考虑的问题,选用实验方法处理是契合IEC规范的处理问题的原则的。幸好上海电缆研究地点60年代就缔造了电缆载流量实验基地,现在已改建成契合国家级要求的实验室。有一整套载流量测验设备。除了一般性电缆外,还为特别电缆热性能实验服务。
    结论
    经过上述剖析至少能够获得两点收成:
    1 单芯钢丝铠装电缆载流量远远小于同截面非铠装单芯电缆,千万不能按非铠装电缆挑选载流量(能够说100%厂家提供的载流量都是错误的)。
    2 钢丝铠装损耗远远大于线芯损耗,隔磁结构实践上是虚设的,不起效果。隔磁是一个伪概念。
    综上所述,对单芯钢丝铠装电缆而言因为铠装磁损耗造成了载流量减小。这是单芯钢丝铠装电缆致命的缺点。但是单芯钢丝铠装电缆又有其能接受拉力和强壮的外来机械力的效果,实践上也是不行短少的产品。如江河湖海敷设的海底电缆。因此,主张选用:
    1单芯电缆非磁性铠装(如不锈钢丝、铜合金或铝合金丝),这绝不是误导。
    2 一定要挑选钢丝者选用镀锌钢丝,并涂以防腐层,钢丝之间彼此离隔。材料[1]说国外厂家以为能够到隔磁效果。但笔者以为这与选用铜丝隔磁效果没有多大差异。能够做个实验来验证一下。不在这里加以谈论。
    3 除江河湖海水底及接受巨大拉力特别情况外,通常情况下不易选用单芯钢丝铠装电缆,如隧道、托架等不接受拉力和或能够意料的外来机械力不是很大时。
    另外,主张修改电缆规范其中的单芯钢丝铠装电缆选用铜丝隔磁结构改为选用非磁性原料作为铠装丝。

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