一、電力電纜的品種發(fā)展和產(chǎn)銷動(dòng)態(tài)
⑴ 不滴流油紙絕緣和充油電纜
近十年來(lái)中低壓油紙電纜已基本淘汰，但用于水底敷設(shè)的海纜，仍較多地采用鉛包不滴流油紙電纜。油紙鉛包電纜重量較重，電纜可沉沒(méi)于海底、飄浮的電纜會(huì)在巖石上磨損并受到錨害。采用鉛包油紙電纜比鉛包交聯(lián)電纜價(jià)格便宜，該產(chǎn)品受到一些用戶的歡迎，國(guó)內(nèi)上海和紅旗電纜廠更具有一定優(yōu)勢(shì)來(lái)提供上述產(chǎn)品。對(duì)于110～220kV油紙絕緣充油電纜，我國(guó)已有著悠久的制造歷史和豐富的使用經(jīng)驗(yàn)，且產(chǎn)品的介電性能穩(wěn)定，價(jià)格公道，深受用戶歡迎。同時(shí)改型的纖維紙，介質(zhì)損耗較小，在高壓和超高壓電纜中，如用戶沒(méi)有提出特別防火要求時(shí)，充油電纜的應(yīng)用，還將有一段較長(zhǎng)的時(shí)期；
⑵ 聚氯乙烯絕緣電纜
聚氯乙烯絕緣電纜簡(jiǎn)稱PVC塑力纜，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔軟，易于彎曲，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單且價(jià)格便宜，在90年代后在我國(guó)進(jìn)入了最為輝煌的年代，約有幾百家電纜廠生產(chǎn)PVC塑力纜，年產(chǎn)量最高可超過(guò)12萬(wàn)km/年（三芯），年產(chǎn)值100億元。特別是國(guó)際GB 12706-91產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)公布后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步上升，導(dǎo)體采用緊壓扇形結(jié)構(gòu)，電纜結(jié)構(gòu)圓整密實(shí)，護(hù)套表面光亮，印字清晰，部分產(chǎn)品遠(yuǎn)銷東南亞各國(guó)。由于PVC塑力纜溫升載流量低，夏天過(guò)載時(shí)易發(fā)生熱擊穿，絕緣燃燒時(shí)，鹵素材料釋放出氯化氫有毒氣體使消防人員中毒，其著色料（紅色）會(huì)導(dǎo)致絕緣電阻下降和電容系數(shù)上升使開(kāi)關(guān)頻繁跳閘等等弊端。我國(guó)約有1/4～1/5的產(chǎn)品為硅烷交聯(lián)所代替，但PVC塑力纜在我國(guó)還將占據(jù)著較多的市場(chǎng)份額。
⑶ 硅烷交聯(lián)電纜
早在80年代中期，上海電纜研究所和湘潭電纜廠就聯(lián)合開(kāi)發(fā)了硅烷交聯(lián)絕緣電纜，硅烷交聯(lián)是低溫交聯(lián)，生產(chǎn)企業(yè)不需要增加多少技術(shù)措施，可在現(xiàn)有設(shè)備上生產(chǎn)，絕緣中不含鹵素，完全克服了PVC塑力纜存在的缺點(diǎn)。硅烷交聯(lián)又名溫水交聯(lián)[1]，由于是吸水后進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，絕緣中含水量?jī)H100～200ppM，和干法交聯(lián)絕緣中含水量一樣，絕緣品質(zhì)也和中低壓干法交聯(lián)電纜完全相同。近年來(lái)該產(chǎn)品發(fā)展非常迅速，我國(guó)已有一百多家企業(yè)開(kāi)發(fā)了這項(xiàng)新產(chǎn)品，1998年產(chǎn)量達(dá)2.5萬(wàn)多公里（三芯）。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家中，約有一半PVC塑力纜被硅烷交聯(lián)絕緣電纜所代替，我國(guó)也正向這方面努力，以滿足城網(wǎng)改造的需要。硅烷交聯(lián)生產(chǎn)工藝可分為下列幾種方式[2]:
① 二步法工藝；又稱Sioplase E，美國(guó)Dowcorning公司開(kāi)發(fā)，由塑料廠提供聚乙烯接枝料（A料）和含催化劑或著色劑的B料，由電纜廠按一定比例相混和，可在普通的擠出機(jī)上生產(chǎn)，并在溫水槽中進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。為防止溫水污染產(chǎn)品，現(xiàn)已改用在蒸汽房中進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。如在水槽中采用不銹鋼線盤，既可防止污染，又可以提高反應(yīng)速度，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。但絕緣料價(jià)格較貴，且存放期最好不要超過(guò)半年。
② 共聚法工藝；近幾年來(lái)一些大型的塑料公司如日本的三菱油化、美國(guó)的UCC以及北歐化工等公司提供的A料是在大型高溫高壓反應(yīng)釜中生產(chǎn)的共聚料，其產(chǎn)品性能更較接枝料優(yōu)越，但材料價(jià)格也較其它料更貴一些。
③ 固相一步法工藝；又稱Siloxen工藝，為德國(guó)Kable bbbbl公司開(kāi)發(fā)，廣泛地在中國(guó)和東南亞各國(guó)流傳，該料已由絕緣料廠均勻混和，電纜廠不必重新配制，由于絕緣料未經(jīng)接枝，存放期可達(dá)一年。其缺點(diǎn)是擠出溫度最高可達(dá)240℃，擠出工藝較麻煩，由于擠出溫度高，產(chǎn)品質(zhì)量較難控制，掌握其生產(chǎn)工藝后，產(chǎn)品質(zhì)量才有保證。
④ Monosil一步法工藝；該工藝不要由絕緣料廠提供絕緣料，可采用液態(tài)硅烷由計(jì)量泵自動(dòng)計(jì)量和輸送到擠出機(jī)系統(tǒng)，并采用絕緣基料（粒料）經(jīng)自動(dòng)稱量后送入長(zhǎng)徑比達(dá)1:30的擠出機(jī)中完成擠出工藝。該設(shè)備由瑞士Maillefer和NKF、BICC等公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)，設(shè)備投資較大，但產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，絕緣基料價(jià)格較低，且不存在緣料的貯存期問(wèn)題。我國(guó)為發(fā)展中國(guó)家，擁有monosil一步法設(shè)備的企業(yè)很少，在100多家企業(yè)中僅占4～5家。
在這次城網(wǎng)改造中，硅烷交聯(lián)是PVC塑力纜的更新?lián)Q代產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)一些較大的供電局；如上海、北京、天津等供電局，已明文規(guī)定不再在配電網(wǎng)中采用PVC塑力纜，硅烷交聯(lián)電纜的產(chǎn)量有可能成倍增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)年產(chǎn)可達(dá)4～5萬(wàn)km／年。
除1kV等級(jí)硅烷交聯(lián)電纜外，10kV硅烷交聯(lián)電纜也有5家企業(yè)生產(chǎn)，對(duì)于品種規(guī)格變化較多和電纜長(zhǎng)度較短的供貨批量，采用10kV硅烷交聯(lián)更為經(jīng)濟(jì)。如采用CCV生產(chǎn)線生產(chǎn)，廢品率極高，為此在10kV交聯(lián)電纜生產(chǎn)工藝中，應(yīng)保持10kV硅烷交聯(lián)生產(chǎn)線的一定比例，才能均衡生產(chǎn)。
⑷ 干法交聯(lián)電纜
早在80年代中期，上海電纜研究所就協(xié)助沈陽(yáng)電纜廠向瑞典引進(jìn)了一套干法CCV交聯(lián)生產(chǎn)線，生產(chǎn)中高壓交聯(lián)電纜。并進(jìn)行了引進(jìn)技術(shù)的消化吸收及交聯(lián)電纜的基礎(chǔ)研究工作，制訂了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。90年代初GB 12706-91國(guó)標(biāo)正式發(fā)布，中低壓交聯(lián)電纜得到了蓬勃的發(fā)展。各電纜企業(yè)紛紛從國(guó)外引進(jìn)CCV干法交聯(lián)生產(chǎn)線，如NOKIA, Davis，TROESTER和Royal等國(guó)外較著名的設(shè)備制造公司。同時(shí)也引進(jìn)了國(guó)外的生產(chǎn)技術(shù)，提高了交聯(lián)電纜的產(chǎn)品質(zhì)量水平，部分交聯(lián)電纜還向東南亞和阿拉伯等國(guó)家出口。在中壓電力電纜領(lǐng)域內(nèi)，交聯(lián)電纜已基本上取代了油紙電纜，交聯(lián)電纜的產(chǎn)量由原來(lái)的年產(chǎn)1,000多km增加到10,000多km。隨著電纜用量的增加，交聯(lián)電纜在運(yùn)行中擊穿放炮的次數(shù)也逐年增多。上海電纜研究所作了交聯(lián)電纜的運(yùn)行可靠性研究和統(tǒng)計(jì)，國(guó)產(chǎn)交聯(lián)電纜的擊穿故障率高達(dá)0.5次／年－100km左右[3]，歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家已下降到0.2次／年－100km，主要是國(guó)產(chǎn)交聯(lián)電纜的生產(chǎn)環(huán)境較差，灰塵等雜質(zhì)容易進(jìn)入電纜絕緣，同時(shí)生產(chǎn)工人僅憑經(jīng)驗(yàn)操作，不按科學(xué)的交聯(lián)生產(chǎn)工藝計(jì)算機(jī)軟件操作，同時(shí)有些電纜廠管理不善，有些產(chǎn)品不進(jìn)行局部放電試驗(yàn)就將產(chǎn)品出廠了。上海電纜研究所貫徹了機(jī)械部“技術(shù)進(jìn)步”的政策，對(duì)國(guó)內(nèi)17條CCV交聯(lián)生產(chǎn)線進(jìn)行了整頓驗(yàn)收，改變了交聯(lián)電纜的生產(chǎn)環(huán)境，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。國(guó)產(chǎn)交聯(lián)電纜產(chǎn)品已和發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口的產(chǎn)品不相上下了。近年來(lái)我國(guó)交聯(lián)電纜生產(chǎn)線已超過(guò)100多條，其中有三分之一可以生產(chǎn)高壓交聯(lián)電纜，生產(chǎn)能力大大超出市場(chǎng)需求數(shù)量，由于城網(wǎng)改造的需要，從1999年開(kāi)始，年需求中壓交聯(lián)電纜約3.5萬(wàn)km／年。產(chǎn)品價(jià)格大幅度下跌，企業(yè)處于市場(chǎng)劇烈的競(jìng)爭(zhēng)之中。對(duì)于110kV高壓電纜已有沈陽(yáng)、鄭州、上海和山東電纜廠于去年通過(guò)產(chǎn)品鑒定，1998年生產(chǎn)110kV高壓電纜約400km／年，年需求量約500km／年。1999年110kV高壓交聯(lián)電纜的年需求量將成倍上升，年需求量可能要達(dá)1000～1200km／年。但通過(guò)產(chǎn)品鑒定的企業(yè)將增加到13家，到2000年后，國(guó)內(nèi)將有25～30條高壓交聯(lián)生產(chǎn)線啟用，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的劇烈程度將超過(guò)中低壓電纜。對(duì)于220kV超高壓交聯(lián)電纜，上述四家電纜廠均已通過(guò)產(chǎn)品技術(shù)鑒定，將由上海電纜研究所承擔(dān)的按IEC WG 11-97建議的高電場(chǎng)熱循環(huán)予鑒定試驗(yàn)后（已建議作為型式試驗(yàn)考核），才能推向市場(chǎng)。上海電纜研究所已按照電纜行業(yè)的要求在1999年上半年建成了上述試驗(yàn)基地，已經(jīng)投入使用。
⑸ 架空絕緣電纜
在城市供電系統(tǒng)中，高壓線和綠化區(qū)都要占有一定空間，空間走廊日益狹小，線樹(shù)矛盾突出，觸電傷亡事故不斷發(fā)生，架空絕緣電纜的應(yīng)用就特別受到青睞。1990年上海電纜研究所獲得了開(kāi)發(fā)1～35kV架空電纜的基金項(xiàng)目，在上海市電力局供用電研究所協(xié)助下，進(jìn)行了研究試驗(yàn)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作，在江蘇江陰和浙江蘭溪電纜廠進(jìn)行1kV和10kV架空電纜的研制和生產(chǎn)。并在上海電網(wǎng)系統(tǒng)中推廣應(yīng)用。1992年上海市受到臺(tái)風(fēng)襲擊，架空電纜的電桿斷裂，架空電纜落地，但供電沒(méi)有中斷，產(chǎn)品得到了用戶的稱贊。同年還制訂了架空電纜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 14049-93。1998年年產(chǎn)10kV架空電纜約3萬(wàn)km／年，在城網(wǎng)改造中，估計(jì)年需求量可達(dá)5～6萬(wàn)km／年。絕緣采用PVC，HDPE, XLPE等耐候絕緣料，今后將大量采用XLPE交聯(lián)絕緣料，導(dǎo)體分銅、鋁和鋁合金等硬拉結(jié)構(gòu)，在拉斷力要求高，桿塔跨距大的線路中可采用鋼線作承載線，我國(guó)東北林區(qū)還采用鋼芯鋁絞線結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)各電纜企業(yè)均可生產(chǎn)。
⑹ 五芯電纜
在塑料電力電纜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 12706-91中僅考慮到低壓三芯、四芯電纜，其中第四芯是為了輸送電力系統(tǒng)在不平衡狀態(tài)下產(chǎn)生不平衡電流以及短路電流。這就是3加1的四芯電纜，中心線大小由不平衡電流及短路電流來(lái)確定，但一般不得小于相的1/2。到90年代，原屬電氣裝備系統(tǒng)中一些電纜，例如建筑、船用、礦用電線電纜，輸送容量愈來(lái)愈大，并且對(duì)電纜產(chǎn)品的功能要求愈來(lái)愈多，隨著計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用，電路中非線性阻抗大量增加，造成三次諧波電流在中性線通過(guò)時(shí)電流很大，達(dá)到了相電流同樣大小水平，這樣中性線PN線要求擴(kuò)大到相線截面水平，即所謂4等截面。為了便于設(shè)備，儀器接地保護(hù)需要，又增加了第5線芯即PE線。這就是五芯電纜。很多電纜企業(yè)研制了五芯電纜以滿足不同用戶要求，有3+2芯及4+1芯二種結(jié)構(gòu)。建筑部門多數(shù)需要4+1芯結(jié)構(gòu)。其它用戶也有要求3+2芯結(jié)構(gòu)，五芯電纜以圓形電纜居多，并用迭代法編制計(jì)算程序，設(shè)計(jì)出5芯不等截面電纜的外徑和結(jié)構(gòu)尺寸、還有設(shè)計(jì)了五芯瓦型電纜結(jié)構(gòu)，四川電纜廠還得到該結(jié)構(gòu)的國(guó)家專利發(fā)明證書。在國(guó)外也較多地采用五芯電纜，英國(guó)BICC公司采用金屬屏蔽層作為第四或第五線芯，該結(jié)構(gòu)有如下一些優(yōu)點(diǎn)。
① 采用鋁導(dǎo)線作金屬屏蔽，用以防止外來(lái)的各種電氣干擾，并可作為PE線或PN線。對(duì)四芯電纜，該層即為PE線。
② 采用細(xì)鋼絲金屬屏蔽層作電磁屏蔽，以防止各種外來(lái)的電和磁的干擾，又稱全屏蔽電纜，電磁屏蔽層，又是PE或PN線，這種結(jié)構(gòu)得到了各種用戶的歡迎，需求量也愈來(lái)愈多。
對(duì)于五芯電纜應(yīng)采用何種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)PE線和PN線截面應(yīng)采用多大的尺寸，應(yīng)根據(jù)我國(guó)的具體情況，進(jìn)行調(diào)查研究，在即將進(jìn)行的國(guó)標(biāo)修訂中全面考慮。
⑺ 阻燃、耐火等其它電纜品種
在電力電纜中，以使用有鹵阻燃電纜為多，也有使用低煙無(wú)鹵電纜，阻燃電纜的等級(jí)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可分為A、B、C三類，型號(hào)用ZR表示。在某些企標(biāo)中，對(duì)阻燃等級(jí)最高的A類產(chǎn)品用GZR（即高阻燃）表示。對(duì)1kV電纜可適當(dāng)采用各種阻燃材料來(lái)達(dá)到三種不同類別的標(biāo)準(zhǔn)；但10kV交聯(lián)電纜還沒(méi)有阻燃絕緣料，要依靠采用不同的填充料和護(hù)套料和采用不同截面大小來(lái)達(dá)到B或C類標(biāo)準(zhǔn)。一般達(dá)到B類標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就要求采用較大的電纜截面。如要達(dá)到A類標(biāo)準(zhǔn)，可采用隔氧層（又稱隔火層）結(jié)構(gòu)，上海電纜廠已于前年申請(qǐng)了隔氧層電纜結(jié)構(gòu)的專利。即在10kV電纜外擠包一層含高阻燃劑的樹(shù)脂材料，現(xiàn)在已有較多的電纜廠采用含高阻燃劑的橡膠帶或玻璃布帶繞包，含高阻燃劑的玻璃布帶又稱隔火帶已在市場(chǎng)上推廣應(yīng)用了。
在某些重大工程項(xiàng)目中，需要一種在火災(zāi)中仍能持續(xù)通電的保安電源，以便滅火報(bào)警、照明、通訊和救火之用，稱耐火電纜。耐火電纜絕緣與護(hù)套應(yīng)是阻燃電纜，并在導(dǎo)體上包上1－2層云母帶，合成氟金云母在110℃下仍不失去機(jī)械強(qiáng)度，產(chǎn)品型號(hào)為NH。為保持云母帶在加工中的機(jī)械強(qiáng)度，加包一層聚酯帶有著更好的效果。如不采用含氟的云母帶，還可制成無(wú)鹵耐火電纜，該產(chǎn)品更受到用戶的歡迎。
⑻ 電力電纜的接頭附件
油紙電纜附件用鐵殼頭和環(huán)氧頭已逐漸淘汰，代之而起的是熱收縮附件，由我國(guó)長(zhǎng)春應(yīng)化所開(kāi)發(fā)并使用，上海電纜廠也和美國(guó)瑞侃公司合作生產(chǎn)熱收縮附件。上海電纜研究所在90年代初承擔(dān)了國(guó)家基金項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了架空電纜全套金具及附件，由武漢、長(zhǎng)沙和無(wú)錫等附件廠組織生產(chǎn)，并制訂了附件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，基本上滿足國(guó)內(nèi)中低壓電纜的成套供應(yīng)，在90年代中上海電纜研究所協(xié)助廣東南海附件廠引進(jìn)了西門子公司的全套硅橡膠予制附件，長(zhǎng)沙附件廠也引進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)，中低壓電纜附件已全部配套齊全。110kV高壓電纜預(yù)制終端和SF6終端可由上海電纜研究所為主體的三原附件公司提供，并正在開(kāi)發(fā)110kV預(yù)制連接盒。今年三原公司又與日本住友合作，共同生產(chǎn)220kV終端，全封閉終端與單一橡膠件預(yù)制式連接盒，目前正在電纜所進(jìn)行預(yù)鑒定試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)能提供高壓電纜附件的還有沈陽(yáng)電纜廠早年在上海電纜研究所協(xié)作下引進(jìn)的瑞典Kabledon生產(chǎn)技術(shù)，也可提供110kV預(yù)制終端和模塑連接盒，沈纜也和日本古河合作生產(chǎn)高壓電纜全套附件。除此以外有些電纜廠還向美國(guó)G＆W公司和Elasmould公司進(jìn)口一部分高壓電纜附件，以滿足城市電網(wǎng)改造的要求。
二、九十年代電力電纜產(chǎn)品和工藝的技術(shù)進(jìn)步
1. 電力電纜用導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與工藝
⑴ 導(dǎo)體的緊壓結(jié)構(gòu)及工藝 90年代初國(guó)內(nèi)電纜企業(yè)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)尺寸不統(tǒng)一，有主張導(dǎo)體要柔軟，最好不緊壓；還有一些則主張緊壓。上海電纜研究所受機(jī)械部委托，在交聯(lián)電纜整頓驗(yàn)收規(guī)范[4]中規(guī)定了導(dǎo)體的緊壓系數(shù)約為0.9，統(tǒng)一了全行業(yè)交聯(lián)電纜導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)尺寸。緊壓導(dǎo)體結(jié)構(gòu)尺寸的統(tǒng)一有下列優(yōu)點(diǎn)：
① 統(tǒng)一了導(dǎo)體結(jié)構(gòu)尺寸，便于用戶安裝和導(dǎo)體連接；
② 緊壓導(dǎo)體比非緊壓結(jié)構(gòu)可節(jié)省6～8％電纜材料，有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；
③ 緊壓導(dǎo)體卡斷了水分進(jìn)入導(dǎo)體的毛細(xì)通道，防止水樹(shù)產(chǎn)生，提高電纜的運(yùn)行壽命；
④ 緊壓導(dǎo)體圓整度好，導(dǎo)體在生產(chǎn)中不會(huì)被模芯卡住，內(nèi)半導(dǎo)電層不易嵌入到導(dǎo)體縫隙中去。
緊壓導(dǎo)體可采用緊壓輪或拉模緊壓，但必須分層緊，才能保證導(dǎo)體的光滑和圓整。隨著緊壓導(dǎo)體的推廣，杭州中策電纜廠還提出了每層加5根單線的設(shè)計(jì)理論，改變以往導(dǎo)體每層加6根的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，該理論在世界各國(guó)中還是首次提出。
緊壓導(dǎo)體要求銅單線退火均勻，各企業(yè)采用了大拉連續(xù)退火裝置，該裝置可節(jié)省大量能源，保證銅單線的退火均勻性，完全擺脫了以往作坊式的罐式退火工藝。
⑵ 大截面分割導(dǎo)體的生產(chǎn)及工藝 銅導(dǎo)體在1000mm2及以上鋁導(dǎo)體在1400mm2及以上，其集膚效應(yīng)系數(shù)已使交流電阻分別提高到20％和16％[5]，大截面電纜應(yīng)采用分割導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。1997年上海電纜廠發(fā)表文章[6]研制成功了分割導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，截面為1000～1200mm2，目前已有很多電纜廠試制成功。對(duì)1000mm2分割導(dǎo)體，一般采用4分割，當(dāng)中嵌入一層半導(dǎo)電纖維帶，再包上一層半導(dǎo)電帶扎緊，對(duì)更大截面的電纜可采用涂漆單線并采用5分割或7分割結(jié)構(gòu)，國(guó)外最大已可做到4000mm2，為了防止分割導(dǎo)體在盤絞時(shí)回彈，可在絞線機(jī)上加裝予扭裝置，國(guó)內(nèi)已可供應(yīng)帶予扭裝置的框絞機(jī)，并帶有集中上下盤裝置，以優(yōu)惠的價(jià)格和進(jìn)口設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)。
2. 絕緣及屏蔽生產(chǎn)工藝的改進(jìn)
⑴ 采用嚴(yán)格的溫控系統(tǒng)和三層共擠機(jī)頭
90年代后，交聯(lián)電纜用量增加，擊穿放炮事故也隨著加多，上海電纜研究所和西安交大都進(jìn)行了交聯(lián)電纜的基礎(chǔ)研究工作，采用威布爾分布進(jìn)行電纜的逐級(jí)擊穿試驗(yàn)以及水樹(shù)電樹(shù)等試驗(yàn)研究后認(rèn)為：交聯(lián)電纜內(nèi)外屏蔽不良，絕緣焦燒和予交聯(lián)，內(nèi)半導(dǎo)電層凸出物和擦傷等，可使電纜在較低的電壓下?lián)舸?。提高?nèi)外半導(dǎo)電層和絕緣層擠出的溫控精度，防止焦燒和予交聯(lián)的產(chǎn)生是重要的。很多企業(yè)引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的擠出機(jī)，NOKIA公司擠出的溫控精度可達(dá)正負(fù)1℃，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的溫控精度也可達(dá)正負(fù)3℃以內(nèi)，以防擠出時(shí)產(chǎn)生焦燒粒子和予交聯(lián)等雜質(zhì)，并嚴(yán)格控制內(nèi)半導(dǎo)電層不在絕緣?？谔幉羵?。1994年國(guó)家建設(shè)部公布了GB 50217-94交聯(lián)電纜選用標(biāo)準(zhǔn)， 建議在重要的線路中采用干法交聯(lián)和三層共擠裝置。當(dāng)時(shí)對(duì)中低電纜采用三層共擠裝置的要求就過(guò)于嚴(yán)格了，但也促使了各電纜廠引進(jìn)了很多三層共擠裝置。目前國(guó)內(nèi)交聯(lián)生產(chǎn)線已超過(guò)100多條，具備三層共擠設(shè)備的生產(chǎn)線已超過(guò)40％，用以增大產(chǎn)品技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的力度。
⑵ 改善絕緣生產(chǎn)線的生產(chǎn)環(huán)境
外來(lái)灰塵、雜質(zhì)也造成絕緣污染，在國(guó)外都保持著干凈的生產(chǎn)環(huán)境，都在絕緣上料時(shí)，考慮上料間的凈化系統(tǒng)。在交聯(lián)電纜整頓驗(yàn)收時(shí)，就有17條交聯(lián)生產(chǎn)線加裝上料間的凈化系統(tǒng)，要求凈化間內(nèi)的空氣達(dá)到1萬(wàn)級(jí)。上料間的空氣應(yīng)為正壓力、壓力為12.5N/m2，并在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)110kV高壓電纜規(guī)定了雜質(zhì)含量≤6個(gè)（雜質(zhì)大小為大于51μm小于178μm），對(duì)裝有導(dǎo)體的電纜盤要有遮蓋，以防灰塵雜物等落入。從此國(guó)產(chǎn)交聯(lián)電纜的生產(chǎn)環(huán)境大為改善，完全可與國(guó)外交聯(lián)電纜的生產(chǎn)環(huán)境相一致。
⑶ 導(dǎo)體予熱及絕緣厚度偏芯檢測(cè)裝置的應(yīng)用
采用導(dǎo)體予熱不但可以提高產(chǎn)量約30～40％，而且可以改進(jìn)交聯(lián)絕緣的品質(zhì)，改善絕緣熱機(jī)械應(yīng)力。在國(guó)內(nèi)采用三層共擠設(shè)備的電纜企業(yè)，也有加裝導(dǎo)體予熱的，對(duì)中低壓電纜采用導(dǎo)體短路加熱方式，對(duì)高壓電纜則采用感應(yīng)加熱方式。短路加熱較經(jīng)濟(jì)，但不適合大截面電纜的生產(chǎn)。一般因采用1+2擠出的生產(chǎn)線，是不能加裝導(dǎo)體予熱裝置的，帶有內(nèi)半導(dǎo)電層并經(jīng)過(guò)加熱的導(dǎo)體是無(wú)法進(jìn)入絕緣擠出機(jī)的。國(guó)內(nèi)導(dǎo)體予熱裝置不及國(guó)外普遍。
近年來(lái)由于交聯(lián)電纜市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈，用戶對(duì)產(chǎn)品的要求愈來(lái)愈高，各電纜廠都采用了絕緣偏檢測(cè)裝置，以西德的SIKORA公司的X-Ray 8000商品占絕大多數(shù)，國(guó)內(nèi)已有30～40％的生產(chǎn)線加裝了偏芯裝置，在CCV生產(chǎn)線上生產(chǎn)的電纜，均可將偏芯度控制在12％以內(nèi)。在VCV上生產(chǎn)的高壓電纜則可控制在8％以內(nèi)。加裝偏芯檢測(cè)裝置作一次投資后，可在一年內(nèi)絕緣材料的節(jié)約中回收?？磥?lái)這項(xiàng)投資還是值得的。
⑷ 金屬屏蔽結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝
我國(guó)電力系統(tǒng)均采用消弧圈接地系統(tǒng)，接地短路電流較小，也有些系統(tǒng)采用小電阻接地系統(tǒng)，則接地短路電流較大。上海電纜研究所1997年為行業(yè)提供了一套接地短路電流選用手冊(cè)，以便于生產(chǎn)和選用[7]，但國(guó)產(chǎn)中壓電纜的金屬屏蔽主要采用銅帶屏蔽。選用銅帶應(yīng)不硬不軟，不寬不窄，繞包時(shí)應(yīng)不松不緊才可保證金屬屏蔽質(zhì)量。否則銅帶容易割破外半導(dǎo)電層或發(fā)皺，也會(huì)發(fā)生開(kāi)裂等問(wèn)題，很多電纜廠都已掌握銅帶的繞包技術(shù)。銅帶的連接應(yīng)采用電焊，因錫焊的銅帶會(huì)在短路溫度下脫開(kāi)，繞包采用雙層間隙搭蓋繞包代替重疊繞包，以增加屏蔽層的短路電流。由于銅帶工藝不完善而使局部放電不合格的現(xiàn)象已大為減少了。
3. 交聯(lián)生產(chǎn)工藝控制
交聯(lián)工藝是交聯(lián)生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)，90年代后，國(guó)產(chǎn)電纜已基本全部采用干法交聯(lián)，絕緣中水分含量約100～200ppM，只是蒸汽交聯(lián)的十分之一，絕緣品質(zhì)大為提高。80年代在國(guó)外掀起的水樹(shù)枝熱潮，沒(méi)有在中國(guó)出現(xiàn)。由于干法交聯(lián)的管壁溫度高達(dá)400℃左右，比蒸汽交聯(lián)時(shí)的管壁溫度高出近一倍，絕緣在高溫下交聯(lián)，由于與導(dǎo)體溫差過(guò)大容易產(chǎn)生熱應(yīng)力，最初表現(xiàn)在產(chǎn)品的老化前后抗張強(qiáng)度變化率不易合格。電纜新安裝后往往在竣工試驗(yàn)時(shí)就擊穿了。有時(shí)運(yùn)行后僅幾個(gè)小時(shí)電纜本身或電纜附件會(huì)很快地?fù)舸?guó)外一些專家學(xué)者對(duì)絕緣熱機(jī)械應(yīng)力問(wèn)題提出了一些新見(jiàn)解[8][9]；XLPE絕緣是一種膨脹系數(shù)極高的石油制品，其線脹系數(shù)高達(dá)330×10-6 1/℃，是銅導(dǎo)體的20倍，如交聯(lián)溫度很高，又未經(jīng)充分予冷卻，絕緣中就會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，電纜絕緣稍受彎曲，造成應(yīng)力開(kāi)裂，在直流竣工試驗(yàn)中，吸收了大量空間電荷，造成絕緣介質(zhì)中電場(chǎng)嚴(yán)重畸變，電纜會(huì)在很低的電壓下?lián)舸?。NOKIA公司和Sieverts公司對(duì)交聯(lián)工藝進(jìn)行了較多的研究試驗(yàn)，規(guī)定了在生產(chǎn)過(guò)程中的溫度分布以及溫度和時(shí)間的關(guān)系，編制了一套交聯(lián)生產(chǎn)過(guò)程中交聯(lián)工藝計(jì)算機(jī)軟件。上海電纜研究所會(huì)同上海、沈陽(yáng)兩大電纜廠消化吸收了瑞典Sieverts公司的引進(jìn)技術(shù)，向國(guó)內(nèi)20多家企業(yè)推廣了上述軟件，國(guó)內(nèi)還有更多的電纜企業(yè)，直接向NOKIA引進(jìn)上述軟件，但引進(jìn)的軟件要比國(guó)產(chǎn)軟件價(jià)格高10倍以上，軟件的內(nèi)容并無(wú)多大差別。按正確工藝生產(chǎn)，近年來(lái)中低壓交聯(lián)電纜擊穿放炮事故已少得多了。在高壓110kV交聯(lián)電纜生產(chǎn)中，除應(yīng)采用計(jì)算機(jī)工藝軟件外，有好幾家都采用NOKIA公司的應(yīng)力消除裝置，又稱Rlelxation松馳裝置，用于消除厚絕緣電纜熱應(yīng)力。其原理是在電纜冷卻后，再將電纜重新加熱到105℃左右，即達(dá)到聚合物結(jié)晶熔化溫度，也可以說(shuō)是將絕緣重新退火，消除熱應(yīng)力。
在交聯(lián)工藝技術(shù)進(jìn)步中，還改進(jìn)了交聯(lián)管的電熱方式，采用管壁短路加熱的熱效應(yīng)好，逐步取代加熱電纜的加熱。在氮?dú)庀到y(tǒng)中，基本淘汰了氮?dú)獠⒐┑绞?。我?guó)最早采用小型壓縮機(jī)組制氮，后采用5A分子篩制氮裝置，對(duì)接近大工業(yè)制氮廠的企業(yè)還可采用液氮系統(tǒng)，近年來(lái)美國(guó)在中國(guó)的凱德公司推出的采用過(guò)瀘膜制氮系統(tǒng)更為先進(jìn)，已在電纜行業(yè)中大量推廣，有著更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
4. 交聯(lián)電纜其它工序的技術(shù)進(jìn)步
為了制造1km及以上的三芯大截面電纜，成纜機(jī)的放線盤采用2.2m代替1.6m。有些企業(yè)還進(jìn)口了收線盤為3～3.5m的盤絞機(jī)，如加拿大的CEECO，奧地利的Mali和法國(guó)的pourtier等公司的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)的德陽(yáng)東方和合肥電工廠等均可生產(chǎn)盤絞機(jī)。電纜的圓整度已可達(dá)90％，采用扇形成型和聚丙稀撕裂膜組合填充，成纜中心也填充密實(shí)，防止水分滲入。按用戶要求還可采用阻水電纜結(jié)構(gòu)，IEC 60502-97對(duì)中壓電纜已公布了阻水試驗(yàn)方法。電纜外護(hù)套的擠包厚度很均勻，色澤光亮，并帶有計(jì)米標(biāo)志，印字清晰，對(duì)高壓電纜外護(hù)套上還要求帶有半導(dǎo)電石墨涂層。目前國(guó)產(chǎn)電纜在劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中已可和進(jìn)口電纜媲美。
5. 交聯(lián)電纜生產(chǎn)中的重大新技術(shù)
在國(guó)內(nèi)，對(duì)1～220kV交聯(lián)電纜生產(chǎn)中，已有一些企業(yè)或個(gè)別單位應(yīng)用了下列在國(guó)外還不多的一些新技術(shù)：
⑴ 在1～10kVmonosil一步法硅烷交聯(lián)生產(chǎn)中，采用固化硅烷新技術(shù)，并研制了無(wú)鹵耐火電纜（采用無(wú)氟云母帶）；
⑵ 在高壓交聯(lián)電纜擠出生產(chǎn)線中，在絕緣機(jī)頭處加裝了一套絕緣料雜質(zhì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)，可將進(jìn)入電纜絕緣內(nèi)的雜質(zhì)大小和個(gè)數(shù)以及距電纜端頭的位置和距離全部紀(jì)錄下來(lái)，并作為交貨電纜的檔案資料提供給用戶（該項(xiàng)技術(shù)已由西德SIKORA公司提供）。
⑶ 為防止絕緣偏芯、德國(guó)TROESTER公司提供了上下?tīng)恳叫D(zhuǎn)的交聯(lián)生產(chǎn)線。以補(bǔ)償因重力產(chǎn)生的偏芯，并防止絕緣扭傷；
⑷ NOKIA公司已向國(guó)內(nèi)提供了可以生產(chǎn)220～500kV交聯(lián)電纜的CCV懸鏈生產(chǎn)線。并保持很小的絕緣偏芯度；
⑸ 全國(guó)已有9條VCV立塔線生產(chǎn)的110kV交聯(lián)電纜通過(guò)產(chǎn)品技術(shù)鑒定，其中已有4條線加了Relexation松馳裝置，用以消除厚絕緣熱應(yīng)力；
⑹ 交聯(lián)度和熱延伸的在線顯示裝置 交聯(lián)電纜經(jīng)過(guò)交聯(lián)管時(shí)，可隨時(shí)自動(dòng)顯示交聯(lián)度或熱延伸，不必進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；
⑺ 在交聯(lián)管內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)體予熱，予熱溫度可達(dá)160℃左右，交聯(lián)熱源可分別從導(dǎo)體和絕緣表面雙向傳入，降低了絕緣表面溫度，提高了傳熱效率，并大大地降低了絕緣的熱應(yīng)力；
⑻ 北歐化工與日本UCC公司已可提供生產(chǎn)500kV電纜的超凈絕緣料。
三、交聯(lián)電纜近期應(yīng)做的工作
1. 應(yīng)制訂較為嚴(yán)格的產(chǎn)品考核標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)要求
⑴ 制訂較嚴(yán)格的各項(xiàng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
固態(tài)擠包力纜加工工序簡(jiǎn)單，任何一種電壓等級(jí)的電纜絕緣，只要經(jīng)過(guò)擠包、有時(shí)要交聯(lián)，絕緣纜芯就加工完成了?？墒菍?duì)怎樣簡(jiǎn)單的加工工序，要求卻非常高。一些工藝控制、或?qū)ιa(chǎn)環(huán)境的控制和絕緣料純凈程度的選擇稍有不當(dāng)，就會(huì)在很大程度上影響產(chǎn)品質(zhì)量，必須有較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。可我國(guó)國(guó)標(biāo)GB 12706-91制訂時(shí)，是代表十年前的產(chǎn)品水平，現(xiàn)在IEC 60502-97國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)公布已近兩年，要趕快修訂標(biāo)準(zhǔn)，由于國(guó)標(biāo)修訂要有一段時(shí)間，企業(yè)應(yīng)先修訂企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)將線纜行業(yè)搜集到的世界各國(guó)交聯(lián)電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化情況列于表１中，供各電纜企業(yè)參考。企業(yè)可根據(jù)自身產(chǎn)品質(zhì)量控制情況，制訂相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 企標(biāo)的水平是一個(gè)企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)水平的標(biāo)志，制訂相應(yīng)的企標(biāo)是非常重要的。從表1可見(jiàn)：產(chǎn)品出廠的局部放電水平在原國(guó)標(biāo)中為1.5Uo-20pC，而IEC 60502-97已經(jīng)提高到1.73Uo-10pC了。實(shí)質(zhì)上產(chǎn)品局部放電并不是最靈敏的方法，但目前還是唯一的方法。表2列出了日本早年[10]提出的絕緣中微孔尺寸和局部放電的關(guān)系數(shù)據(jù)，近年來(lái)日本電氣協(xié)同又提出了微孔尺寸和局部放電的計(jì)算公式，經(jīng)計(jì)算列于表3中。從表2中可見(jiàn)：原國(guó)標(biāo)的試驗(yàn)指標(biāo)可允許電纜絕緣中存在800μm的大氣泡，是難以保證產(chǎn)品質(zhì)量的，為此世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家已將局部放電的指標(biāo)控制在2Uo-5pC水平。實(shí)際上如果一個(gè)企業(yè)重視產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)中低壓交聯(lián)電纜的局放指標(biāo)均可穩(wěn)定在2Uo-3pC及以下，較多的場(chǎng)合下局放僅為1pC及以下。對(duì)于出廠時(shí)的電壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，IEC 60502-97中規(guī)定為3.5 Uo-5分鐘（對(duì)10kV等級(jí)電纜），及IEC 60840－98中規(guī)定為2.5Uo-30分鐘（對(duì)35kV等級(jí)電纜）。這項(xiàng)指標(biāo)已規(guī)定得比較高了，應(yīng)參照?qǐng)?zhí)行。但不能對(duì)成盤電纜出廠時(shí)的電壓試驗(yàn)指標(biāo)規(guī)定得太高，否則將會(huì)影響電纜的使用壽命，應(yīng)慎重考慮。對(duì)高壓交聯(lián)電纜也均可參照IEC 60840-98標(biāo)準(zhǔn)考核。
⑵ 交聯(lián)電纜的竣工試驗(yàn)要求
交聯(lián)電纜在進(jìn)行直流耐壓竣工試驗(yàn)時(shí)，往往會(huì)在較低電壓下很快地?fù)舸?，其擊穿機(jī)理還不完全清楚。最近日本有關(guān)雜志報(bào)導(dǎo)[10]工藝完善的交聯(lián)電纜，對(duì)施加直流耐壓影響不大。不管如何，在竣工試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行直流耐壓是不確當(dāng)?shù)?，這已為大家所共識(shí)。其理由為：直流電壓的絕緣擊穿機(jī)理和交流電壓完全不同，在交流系統(tǒng)中絕緣最容易擊穿的地點(diǎn)，直流往往不能擊穿，反之亦然。同時(shí)直流電場(chǎng)分布和交流電場(chǎng)分布也完全不同，故在交流電網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行直流竣工試驗(yàn)是不確當(dāng)?shù)?。上海和廣東中試所聯(lián)合發(fā)表文章[11]，提倡在中低壓交聯(lián)電纜上進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，按IEC 60502-97規(guī)定，試驗(yàn)電壓為1.73Uo-5分鐘。并推薦采用工頻串聯(lián)諧振變壓器進(jìn)行試驗(yàn)，其Ｑ值達(dá)到30及以上，即變壓器容量可減小1/30, 并建議采用YDX-35/15串聯(lián)諧振變壓器（75kVA,15kV）為10kV電纜的工頻試驗(yàn)設(shè)備。該設(shè)備重量?jī)H88kg。對(duì)35kV電纜，可采用容量大一些變壓器，設(shè)備容量也大不了多少。這一建議是可行的，也就沒(méi)有必要采用0.1赫的超低頻設(shè)備，因?yàn)樵撛O(shè)備耗資巨大，且和上述擊穿機(jī)理不完全樣。對(duì)于110kV高壓交聯(lián)電纜，采用上述串聯(lián)諧振裝置就太龐大了，上述作者建議采用振蕩波耐壓試驗(yàn)方法。該方法是1990年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議21-09工作組推薦的，如無(wú)上述裝置，還是采用IEC 60840-98中建議的交流電壓Uo下24小時(shí)試驗(yàn)較好。目前西門子公司正推出一種VFSR變頻諧振試驗(yàn)裝置，不久將可能在高壓電纜竣工試驗(yàn)時(shí)得到應(yīng)用。
表 1
標(biāo)準(zhǔn)名稱
標(biāo)稱電壓
U(kV)
例行試驗(yàn)（耐壓、局放）項(xiàng)目＊ ＊＊
耐 壓 試 驗(yàn)
局部放電試驗(yàn)
其 它
IEC 60502-97
6～30
3.5Uo-5min
1.73Uo-10pC
IEC 60840-97
35～150
2.5Uo-30min
1.5Uo-10pC
IEC WG 11-97
220～500
220kV:2.5Uo-30min
500kV:1.9Uo-120min
1.5Uo-10pC
日本JEC 208,209
11～77
～2.53Uo-10min
第一步，第三步：
～1.3Uo-10pC(11～33kV)
～1.3Uo-5pC(66～77kV)
第二步
～2.5Uo-30pC(11～77kV)
進(jìn)行微孔、雜質(zhì)和凸起檢驗(yàn)
美國(guó)
AEIC CS 5-86
5～35
8.7/15kV:～4Uo-5min
21/35kV:～3.4Uo-5min
26/35kV:～3.2Uo-5min
1Uo,1.5Uo,2.5Uo,3Uo-5pC
4Uo-10pC
進(jìn)行微孔、雜質(zhì)和凸起檢驗(yàn)
AEIC CS 7-93
69～138
3Uo-15min后加
2.5Uo-30min
1Uo,1.5Uo, 2Uo-5pC
2Uo-5pC
進(jìn)行微孔、雜質(zhì)和凸起檢驗(yàn)
德國(guó) DIN 57273-78
VDE 0273-78
10～30
2.5Uo-5min
2Uo-5pC
瑞士 SEV-3437-80
10～30
2.5Uo-20min
2Uo-5pC
英國(guó) BS 6622-85
6.6～33
6.6kV:～2.9Uo-5min
11～33kV:～2.4Uo-5min
～1.5Uo-10pC
瑞典 SS 4241417
12～420
12～170kV:～2.5Uo-5min
420kV:～2Uo-5min
第一步：～2Uo-10pC
第二步：～1.3～1.4Uo-10pC
法國(guó) HN 33-S-51
HN 33-S-52
63～90
～2.2Uo-60min
未見(jiàn)規(guī)定
中國(guó) GB 12706-91
GB 11017-89
1～35
110
2.5Uo-5min
2.5Uo-30min
1.5Uo-20pC(6～10kV)
1.5Uo-10pC
110kV電纜型式試驗(yàn)中進(jìn)行微孔雜質(zhì)檢驗(yàn)
＊Uo=U／ , 對(duì)國(guó)產(chǎn)電纜Uo=U/ ×1.33。 ＊＊為便于比較，將原采用壓數(shù)值，均折算成Uo倍數(shù)，成～Uo。
表 ２
電纜規(guī)格
施加電壓
1.2Uo kV
微孔尺寸
μm
放電量
pC
22kV 100mm2
33kV
66kV
77kV
16
24
48
56
260
200
100
84
0.85
0.34
0.046
0.029
22kV 100mm2
33kV
66kV
77kV
16
24
48
56
800
400
190
168
13.0
1.5
0.15
0.10
表 ３
電纜規(guī)格
微孔直徑
外施電壓(kV)下局部放電量pC
1.5Uo
1.73Uo
2Uo
2.5Uo
8.7/10kV
2400mm2
200
300
400
0.4
1.5
3.4
0.5
1.7
4.0
0.6
2.0
4.6
0.7
2.4
5.8
26/35kV
240mm2
200
300
400
0.4
1.2
2.9
0.4
1.4
3.3
0.5
1.6
3.8
0.6
2.0
4.7
2. 進(jìn)行電纜可靠性研究和數(shù)理統(tǒng)計(jì)
早在七十年代就對(duì)交聯(lián)電纜進(jìn)行可靠性研究，并采用威布爾參數(shù)評(píng)定電纜的老化壽命指數(shù)N值，很多專家學(xué)者都在這方面取得了較為顯著的成果。我國(guó)在90年代初，上海電纜研究所曾進(jìn)行過(guò)上述研究工作[3]，因無(wú)企業(yè)支撐而停止，可靠性研究項(xiàng)目應(yīng)包括下列內(nèi)容：
⑴交聯(lián)電纜的加速老化試驗(yàn)
在2Uo電壓下進(jìn)行上萬(wàn)小時(shí)的浸水耐壓試驗(yàn)，不斷地對(duì)各種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)作研究；
⑵電纜絕緣的微孔雜質(zhì)試驗(yàn)
它還包括加速老化試驗(yàn)后電纜樣品的水樹(shù)、電樹(shù)檢測(cè)及研究；
⑶交聯(lián)電纜的電壓壽命試驗(yàn)
采用威布爾分布進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)和壽命評(píng)定，并進(jìn)行整根電纜的工頻擊穿試驗(yàn)，為綜合評(píng)價(jià)電纜壽命提供數(shù)據(jù)；
⑷交聯(lián)電纜的長(zhǎng)期老化試驗(yàn)
又稱予鑒定試驗(yàn)，為CIGRE WG21-03工作組推薦，在1.7Uo下至少試驗(yàn)180個(gè)加熱冷卻循環(huán)，電壓試加時(shí)間為一年；
⑸高壓電纜的沖擊擊穿試驗(yàn)
用以評(píng)定高壓電纜的沖擊擊穿水平；
⑹對(duì)運(yùn)行中電纜進(jìn)行故障擊穿統(tǒng)計(jì)
將統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，并定期公布某企業(yè)電纜的累計(jì)擊穿故障率，在國(guó)外一個(gè)企業(yè)如沒(méi)有這項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，電纜是賣不出去的；
⑺綜合評(píng)定電纜的壽命指數(shù)N值
預(yù)計(jì)電纜壽命，并在企業(yè)樣本上公布電纜壽命曲線，供用戶參考。
上述試驗(yàn)在日本和歐洲各電纜廠不停地工作著，如日本的N值已提高到12,最近500kV電纜已達(dá)到N=15，并及時(shí)給用戶通報(bào)。這些試驗(yàn)希望生產(chǎn)交聯(lián)電纜企業(yè)自身做，或共同出資，由行業(yè)協(xié)會(huì)委托大學(xué)與研究機(jī)構(gòu)從事我國(guó)交聯(lián)電纜基本理論工作。沒(méi)有這些基本理論研究，我國(guó)交聯(lián)電纜很難有飛躍突破。
3. 積極開(kāi)發(fā)交聯(lián)電纜熱機(jī)械應(yīng)力研究
在未來(lái)十年內(nèi)，我國(guó)500kV電纜及全套附件定會(huì)在電力網(wǎng)中投運(yùn)，因此必須進(jìn)交聯(lián)絕緣的基礎(chǔ)研究工作。日本500V交聯(lián)電纜絕緣厚度原為32mm，后改為27mm，其研究品僅25mm。日本的六大公司都在進(jìn)行研究工作，并由日本很多電力公司，高等院校和六大制造企業(yè)聯(lián)合組織研究試驗(yàn)，并提出了試驗(yàn)研究報(bào)告，發(fā)表于“電氣協(xié)同”中[10]。實(shí)質(zhì)上交聯(lián)絕緣有著優(yōu)異的介電性能，已于前述，其固有擊穿場(chǎng)強(qiáng)可高達(dá)800kV/mm，又稱本征擊穿場(chǎng)強(qiáng)，但500kV電纜的沖擊逐擊擊穿場(chǎng)強(qiáng)僅為100kV/mm，工頻逐級(jí)擊穿場(chǎng)強(qiáng)僅為50kV/mm，其工頻設(shè)計(jì)電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)500kV電纜而言約在15～16kV/mm之間，有著很大的厚度效應(yīng)。文獻(xiàn)[12]提出了下列公式：
E=A·t[1-n]
其中：t為絕緣厚度(mm)，n=0.87，A=60kV/mm(對(duì)絕緣厚為13mm模擬電纜)。
如t=25mm時(shí)，EAC=40kV/mm；t=35mm時(shí), EAC=38kV/mm。
從上例可知絕緣厚度由t=25mm增加到t=35mm時(shí)，即厚度增加了40％，可設(shè)計(jì)場(chǎng)強(qiáng)的改善只有5％，對(duì)500kV電纜增加絕緣厚度并不是一個(gè)好的選擇。早在十年前日本幾個(gè)大公司就著手研究絕緣雜質(zhì)和微孔對(duì)交聯(lián)絕緣的影響，但雜質(zhì)含量和顆粒大小已下降到50μm及以下，有些絕緣中雜質(zhì)顆粒只10～20μm及以下，對(duì)薄絕緣模擬結(jié)構(gòu)(2mm)電纜可將工頻擊穿場(chǎng)強(qiáng)提高到64～75kV/mm，但對(duì)厚絕緣就看不出雜質(zhì)顆粒有多大影響。由于采用干法交聯(lián)，交聯(lián)電纜微孔尺寸可下降到5～10μm，F(xiàn)ZCV和MDCV交聯(lián)工藝的微孔尺寸已可下降到1μm及以下，但仍解決不了厚絕緣電纜在較低場(chǎng)強(qiáng)下的擊穿問(wèn)題。
在90年代中期，發(fā)現(xiàn)在交聯(lián)絕緣中產(chǎn)生的熱機(jī)械應(yīng)力，可使絕緣在較低的電壓下?lián)舸?，特別是厚絕緣電纜產(chǎn)生的熱機(jī)械應(yīng)力更大。在對(duì)500kV電纜的研究中看到，經(jīng)過(guò)老化試驗(yàn)后的電纜，其絕緣擊穿水平反而比老化前更好，這可用經(jīng)老化后的電纜，可消除熱應(yīng)力來(lái)解釋。研究和消除交聯(lián)厚絕緣的熱應(yīng)力，已是當(dāng)前最為時(shí)新的課題了，可從研究交聯(lián)工藝和電纜的絕緣屏蔽結(jié)構(gòu)來(lái)改善絕緣熱機(jī)械應(yīng)力。最近西安交大在研究絕緣介質(zhì)中的空間電荷分布，以及不均勻介質(zhì)和空間電荷形成的關(guān)系問(wèn)題，絕緣中產(chǎn)生熱應(yīng)力后，形成應(yīng)力開(kāi)裂，就是一個(gè)不均勻的介質(zhì)。同濟(jì)大學(xué)推薦了一種空間電荷的檢測(cè)方法，用空間電荷的集聚來(lái)研究絕緣應(yīng)力開(kāi)裂，該方法已在英國(guó)獲得成功。在今后十年內(nèi)，交聯(lián)絕緣熱應(yīng)力問(wèn)題一定會(huì)得到重視和較好地解決。提高厚絕緣電纜的擊穿水平是今后交聯(lián)絕緣能否向更高電壓等級(jí)前進(jìn)的關(guān)鍵問(wèn)題。
4. 對(duì)電纜料的供應(yīng)和改進(jìn)建議
⑴要組織國(guó)產(chǎn)硅烷絕緣料的生產(chǎn)供應(yīng) 硅烷交聯(lián)電纜是PVC塑力纜的更新?lián)Q代產(chǎn)品，據(jù)1998年在蘭州召開(kāi)的電纜料行業(yè)會(huì)議上對(duì)硅烷絕緣的需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，估計(jì)年需求硅烷絕緣料達(dá)1.6萬(wàn)噸／年。而國(guó)內(nèi)能提供的數(shù)量約5000噸／年，絕大部分仍依賴進(jìn)口。同時(shí)國(guó)產(chǎn)聚乙烯基料的分子量不很穩(wěn)定，影響到硅烷絕緣料的產(chǎn)品質(zhì)量。這給電纜料行業(yè)帶來(lái)了參加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)遇，希迎頭趕上；
⑵要研究開(kāi)發(fā)硅烷絕緣料的新品種 目前還有一些品種希待開(kāi)發(fā)。如可剝絕緣屏蔽半導(dǎo)電料、1kV阻燃電纜絕緣料以及固化硅烷等新品種，這些新品種有著巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值；
⑶對(duì)干法交聯(lián)料還存在下列問(wèn)題希待改進(jìn)[13]
①絕基料供應(yīng)點(diǎn)不統(tǒng)一、基料分子量變化大，造成絕緣料塑化不良，影響交聯(lián)電纜的局放水平；
②絕緣基料包裝不好，采用小包裝使基料受到污染，建議采用大包裝；
③國(guó)產(chǎn)交聯(lián)料YJ-10無(wú)雜質(zhì)控制指標(biāo)；
④應(yīng)采用低溫抗氧系統(tǒng)，目前300#抗氧劑溶點(diǎn)高達(dá)150℃及以上，在擠塑時(shí)起不到抗氧化效果；
⑤對(duì)絕緣料的貯存時(shí)間和輸送環(huán)境應(yīng)有說(shuō)明和規(guī)定；
⑥應(yīng)提供交聯(lián)料的交聯(lián)反應(yīng)速度等活性參數(shù)；
⑦應(yīng)提供內(nèi)外半導(dǎo)電料電阻率的指標(biāo)，并提供超光滑半導(dǎo)電料。
⑷對(duì)其它電纜料的供應(yīng)和改進(jìn)
①希提供導(dǎo)體外的半導(dǎo)電扎緊帶，并具有阻水功能；
②希提供90℃ PE護(hù)套料即IEC 60502-97中的ST7型PE護(hù)套料；
③希研究開(kāi)發(fā)PE護(hù)套外的導(dǎo)電石墨涂層，要求導(dǎo)電性能好，并能和PE護(hù)套溶接；
④希提供阻燃劑含量高的橡膠為基的隔火帶，以提高A類無(wú)鹵阻燃電纜的隔火功能。
四、對(duì)開(kāi)發(fā)1100kV特高電力電纜的展望
21世紀(jì)是一個(gè)科技飛速前進(jìn)的時(shí)代，電腦將走進(jìn)千家萬(wàn)戶，電子信息高速公路將從歐美轉(zhuǎn)向東南亞，全球?qū)⒅鸩綄?shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)一體化。有一些科技項(xiàng)目是可以自己開(kāi)發(fā)的，但也不排除從國(guó)外引進(jìn)的可能性。如美國(guó)的六大電纜公司已只剩1～2家了，完全退出了世界交聯(lián)電纜的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)行列，可日本的六大電纜公司，個(gè)個(gè)興旺發(fā)達(dá)，交聯(lián)電纜普及全世界，歐洲最長(zhǎng)的一條420kV電纜線路就是由日本承包的。中國(guó)1100kV特高壓輸電線路是一項(xiàng)重大工程，但工程項(xiàng)目中的產(chǎn)品均有較多的世界各國(guó)的供貨商，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈。預(yù)期該項(xiàng)工程在21世紀(jì)30年代到來(lái)，并在我國(guó)西南地區(qū)出現(xiàn)[14]，因我國(guó)西南水利資源豐富，可開(kāi)發(fā)的容量達(dá)250GW。而用電大戶遠(yuǎn)在1500km以外的東南沿海地區(qū)，出現(xiàn)1100kV特高壓輸電是勢(shì)在必行。但是否要用電纜引出，要多少電纜，都關(guān)系到研制開(kāi)發(fā)該項(xiàng)產(chǎn)品的前景。可采用的電纜預(yù)計(jì)有下列幾種：
⑴ PPLP紙絕緣充油電纜
如電站引出線的空間走廊狹小，需采用電纜引出時(shí)，在國(guó)內(nèi)PPLP絕緣充油電纜是最容易實(shí)現(xiàn)的，如截面為2500mm2，可輸送約3GW容量。PPLP絕緣的εxtgδ較小，不必采用冷卻系統(tǒng)，為增加工頻設(shè)計(jì)工作梯度到28～30kV/mm，其工作油壓應(yīng)提高到1.3～1.5Mpa。該產(chǎn)品的缺點(diǎn)是傳輸容量仍較小，為防止高油壓下電纜漏油，其防火措施的工程造價(jià)甚至超過(guò)電纜本身。再者如果交聯(lián)電纜的發(fā)展，在30年后使充油電纜逐漸淘汰，也就無(wú)法采用該項(xiàng)產(chǎn)品了。
⑵ GIC管道充氣電纜
GIC的εxtgδ極小是最為理想的1100kV電纜。傳輸容量可在4GW及以上，采用可撓性結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體鋁管直徑為279mm，外導(dǎo)體為鋁管，其內(nèi)徑為711mm。用塑料骨架支撐，內(nèi)充約4.5大氣壓的SF6氣體，內(nèi)外導(dǎo)體光潔度和氣體的純凈度要求均非常高。產(chǎn)品的唯一缺點(diǎn)是電纜直徑仍較大，在水電站較復(fù)雜的地形中安裝敷設(shè)，有一定難度，該產(chǎn)品在國(guó)外已較成熟，在我國(guó)三峽工程中曾提出有可能采用時(shí)，日本古河公司已主動(dòng)和中國(guó)聯(lián)系，聯(lián)合開(kāi)發(fā)該項(xiàng)產(chǎn)品，在21世紀(jì)30年代中如需要這項(xiàng)產(chǎn)品，和國(guó)外聯(lián)合開(kāi)發(fā)是一條捷徑，因中國(guó)對(duì)220～500kV GIC電纜從未開(kāi)發(fā)過(guò)，又沒(méi)有形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的能力，且又不知道工程需求的數(shù)量。如果我國(guó)在今后20多年內(nèi)對(duì)220～500kV GIC電纜大量生產(chǎn)，且具有一定市場(chǎng)份額后，才能在今后30年中提供1100kV GIC電纜產(chǎn)品。