改變礦物電纜專用填充料 提高電纜的傳輸能力

礦物電纜專用填充料隨著城市電網的改造有不少大中城市的架空線路將改成埋地電纜8.7/10kV至26/35kV的電壓級別將作為電網的主干線路而得到廣泛應用。如何提高線路的傳輸容量如何降低線路傳輸損耗和如何防止大量交聯聚乙烯電纜在隧道中敷設所帶來的防火隱患?這一系列的問題正待我們去回答。 眾所周知電纜的傳輸容量決定于導體傳輸電流時所產生的溫升和導體外絕緣材料能夠長期承受的溫度以及電纜內外絕緣向周圍媒質散發熱量的能力。 為了追求傳輸容量的增大以往的注意力大多放在如何增大導體截面和如何克服大截面導體(如1000mm 2及以上)所帶來的集膚效應至于絕緣材料的允許工作溫度、絕緣及護套材料的熱阻系數和它們的厚薄尺寸在標準上都有規定似乎沒有什么潛力可挖只要電纜結構尺寸相同應用材質相同其傳輸能力也就大致相同?？梢哉f電纜的傳輸容量決定于結構設計和應用材料的差異而與制造工藝的先進或優劣相關不大。 當然更動電纜設計并不是一件輕而易舉的事。作為中壓電纜的典型結構銅導體、內屏蔽、絕緣、外屏蔽、銅帶屏蔽、相間填充和外護套(PVC)其中"填充"是唯一更動后對電纜電性能、機械性能影響最小的環節--填充在電纜中的功能只是保持電纜的外形和對外傳導散發熱量僅此而已故常常被人輕視而無睹。其實不然電纜填充料的選用將嚴重影響電纜的傳輸能力大小及額定電流在同等截面導體中的損耗。上海中月電纜技術有限公司和上海電纜廠十分廠就0.6/1kv~8.7/10kV分三組共六根電纜作了以下對比試驗。 第二步試驗方法是外部環境溫度恒定在40℃三組試樣6根電纜的導體溫度控制在90℃條件下測其導體的穩態電流值。 從上述試驗報告可以得出如下幾點
用低熱阻的礦物質填充料代替纖維型填充后其傳導熱的能力明顯增大這可以從表2的數據中獲得老結構導體(第二對比組)溫度高(105℃)但護套表面溫度低(77.3℃)新結構導體溫度低(90℃)但護套表面溫度卻高(78.8℃)。在電纜導體截面相同的條件下其對比組的載流量分別提升8.7%10.2%和22.8%。
 &#8226從載流量提升的百分比可以看出中壓級8.7/10kV的效果明顯優于0.6/1kV電壓等級其原因也是顯而易見的傳統的8.7/10kV交聯聚乙烯電纜均為三芯圓形絕緣其芯間填充的是高熱阻的玻璃纖維或聚丙烯撕裂繩三相
導電芯對外的散熱極不順暢極大部分的熱量只能通過屏蔽銅帶與外護套的外切邊緣向周圍散發由于散發的有效區段狹窄故熱阻值極大用低熱阻的礦物質材料取代后其導電芯的熱量可以比較均勻地向四周散發填充的熱阻系數低散發面積大二者優勢的疊加使得線芯的載流能力提高到122.8%也就可以理解了。0.6/1kV級低壓電纜不管是四芯等截面還是3+1芯導體形狀基本由扇形芯圍集成圓芯絕緣間的填充量原本就很小故用低熱阻的填充材料來代替傳統的高熱阻的纖維型填充其散熱效果的遞增就沒有中壓電纜如此明顯了。盡管在數值上仍有8~10%的增量但這里有相當部分是依靠導電絕緣線芯由扇形變成圓形后導體散熱面由扇形弧面之和變成多芯園周長之和其熱交換界面的增加(相間填充低熱阻礦物質料)的緣故。
&#8226當中壓8.7/10kV系統改用低熱阻礦物質填充后其載流量值仍維持在原先額定電流值264(A)時它的導電線芯溫度只有66℃外護套的表面溫度僅為56℃均大大低于傳統型同規格結構的90℃和62℃根據銅導體的電阻系數與溫度成正比的關系可以推出66℃時的線損僅為90℃線損的93%。這一結論對于電廠正在興建和城市架空線有待入地的當前是有積極意義的。
&#8226除導電線芯溫度的降低減少了線損起到節能的作用外還延長了電纜絕緣和護套的使用壽命因為有機材料的老化壽命與其工作溫度高低是息息相關的