鎧裝電纜珠江電纜YJV32
經(jīng)過實驗和現(xiàn)場材料的剖析以及收集到的材料標(biāo)明,單芯鋼絲鎧裝電纜結(jié)構(gòu)規(guī)劃、選材和運轉(zhuǎn)合理性等許多問題逐步引起人們的注重。單芯鋼絲鎧裝電纜的鎧裝損耗越來越引起人們的注重，國內(nèi)選用單芯鋼絲鎧裝電纜給多處工程帶來費事和經(jīng)濟損失。用戶注重的敏感性及注重程度遠(yuǎn)大于電纜制作廠對這一問題的考慮。材料[1]中對這一問題進行了論說并排舉了國內(nèi)敷設(shè)單芯鋼絲鎧裝電纜線路狀況。并提出國內(nèi)單芯電纜鋼絲鎧裝選用隔磁結(jié)構(gòu)是與世不同的“怪”產(chǎn)品。應(yīng)該與國外接軌，撤銷銅絲隔磁結(jié)構(gòu)。
60年代中期敷設(shè)了上海過黃浦江電纜，選用意大利比瑞利的220kV充油鉛套PE護套鋁合金絲鎧裝,廠方選用非磁性鎧裝，消除鋼絲的磁損耗.能進步運送容量。國外也有選用硬銅合金絲鎧裝（原文作者以為選用非磁性鎧裝是一種誤導(dǎo)）。60年代后期南京和安慶110KV充油單芯海纜工程曾想象出產(chǎn)非磁性鎧裝，因國內(nèi)沒有鋁合金絲產(chǎn)品，就改用銅絲隔磁規(guī)劃。在鋼絲鎧裝中心均勻分布3到4根銅絲是單芯電纜外不構(gòu)成閉合磁路。自從那時起至今國產(chǎn)超高壓單芯海纜悉數(shù)選用隔磁結(jié)構(gòu)鎧裝。（這是否起源于我國有待于考證-摘錄者自言）。
珠江電纜
文章又羅列幾個引入工程，1987年廣東虎門220KV充油鉛套PE護套鋼絲鎧裝PLP外護層海纜。由日本住友供貨。選用φ8 mm鍍鋅鋼絲45根。為了進步運送容量，在鉛套與PE護套間有24根扁平導(dǎo)線共240mm2。回流導(dǎo)體的效果是下降金屬套阻抗，以下降護套損耗進步運送容量。1989年廈門集美至高崎跨海峽海纜，220Kv1×630mm2銅芯充油鉛套HDPE護層鋼絲鎧裝PLP外護層海纜。由法國阿爾卡特供貨。選用Φ7.6mm鍍鋅鋼絲41根。1998年北京供電局敷設(shè)在湖里的水底電纜，15kV 1×300mm2銅芯XLPE鉛套鋼絲鎧裝PE外護層電纜。由法國阿爾卡特供貨。鎧裝選用φ7 mm鍍鋅鋼絲23根。廠商以為鋼絲外表鍍鋅，其擺放不對錯常嚴(yán)密，鋼絲間被外護層的防腐劑（如瀝青）所填充，不會構(gòu)成閉合的磁回路，不會發(fā)生額定的護套損耗。
文章說國產(chǎn)單芯溝通海底電纜鋼絲鎧裝的結(jié)構(gòu)自60年代開端至今一向選用隔磁鋼絲結(jié)構(gòu)規(guī)劃。而一切國外進口的單芯溝通海底電纜的鋼絲全選用鍍鋅鋼絲規(guī)劃，制作廠以為從理論和實踐運轉(zhuǎn)記錄上看沒有必要采納隔磁規(guī)劃。為了使我國海纜的結(jié)構(gòu)與國外產(chǎn)品類似，文章作者的觀念是撤銷隔磁結(jié)構(gòu)。不僅是海纜，110kV XLPE電纜等都應(yīng)該作相應(yīng)的修正。
以上是國內(nèi)外高壓和超高壓電纜用于水下敷設(shè)時單芯鋼絲鎧裝結(jié)構(gòu)方面的狀況。關(guān)于35kV及以下電纜因為國家規(guī)范中規(guī)則選用銅絲隔磁結(jié)構(gòu)，所以各個制作廠根本都是按規(guī)范制作。規(guī)劃部分和運用部分也選用此類電纜。出問題的大有其在。
鎮(zhèn)海煉化第二熱電站1＃發(fā)電機組至變壓器選用的是8.7/10kV1×500mm2 YJV32 φ3.15鍍鋅鋼絲鎧裝，并用4根銅絲隔磁。電纜焚毀的除了成束敷設(shè)方面的原因外，鋼絲是構(gòu)成電纜焚毀的原因之一。
某電站選用1×400mm2 YJV32 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜15根，每相5跟并聯(lián)。（先不剖析其挑選電纜類型是否合理。）試運轉(zhuǎn)后發(fā)現(xiàn)載流才能遠(yuǎn)小于規(guī)劃的載流才能。用戶提出是否是鋼絲鎧裝損耗太大的原因。故提出要做實驗進行驗證。鎧裝電纜珠江電纜YJV32本文便是針對該工程對單芯鋼絲鎧裝電纜進行了載流量實驗。用實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)場測驗數(shù)據(jù)來說話。要點從鎧裝原料和運轉(zhuǎn)方面來討論為往后電纜結(jié)構(gòu)合理規(guī)劃供應(yīng)材料。
2.實驗和現(xiàn)場測驗材料
2．1 實驗與核算材料
模仿某電纜線路工程進行實驗。8.7/15 kV 1×400 mm2 YJV32 交聯(lián)聚乙烯絕緣單芯鋼絲鎧裝電纜。其試樣結(jié)構(gòu)尺度列于表2-1。
注: 導(dǎo)體屏蔽層厚度為0.8 mm.絕緣屏蔽層厚度為0.6 mm.銅帶厚度0.2mm。包帶厚度0.2mm。
鋼絲直徑φ2.5mm 4根等直徑的銅絲均勻分隔作為隔磁。
空氣中敷設(shè)，不同的擺放辦法下載流量實驗數(shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù)列于表2-2中。
注：* 依據(jù)丈量外表的部位不同，溫度相差較大。
** s – 相鄰電纜軸心之距離。 De – 電纜外徑
依照IEC 60287規(guī)范依據(jù)試樣尺度對單芯鋼絲鎧裝電纜進行了載流量核算，核算結(jié)果列于表2-3。
注：* 工作溫度下的導(dǎo)體的溝通電阻（Ω/m） .
** 鎧裝鋼絲損耗（依據(jù)實驗時鎧裝損耗核算值核算而得）。
平面擺放，電纜中心距離為2根電纜外徑(De)。
2．2 現(xiàn)場材料
某工程現(xiàn)場電纜擺放如圖2-1所示。測驗材料經(jīng)過收拾匯總?cè)缦隆Ｒ罁?jù)＃1～＃2機組電流分配數(shù)據(jù)核算出電纜線芯和外表的溫度列于表2-4和表2-5。核算線芯溫度和外表溫度所選用的參數(shù)如下：
依據(jù)丈量電流而核算出線芯溫度和外表溫度。鎧裝電纜珠江電纜YJV32選用的參數(shù)是YJV32電纜的核算參數(shù)值(如溝通電阻和熱阻)和實驗參數(shù)(如鋼絲損耗等)。
圖 2-1 電纜擺放示意圖
表 2-4 ＃1機組 31 MW 1800 A
* 每一線路由三根單芯電纜呈三角形擺放，互相之間有一空隙。
* 因為阻抗引起電流分配不均。
* 每一線路由三根單芯電纜呈三角形擺放，互相之間有一空隙。
* 因為阻抗引起電流分配不均。
3.1 載流量下降
首要討論單芯鋼絲鎧裝電纜在相同工作溫度和相同環(huán)境條件下為什么載流量要比非鎧裝電纜載流量要小得多？其間首要原因是鎧裝鋼絲損耗太大。在三角形擺放狀況下鋼絲的磁滯和渦流損耗是線芯損耗的3倍多。平面擺放是線芯損耗的2倍多。鎧裝電纜珠江電纜YJV32即使是別離敷設(shè)（電纜中心之距離大于2倍的電纜外徑），鋼絲損耗也是線芯損耗的2倍多。載流量對錯鋼絲鎧裝單芯電纜載流量的57%（互相觸摸三角形擺放）和64%（空隙為1個電纜外徑平面擺放）。從熱阻方面考慮，有于鋼絲電纜比同截面的非鋼絲鎧裝電纜外徑大得多（大約1.2倍）。空氣中敷設(shè)時其外部熱阻要比非鋼絲鎧裝電纜小（大約是0.80%）。盡管鋼絲鎧裝多了內(nèi)襯層熱阻，其添加肯定值與外部熱阻的減小簡直相抵消。所以說鎧裝損耗在這兒起著肯定效果。這是載流量下降的首要原因。
3.2 鎧裝損耗
單芯電纜鋼絲鎧裝損耗為什么這么大？鎧裝電纜珠江電纜YJV32其損耗原因首要是磁滯和渦流損耗起決定性效果。這些損耗都與磁場強度有關(guān)，而磁場強度又與線芯電流有關(guān)。當(dāng)鋼絲單點互連時，鎧裝不存在環(huán)流損耗。電纜是相當(dāng)于無限長直導(dǎo)線，其線芯電流在本電纜鋼絲中的電場遠(yuǎn)大于其它相鄰電纜電流在該鋼絲中的電場，以為鋼絲損耗首要是本電纜線芯電流引起的。三根單芯呈三角形擺放運轉(zhuǎn)于三相體系和三根單芯呈三角形擺放串聯(lián)運轉(zhuǎn)于單相體系中，依據(jù)表2-2 實驗材料（單相）和現(xiàn)場的丈量材料（三相）反映到載流才能和溫度兩個參數(shù)來剖析在三角形擺放時兩者的鋼絲鎧裝損耗是挨近的。這僅僅是就該組數(shù)據(jù)而言。因?qū)嶒灄l件約束無法進行三相體系實驗。經(jīng)過表3-1的核算溫度參數(shù)至少能夠闡明電纜呈三角形擺放時單相的實驗數(shù)據(jù)（載流量）與三相體系下在現(xiàn)場擺放辦法下的丈量電流是附近的。
注：① 實驗與現(xiàn)場電纜都呈三角形擺放，但現(xiàn)場的三角形中有一膠木條離隔。
② 核算值（依據(jù)電流和熱阻核算）。
③ 為便于比較已將表2-2的實驗數(shù)據(jù)已換算到環(huán)境溫度38.5℃時的等效值。
④ 三角形電纜組的外表溫度隨部位的不同相差很大，表中數(shù)據(jù)僅供參考。
3.3 隔磁是偽概念
經(jīng)過實驗和現(xiàn)場材料標(biāo)明，單芯鋼絲鎧裝其隔磁結(jié)構(gòu)是不起效果的。鋼絲是磁性材料，銅絲對錯磁性材料，在導(dǎo)體中有交變電流經(jīng)過期，在鋼絲部位因為有銅絲刺進或許引起磁力線崎變，但不能中止。交變電磁場在鋼絲中因為磁化強度總是要落后于磁場強度的改動(磁滯現(xiàn)象)，鐵磁體重復(fù)磁化時磁體分子的位相不斷地改動，分子振蕩加重，要發(fā)熱，溫度增高。使分子振蕩加重的能量是由保持磁化場電流的電源所供應(yīng)的。在交變磁場中鋼絲中也發(fā)生應(yīng)電流，這種應(yīng)電流在鋼絲體內(nèi)自己閉合構(gòu)成渦流。因為電阻很小，渦流強度能夠很大，是鋼絲放出很多熱量。其熱能也是源于保持磁化場電流的電源所供應(yīng)的。經(jīng)過實驗和現(xiàn)場丈量標(biāo)明這種隔磁結(jié)構(gòu)是個偽概念。從定量核算比較復(fù)雜，IEC 60287 規(guī)范中僅對電纜距離10m的海底敷設(shè)單芯鋼絲鎧裝電纜提出鎧裝損耗與線芯損耗持平的核算辦法。在沒有核算辦法之前最好經(jīng)過實驗處理單芯鋼絲鎧裝電纜載流才能。關(guān)于正在考慮的問題，選用實驗辦法處理是契合IEC規(guī)范的處理問題的準(zhǔn)則的。幸虧上海電纜研討地點60年代就制作了電纜載流量實驗基地，現(xiàn)在已改建成契合國家級要求的實驗室。有一整套載流量測驗設(shè)備。除了一般性電纜外，還為特別電纜熱功能實驗服務(wù)。
定論
經(jīng)過上述剖析至少能夠獲得兩點收成：
1）單芯鋼絲鎧裝電纜載流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于同截面非鎧裝單芯電纜，鎧裝電纜珠江電纜YJV32千萬不能按非鎧裝電纜挑選載流量（能夠說100%廠家供應(yīng)的載流量都是過錯的）。
2）鋼絲鎧裝損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線芯損耗，隔磁結(jié)構(gòu)實踐上是虛設(shè)的，不起效果。隔磁是一個偽概念。
綜上所述，對單芯鋼絲鎧裝電纜而言因為鎧裝磁損耗構(gòu)成了載流量減小。這是單芯鋼絲鎧裝電纜喪命的缺陷。可是單芯鋼絲鎧裝電纜又有其能接受拉力和強壯的外來機械力的效果，實踐上也是不行短少的產(chǎn)品。如江河湖海敷設(shè)的海底電纜。因而，主張選用：
1）單芯電纜非磁性鎧裝（如不銹鋼絲、銅合金或鋁合金絲），這絕不是誤導(dǎo)。
2）一定要挑選鋼絲者選用鍍鋅鋼絲，并涂以防腐層，鋼絲之間互相離隔。材料[1]說國外廠家以為能夠到隔磁效果。但筆者以為這與選用銅絲隔磁效果沒有多大差異。能夠做個實驗來驗證一下。不在這兒加以談?wù)摗?br />
3）除江河湖海水底及接受巨大拉力特別狀況外，鎧裝電纜珠江電纜YJV32通常狀況下不易選用單芯鋼絲鎧裝電纜，如地道、托架等不接受拉力和或能夠意料的外來機械力不是很大時。
別的，主張修正電纜規(guī)范其間的單芯鋼絲鎧裝電纜選用銅絲隔磁結(jié)構(gòu)改為選用非磁性原料作為鎧裝絲。 |
