电线电缆行业五十多年来，在规模、品种、设备、工艺、材料、科研和理论各方面都有了长足的进步，在机械工业中起着举足轻重的地位，但和世界先进企业比起来还有不少差距，特别表现在设备和工艺装备的技术进步等方面，现就有关交联(XLPE)电缆生产过程中的一些设备和工艺装备谈一谈发展及现状。

1、交联机组的技术进步

   交联聚乙烯绝缘电线电缆生产的主导设备是交联机组，目前引进的交联机组和国产机组约各占一半。现在，国产交联机组在技术上几乎可以与进口设备相比美，历史上的交联设备大规模的引进，迅速地缩短了我国(XLPE)生产技术上的差距。

   从1970年沈阳自制第一台1+1湿法交联机组开始，几年内就有十多条湿法机组投入生产。八十年代从国外买进了二手机组，有的厂引进了美国机组，出现了1+2的干法交联，此时使用的电缆料大部分是进口。

   九十年代初通过技术整顿，使生产厂才意识到先进设备，材料处理和生产环节的清洁等的重要性，于是大量地引进了三层共挤、干法交联、外径或分层显示、PLC程序控制等。工作地和材料间也实现了净化处理。

   这些技术的改进、表现在产品的质量提高了，减少了绝缘中的杂质和微孔，半导电层界面光滑，外径均一，偏芯度减少了，提高了电缆的局部放电水平。

   在交联机组改进的同时一些先进的控制系统也在不断地提高，像德国SIKORA公司93年提供的外径指示仪为WODER X303，只能指示外径等参数，到94年已提高为X-8000，可以分层指示外径、厚度等偏芯参数，并提供了CSS2纯净度扫描监控，在线杂质检测系统，多数交联机上配备了线芯预热装置，交联管进口处配置了防偏芯的处理装置EHT或线芯转动装置TWINROT，绝缘应力松弛装置RELEXATION等，中高压电缆采用超净或特超净料，半导体也采用了超光滑料，材料间和操作间也都进行了净化处理，这些都标志着交联机组进入了更高一代的技术水平。

   使用这些新设备不但提高了质量，也节省了材料，降低了产品成本，自从采用了X-8000和线芯转动装置后，调整好偏心，基本上可以保持设定的厚度和偏心度，偏心度在4%以下，肉眼观察不出偏心现象。有一批35kV240mm²交联电缆在安装时发现电缆附件内径太大，经过逐盘检查电缆绝缘厚度和外径完全符合标准规定，这是由于电缆附件按老习惯，采用加厚绝缘厚度来配置的，造成配套不适用。由于采用X-8000可以直观地看到整批电缆的外径变化，不用担心绝缘厚度小于最薄点的规定，更不需加大厚度来保证绝缘尺寸，材料可以大量地节省下来，就比例来看不计算半导体用量，仅绝缘料即可节省4-6%，从长远来看采用先进的技术是合算的。

   九十年代初期，欧洲一些电缆厂的交联机组在改造，改造的主要内容就是加长交联管，有的厂厂房长度不够，冷却管就冲出了厂房外裸在露天，下牵引处加一简易小房，交联好的线芯再引入主厂房收线，这种改造主题很明显----就是提高交联的速度，比较典型的是德国KAISER电缆厂，中压交联机管道总长是220m。

   这种加长交联管的设备在九十年代末期在国内引进的设备中也有多台，像远东、马桥、常州和吴江等厂，交联机长度在174-----200m之间。

   交联管加长后其效果如何，日本在80年代就有文章介绍，如表一，表中比较了干法和湿法速度的不同，并比较了线芯预热和不预热的速度比较，交联的条件是，悬链式交联机，交联管全长都是120m。

   当交联管由120m加长到182.8m后（悬垂长度为78.2m）以35kV500mm²为例，线速达到5.64m/min提高近50%。

   德国TROESTER也作过计算，老设备加热管38m，冷却管67m（全长105m），新设备加热管为66m，冷却管99m（全长165m），线芯都进行了预热120℃，对300mm²35kV铜芯速度可由3.2m/min提高到4.9m/min，提高了1.53倍，对300mm²10kV铜芯，可由6.9m/min提高到12m/min，提高1.74倍，加热管加长了28m，为1.74倍，对中低压电缆来说，线速与加长管子的倍数成正比。

   对加热管加长可以提高速度都可以理解，改造起来也比较简单。

对于交联机组和德国SIKORA的测偏系统，在今年的线缆会议上有了一些最新的了解，除了楼主所说的那些外还有一下几个：

1、距业内人士说德国SIKORA的测偏系统对内屏的厚度和偏心度实际上没有实施测量，只对绝缘层和外屏进行测量，内屏的数据是通过计算得出来的；

2、快速交联线：麦拉菲尔研制的快速交联线的理论速度能达到120m/min，其一个最大的特点就是生产线长；

3、麦拉菲尔的CTC系统：该系统是连续还规格而不需要停车的系统，在会上演示了240～95mm2的更换。该系统的使用对提高生产效率和降低产品废品率是很有效的。假设连续开车2个礼拜，每2天更换一次规格，其生产效率可以提高5％，废品率可以降低73％；

4、交联料：抗水树的交联聚乙（TR-XLPE）烯在以后的电缆行业是一个大的趋势，在1993年北美地区使用的全是普通的XLPE，而在2000年北美已经全部使用TR-XLPE。现在在国内部分电力公司招标文件中，已经要求使用TR-XLPE。

2、化学交联聚乙烯绝缘料

   我国是一个塑料生产大国，也是塑料消费的大国，聚乙烯年产约200万吨，其中电缆工业用可交联的树脂牌号太少，仅金山石化的DJ-210或200，大庆的19E，茂名和齐鲁也有一部分牌号，数量都很少很难买到，而多用薄膜料代替。

   目前交联聚乙烯绝缘料都是二次加工的质量很不稳定，只能用于10kV等级；对于35kV以上等级大部分采用进口料，35kV及以下电缆料每年将达到4万吨以上，这对于石化工业来说是一个小数，不值得在这方面投资。从国外来看却不是如此，以北欧化工为例，95年年产聚乙烯44万吨，电缆料占35%,按人民币计算一般聚乙烯为6000元/吨，交联料近12000元/吨，增值近一倍，经济效益还是可观的，因此，国内电缆料二次加工厂家已有30余家，而且大部分设备都是引进的。聚乙烯本身的电气性能非常优越，经过二次加工后容易进入各种杂质，使交联料性能下降了，特别是电缆料用树脂都是小袋(25kg)包装，在装袋、运输、拆袋等各个环节上都有杂质进入，工序越长，杂质进入机会越多，在混料过程中尚无杂质检测的情况下，应减少加工次数。

   98年电线电缆译丛介绍了日本三菱公司MDTV生产工艺的文章，MDTV主要生产高压或超高压交联电缆，三菱公司样本中一篇文章“交联聚乙烯绝缘杂质清洁体系”如图1所示，处理后的杂质数如表2所示。

   在日本这样的系统称为自混系统，最大的特点是树脂用罐车进入除尘室，减少了大量污染。如果交联料中的杂质不加以控制，材料和操作间的净化处理就等于虚设，根据表2数据材料已达到了超净级，用于35kV交联电缆足以达到要求了，只要将袋装树脂处理清洁，借鉴图1系统就可以自己混料，大大地降低成本。

   自混料用聚乙烯约为7000元/吨，加上交联剂，抗氧剂或耐候黑色添加剂等，每吨再增加约1000元，将节省下来的钱，增添杂质检测仪和净化装置，可以提高交联电缆的整体质量。

3、交联电缆用导电线芯

   欧洲一些电缆厂使用铜铝导电线芯采用单芯实导体，不但在架空绝缘电缆上使用，在电力电缆上也使用。

   实芯导体优点很多，在(IEC)导体标准中已经列入了这一结构，但在国内尚未推开，它的优点如下：

⑴导体外径最小，无空隙不会吸潮。

⑵导体外面最光滑，可以不用内半导体。

⑶铜铝导体都已退火，柔软性可以满足施工要求。

⑷电缆附件配套容易，已有的附件厂做过。

⑸由于外径小，各种材料都可少用，因此成本是最低的。

⑹由于以上原因特别适用于绝缘架空电缆。

   关于绞合导体在国内发展的趋势是，管绞（小截面），笼绞、叉绞到框绞，框绞也是近些年发展起来的，在96、98年亚洲电线电缆展览会上展出过一种意大利的新型绞合设备（大型束线机），其资料介绍不但可以生产紧压圆线，并可以生产紧压扇形线，资料中介绍了圆形紧压导体的尺寸如表3，生产范围可到240mm²（四层结构），八种规格仅用了两个单线直径，单线从成盘的线卷中放出来经过带牵引的压轮，将单线压或拉成一定形状，分层进入分线板进行绞合，其生产能力和框绞做一比较，如表4和表5。

   从表5中看出仍是单倍节距，从两个表的比较看出用束线的生产能力大约比框绞高2-3倍，这说明了大截面已由笼绞、叉绞、框绞进入第四代的束线。

   在国外这种设备的使用还不普遍，但其优点已经说明它是有生命力的。

4、缆芯成缆

   目前成缆机大部分是笼绞，一部分用了盘绞，它们都是庞大的设备，像笼绞成缆机一般转速不大于150rpm（小型）、大型的不大于20rpm、盘绞机也只有10～50rpm，生产效率是很低的。对于固定敷设用的电力电缆和控制电缆如果使用S-Z成缆则生产效率可以大大提高，并且可以和挤出机组组成连续的生产线，S-Z成缆-包带-挤外护套。

   西门子公司就有这一形式的生产线，生产规格为塑力缆5×16mm²分色的绝缘线芯是成盘放线，距离很长，经平台（可能有储线装置）进入双轮转动的S-Z头，连续的包带扎紧后进入挤出机挤包外护套，速度大约在150m/min左右，生产线全部是计算机控制。目前国外的S-Z形式很多，像英国铝线铠装机是一种，在通讯电缆中用的更多.

继续来

国产交联电缆的生产和运行经验

1  前言

   我国是发展中国家，能源、交通和电信将首先得到发展。电线电缆产品也随着将有较大的增加，目前电线电缆生产的总值，约占国民经济生产总值的1%左右，其中电力电缆和高压架空线的产值约为人民币350亿元以上，已经超过了电线电缆总产值的1/3以上。在全国第二次城网改造中电线电缆的产值超过电力设备的10%，电力电缆的产量将会成倍增长。全国各大中城市根据经济的发展需要，结合城市改造建设或城市扩建纷纷进行电缆下地的电力设施改造。预测在今后几年时间，约需用10kV交联电缆300万公里以上，为此根据发展的要求，全国电力电缆在近期内将得到更大的发展。在我国电力电缆线路中，1～35kV中低压电缆已全部为交联电缆所取代，110kV高压交联电缆基本上取代了充油电缆，220kV及以上超高压和特高压交联电缆也有逐步取代充油电缆的趋势，在20世纪开发的交联绝缘电缆，也将大量取代其他一切电力电缆品种。

2  中压交联电缆的生产技术

   10～35kV交联电缆早在上世纪80年代中期，上海电缆研究所就协助沈阳电缆厂向瑞典引进了一套干法CCV交联生产线，生产中高压交联电缆。90年代初GB12706-91国家标准正式发布，中低压交联电缆得到了蓬勃的发展。各电缆企业纷纷从国外引进CCV干法交联生产线：如NOKIA，DAVIS和ROYL等国外较著名的设备制造公司的生产线，同时也引进了国外的生产技术，提高了交联电缆产品的生产水平，部分交联电缆还向东南亚和阿拉伯等国家出口。在中压电力电缆领域内，交联电缆已基本上取代了油纸电缆，上海电缆研究所作了交联电缆运行可靠性研究和统计，国产交联电缆的击穿故障率高达0.5次/年—100km左右，欧洲等发达国家的交联电缆击穿故障率（以三相电缆系统作统计）已下降到0.2次/年—km，主要是国产交联电缆的生产环境较差，灰尘等杂质容易进入电缆绝缘，同时生产工人仅凭经验操作，不按科学的交联生产工艺计算机操作，还有些电缆厂管理不善，有些产品不进行局部放电试验就将产品出厂了。交联生产线在进行了整顿验收后，已改变了交联电缆的生产环境，提高了产品质量。目前国产交联电缆产品已和发达国家进口的产品不相上下了。近年来我国交联生产线已有200多条，其中有1/5～1/4可以生产高压交联电缆，生产能力大大增强。由于城网改造的需要，年需求中压交联电缆超过20万公里（三芯）。国产交联电缆设备的质量不断提高，在有些项目上可以与进口设备相比毫不逊色。在国产交联电缆生产中应注意的问题：

1)铜（铝）导体应采用紧压结构、紧压导体的优点除可以缩小产品结构尺寸外（可以节约电缆材料约6～8%），导体表面光滑密实，更重要的是电缆在运行中不易吸收水分，可更好地防止水树产生。

2)采用三层共挤结构可使内外半导电层与绝缘层一起形成三层紧密结合，提高电缆产品的局放和击穿水平，目前在中压电缆中已普遍采用三层共挤结构。内外半导电层挤出时不能有碰伤、突起、焦烧和屏蔽不连续等现象。半导电层电阻率应当按新标准规定：导体半导电屏蔽层电阻率不大于1000Ω/m，绝缘半导电屏蔽层电阻率不大于500Ω/m。有些供料商为了降低外半导电料的电阻率，在电缆料中加入一些氯化聚乙烯，可以多吃一些碳黑，如采用这种料，没有多久，交联管的管壁就被腐蚀了，在半导电料的采购时就应注意选用合格的原材料；

3)电缆绝缘挤出应无焦烧，绝缘料应无水分和较大的杂质，对国内用电缆应选用绝缘厚为4.5mm的电缆。上海宝钢在90年代初因选错电缆使电缆放炮，造成了重大的工程损失；为了防止绝缘偏芯，各电缆厂均选用较先进的绝缘偏芯自动测量装置，目前在国内已广泛地使用德国的SIKORA偏芯测试仪（已达90多台）；

4)铜带屏蔽结构应光滑，连续不能断裂，在结构上选用双层间隙搭盖，以满足短路电流要求。铜带接头应用电焊，铜带应不宽不软，绕包要不松不紧，近年来电缆击穿往往是铜带断裂造成的；

5)交联工艺也是交联生产的关键技术之一，交联度不足，电缆会软化变形，电缆在弯曲时满负荷条件下击穿。交联工艺温度过高，冷却过快将产生电缆的致命弱点，热应力开裂，电缆会在很短的时间内在很低的电压下击穿。交联温度过高，也会使外半导电层表面氧化发黄，外半导电层电阻率可提高十倍甚至数十倍。局部放电可高达80～100pC左右，造成产品不能出厂。

6)其他如成缆、填充、护套、和铠装等工艺也不能忽视，三芯电缆结构的圆整，外包护层的好坏均非常重要，10kV电缆往往不是因电气因素击穿，而是因机械损伤造成的。

3  中压交联电缆在生产中的问题

3.1交联电缆的局部放电

前几年，交联电缆在出厂时，局部放电经常不合格，主要有：

1）电缆半导电屏蔽层上的焦烧和绝缘杂质。焦烧是因主机温控不好，绝缘杂质是滤网装置不当或滤网破裂所造成。

2)绝缘中含有水分，在充水微孔中形成局部放电。主要是绝缘料中含水或绞合导体进水和导体不清洁。

3）外屏蔽铜带将半导电层割破。这是由于铜带太硬或因铜带绕包装置不良。

4）绝缘塑化不好，绝缘内有分层。绝缘料厂应选用绝缘分子量固定的基料，基料要有一定的绝缘熔体指数(MI=2左右)，电缆厂和电缆料厂应有一个固定的协作关系。

5）挤出工艺不好。内外半导电料和绝缘料交叉成犬牙状，这种产品的局放是不合格的，在半导电料挤出时，应使半导电料的料流保持一定的拉伸状态，使绝缘和半导电料的界面光滑接触。

   上述问题目前已基本上解决了，最近几年来又出现了一些新的问题，现介绍如下。

1）电缆绝缘的热机械应力。如电缆在交联过程中温度过高，生产速度过快，有一电缆厂将绝缘样品切片，在光照下，绝缘中心能见到一层淡淡的圆环。电缆的局放水平可达20～100PC左右，如将这盘电缆放置数日，局放又可恢复到5～10PC左右。

2）电缆导体的内半导电层破损露铜，有的企业将成盘电缆中的某一段电缆剥开时发现电缆导体露铜，再检查该盘电缆的局放记录时，局部放电水平为10PC，电缆仍为合格产品，这是因为电缆采用了紧压导体，导体表面仍较光滑的原因。

3）成盘电缆局放有时非常高，可达100～200PC，进行局放定位后，放电部位在电缆的端部，将电缆割断约10～12m，短电缆和长电缆的局放水平分别仍为100～200PC，这种情况曾在一些厂家发生过，所有企业都认为：电缆局放不合格，应归咎于绝缘材料厂，有一个电缆厂生产了50km的10kV交联电缆，电缆在制品处于报废状态，产值损失近100万元。分析，由于这些厂家用的绝缘料同为国内两家规模最大技术水平最高的电缆绝缘料厂提供，不可能两家绝缘材料同时都出问题，经过多次研究和论证，终于找到了毛病，是由于电缆的外半导电料电阻率太高，电缆表面外半导电的电阻率比规定值500Ω-m高出20～200倍，已起不到半导电屏蔽作用了，但半导电料厂认为：半导电料都有出厂检验报告，而有些电缆厂在对第一批料检验后，就不再检验了，电缆厂在采购半导电屏蔽料时，每批料都要经过进厂检验，为了进一步证明局放不合格是外半导电料造成的，经过一次验证试验，将不合格电缆样品的铜带剥掉，在电缆的外半导电层上增绕了一层由3M公司生产的半导电绕包带，再将不合格电缆样品的铜带重新包上，局部放电马上就由100～200PC下降到5PC左右了。

3.2 交联电缆的电压试验

电缆局部放电的检测灵敏度并不太高，但是目前这是对挤包型干绝缘电缆最有效的无损检验方法，在上述局放较严重的电缆都是有可能引起电缆击穿的，但是在有些情况下，在生产中祗造成绝缘强度下降的各种因素，局放是难以检测的，最近就发现了了一些新的情况：

1）电缆出厂检验时，局放在10PC以下，但电缆在较低的电压下就击穿了，经检查：电缆绝缘当中有一些金属导电杂质，且杂质形状较为圆整，在这种情况下，局部放电是难以检测出来的，由于绝缘强度大为下降，电缆容易击穿。

2）绝缘内有热应力的电缆，存放几天后或对电缆适当加热，局放就合格了，这是电缆绝缘由于分子热运动使绝缘分子内分子间的应力松弛愈合。由于分子间存在着较大的热应力，分子间的距离拉得过大，绝缘强度明显下降，成盘电缆也会在电压试验中击穿。

3）几年来成盘电缆在出厂试验中击穿，主要有：电缆内半导电层处的焦烧、尖角、因滤网破裂绝缘内有大量的杂质和纤维、绝缘塑化不良产生绝缘夹层和铜带刺破外半导电层等。这些电缆击穿，主要是因绝缘内电场的高度集中和绝缘品质的明显下降所致。

4 高压和超高压电缆的生产技术（略）

5 500kV特高压交联电缆的绝缘设计和生产工艺（略）

6 交联电缆的绝缘品质

交联电缆的绝缘品质高，其工频击穿强度可达50kV/mm，

tgδ仅5×10^-4，介电强度ε为2.3，是最为理想的电缆绝缘。同时交联电缆的工作温度高达90℃，耐热和耐候性好，并有着较高的机械性能和耐酸、耐碱性能。交联电缆的交联工艺虽有不同，但其他绝缘品质完全一致。在高压电缆中均采用过氧化物交联，日本早在上世纪80年代初就开始研制500kV电缆，交联绝缘品质已达到了世界上较高的水平。可是交联电缆绝缘还存在着一系列问题，主要有下列一些缺陷：

6.1绝缘中的微孔

交联绝缘中有大量的微小空隙，微孔数量可达10⁴～10⁶个/mm³（其中蒸汽交联绝缘可达10⁶个/mm³）。微孔尺寸为5～20微米，如果直埋电缆没有防水护层，微孔中完全充满水分，充水微孔可在很低的电压下产生水树，电缆运行若干年后，水树老化使绝缘分子开裂，当微孔中水树达到饱和状态时，绝缘品质将成倍下降。如果绝缘中微孔小到1微米以下时，从巴申定律可知：由于其放电路径太小已不可能使电缆绝缘产生局部放电，绝缘品质就大为提高了。如采用MDCV交联生产工艺，电缆绝缘的品质就很高。国外还研究了各种芳香族材料，作为电压稳定剂填充孔隙或用硅油填充，从而改进了绝缘品质。采用上世纪末新开发的纳米技术也有可能：如采用纳米硅(SiO₂)等的特殊性能填充到绝缘的空隙中去，从而改善绝缘品质。因早在上世纪80年代美国GE公司就曾采用二氧化钛粉末(TiO₂)填充绝缘空隙，虽未达纳米级，但局放水平则大为提高。

6.2绝缘中的杂质

绝缘介质中杂质是很难消除的，早在上世纪70年代初，超高压电缆绝缘纸中的杂质是用脱离子水洗净的，如采用045薄纸，可将每层纸的厚度控制到45微米以下，即再大的杂质也不会超过45微米（法国最薄的电缆纸可达14微米），可挤包绝缘中的杂质就更难消除了，目前交联绝缘料的出厂控制指标为50微米及以下，交联电缆中的杂质还超过了充油电缆，从上世纪90年代开始，对杂质指标的要求比以前更高了，详见表6-1

表6-1

从表6-1中可见，500kV电缆由于超级滤网，可将挤包绝缘中杂质过滤掉，还可采用杂质在线检测装置，使电缆内杂质大为降低。在表6-1中杂质已下降到20微米左右，这是很不容易的。

6.3绝缘的热应力

聚乙烯绝缘料是一种石油制品，有着很大的热膨胀性能，电缆油的膨胀系数高达700ppM。早在上世纪80年代，瑞典的Dr.Nelin就对热应力开展了研究工作，测得不同交联温度下绝缘密度的变化。表6-2为XLPE绝缘料和铜铝导体的线膨胀系数。

表6-2

从表6-2可见：在交联温度下，绝缘线膨胀系数是铜的20～30倍。为此将热膨胀极高的交联聚乙烯和金属材料组合在一起，其热机械性能是很不相容的，为了消除绝缘热膨胀而产生的热机械应力，NOKIA公司开发了Relexation装置，可以改善绝缘的热收缩，增大了绝缘和导体的摩擦力，从而改进了料的绝缘品质。

7  交联电缆在运行中的击穿

7.1交联电缆绝缘的短时和瞬间击穿

交联电缆运行后如发生短时击穿，据国外文献统计：主要是由于绝缘内存在着较大的杂质和内外屏蔽不良等所引起，已于上述：

存在上述工艺和材料缺陷的电缆可在几天内，或几个月内甚至超过一年的时间内引发电树击穿，但有些电缆在很低的直流竣工试验中就击穿了，对高压电缆为3U₀-15分钟、低压电缆为4U₀-15分钟。在上世纪90年代末，首钢安装的9根110kV交联电缆中，其中有一根电缆在竣工试验时，在较低的直流电压下击穿。该电缆采用进口超净电缆料，在引进的生产线上生产（当时为国内最好的生产线），电缆已通过规定的冲击和工频型式试验，可用上述热应力现象来解释。首钢在敷设安装电缆时是否拉力过大，弯曲过甚造成了机械损伤，这也可能是热应力机械应力两者兼而有之。首钢在上述110kV交联电缆竣工试验中击穿后，加装了一只连接盒，投运后不久电缆和连接盒界面接合处击穿，这种界面击穿还发生在武汉供电局进口ABB的110kV电缆和Kabedon的连接盒上，前些年上海供电局的110kV电缆连接盒发生了两次界面击穿（在包带绝缘和连接盒反应力锥界面上），合肥供电局的35kV电缆和连接盒上也因电缆收缩和连接盒反应力锥分开造成绝缘击穿，其主要原因可归咎于电缆内的热应力。电缆在运行中因热应力收缩变形，在界面产生很大的裂缝，结构性能再好的界面和粘接力再高也有可能拉开，除应增加电缆和连接盒的界面接触性能外，还应消除电缆的热应力，这是最为重要的条件。甚至10kV电缆上也发生过这种情况，上海东方明珠电视塔上的10kV电缆包括备用电缆全在直流竣工试验中击穿了，这也可能因安装场地过小，电缆弯曲过甚产生机械应力造成的。文献指出交联绝缘是一种半结晶，无定形绝缘的片状交叉结构，晶片厚约10^-3微米，可用高倍电镜观测：如果结晶态增加，可使其密度高达1g/cm³，有着很高的介电性能。晶体和无定形界面紧密地结合在一起，由于热或机械应力，在晶体本身或晶体与无定形界面可以在直流电压下集聚空间电荷。最后在极性变化或反转时，电缆绝缘会在很低的直流电压下击穿。如果电缆处于运行状态，运行温度可使界面部分愈合，部分地消除了热和机械应力，从而提高了击穿强度。但如存在着上述的工艺缺陷，电缆仍会引发电树枝使电缆绝缘击穿。近年来220kV电缆在研制过程中，曾多次发生击穿，共有4家电缆厂在研制过程中将绝缘厚约26～27mm的电缆研究品，在冲击电压仅850～1050kV间电缆就击穿了。经解剖检验，主要是交联工艺有问题，交联温度过高，时间太快，在绝缘内产生了热应力。其中个别有一家厂还有因电缆结构不圆整，造成冲击水平的下降。为此，电缆的短时击穿则应归咎于电缆绝缘中的杂质和生产工艺中产生的内外半导电屏蔽不良等重大工艺缺陷，最终引发电树使电缆绝缘击穿。而电缆的瞬时击穿往往是由于电缆工艺和安装中产生的热和机械应力，有热和机械应力的电缆，往往和电缆的弯曲有直接的影响，现将安装电缆的弯曲倍数列于表7-1为安装用的电缆弯曲半径为日本四大公司采用。电缆安装时，最好不要超过表7-1的规定。

表7-1

注：D----电缆外径

7.2  交联电缆在长期运行中击穿

交联电缆有着长期的运行寿命，但如果用户使用和选用不当或制造厂生产工艺不良，电缆会在长期运行中产生水树，最后引发电树使电缆过早的击穿，我国的一些大型企业如上海的宝钢，金山石化和南京的杨子石化等，都有好几百公里的电缆在现场运行。以金山石化为例：其35kV电缆网中有500km电缆在运行，上世纪80年代处选用蒸汽交联电缆，在1985年后选用干法交联电缆，电缆运行3～5年后产生水树，7～10年间电缆大量击穿，电缆击穿后已进行更换了。新安装的电缆使用约10年左右又有击穿，对系统的安全送电产生很大的威胁。由于金山石化的运行条件很差，电缆敷设于东海之滨，地下水位较高，水中含有很多的盐类导电物质和硫化物，电缆埋设于土壤中，电缆载流量为额定值的1/3，这种运行条件是很容易引发水树的，最终引发电树击穿，现将其击穿机理分析如下：

1)水树的产生

由于电缆直埋于水位较高的沿海地区，又未采用阻水电缆结构，从大量的国内外文献介绍可知：在电场作用下，水分会从低电场沿电场方向向最高的高电场迁移，水分迁移的速度和电解电泳力（即马克思威尔力）有关，而电解电泳力又和电场强度和水中离子含量有关，水分在绝缘的微孔中凝结成充水微孔，在电场作用下，在充水微孔中形成局部放电的树状痕迹，简称水树。金山石化的35kV电缆和现场情况就完全符合形成水树的条件，直埋电缆会在3～5年内形成水树，在十多年前从金山石化运行电缆的样品中就已发现了水树和硫化树等电化学树枝，从送检的样品中，电缆运行已超过10年，三根电缆中均已长满了水树枝，但内外半导电层附近并未发现电树击穿痕迹，还应进行大量的样品检验才能找到。同时导体温度较高时，水分会从导体内向外扩散，从而减缓电缆的吸水过程，但金山石化电缆的载流量仅为额定值的1/3，导体温度也达不到额定温度(90℃)只有46℃左右，更有助于水树的形成。

2)水树老化直至引发电树击穿：

绝缘充水微孔在电场作用下产生应力开裂和氧化降解，破坏了绝缘结构，又称水树老化。电缆运行到7～10年左右，水树老化后，水树密度增加，绝缘强度明显下降，电缆的介质损耗升高，直流泄漏电流上升，tgδ上升到0.01～0.05，用直流叠加法(20V)测量，直流泄漏电流为0.1～0.3微安，但这时电缆并不一定就会击穿，从国内外有关文献介绍：水树密度达到了饱和程度后，绝缘击穿强度仍有15kV/mm，对产品质量好的电缆，也不一定会引发电树，电缆只有在引发电树后才能击穿，如导电屏蔽不良产生的尖角、露铜、半导电层中的予交联凸出物、绝缘中的杂质颗粒、交联工艺不良产生的热应力开裂以及由于弯曲等产生的机械应力开裂等等均可引发电树，造成电缆击穿通道，使电缆在运行中击穿。据荷兰电力公司统计；约有23%的10～30kV直埋XLPE电缆，在运行10年左右在电缆中引发了大量电树，使电缆击穿和更换了。而我国金山石化的电缆，由于最初采用了一些蒸汽交联电缆，已更换了长度约40%的电缆。这说明国产电缆的技术水平和电缆运行条件均不很理想。

3)电缆预期寿命：

大量电缆击穿后，供电可靠性大为降低，运行部门甚至考虑到是否要将所有的电缆全部更换。从国外对10～30kV电缆水树击穿统计证明水树老化后，电缆绝缘水平下降了1/3左右，电缆在生产中的一些缺点就完全暴露出来了，这些有潜在缺陷的电缆和附件在击穿更换后，电缆的运行就比较稳定了，荷兰电力公司在10年左右电缆大量击穿后（已于上述），剩余的电缆就很少击穿了，剩余电缆将会有一段电缆运行稳定期。我国金山石化电缆的运行条件和荷兰差不多，电缆总的运行寿命也在20～30年左右。工艺质量好的电缆运行寿命是可以超过30年的。

7.3 近些年来发生的电缆绝缘击穿

国产电缆的击穿除上述两种因素外，近些年还发生了下列几种形式的电缆击穿：

1)电缆的并联运行方式，引起了电缆击穿。在十几年前就曾在南钢发现，在国内已有十多例这种事故。因焊接件松动使一相电缆的电阻大大增加，造成电缆载流量分配不均匀，使电缆发热击穿。但对于多回路电缆的并联运行，也是可以考虑的，深圳月亮弯电厂的10kV电缆导体截面为3000mm²采用6根电缆并联运行，并对每根电缆装有控制系统，电缆载流量设计为额定值的80%，也是可以安全运行的。

2)电缆系统接错，将最先进的小电阻接地系统，加接消弧线圈，造成系统过电压，使电缆击穿，如宝钢在上世纪90年代初轧钢车间发生的一次10kV电缆故障，又如济南水泥厂的10kV电缆，将铜带接到绝缘变压器的中点，铜带电位提高而使电缆击穿。

3)电缆放出一些可燃气体后，将电缆退回生产厂抽真空加热后，造成电缆微孔内负压，使上钢二厂总长约20km的35kV电缆在30多天内就击穿了。电缆中的可燃气体对电缆绝缘并无损害，还可加强绝缘，但对于电缆附件是不允许的，可将电缆放置一定时间，或适当加热就可，千万不可抽高真空，以防形成负压，上海、广州、重庆等地均出现过这种电缆放气情况，将气体排除后，电缆就可以正常运行了。

4)还有一种击穿现象是外护套和铜带未很好的接地或划破，铜带电位升高，外护套击穿后使电缆绝缘击穿。又如深圳月亮弯电厂的10kV电缆在电缆拖入桥架时，护套划破，铜带划伤，电缆先空载运行后，在加载时击穿。还有广钢的35kV电缆因护套较松回工厂返修，也可能是其他原因使电缆铜带损坏，电缆运行后，绝缘膨胀，铜带断裂，在铜带上产生火花放电，烧毁了电缆护套，由于电缆是三角形敷设，电缆绝缘发生了热击穿，形成了相间短路的重大故障。

8  交联电缆的竣工试验和运行监督

8.1交联电缆的竣工试验

在电缆竣工验收中最简单的方法是打耐压，由于没有大容量的交流试验变压器，以往都进行直流耐压试验，即使是很好的电缆，都在直流电压下打坏了，严重地损伤了电缆绝缘，目前IEC标准对10kV等级电缆规定可采用直流或交流任一种试验方法，即直流4.2U₀-15分钟或交流1.73U₀-5分钟（或1U₀-24小时）对35kV及以上电压等级电缆规定首选交流耐压试验，即交流1.73U₀-5分钟（或1U₀-24小时）或直流3U₀-15分钟，实际上采用直流耐压是不确当的，因为：

1)直流和交流是两种不同类型的加压方式，有些对交流耐压敏感的绝缘缺陷，直流耐压就检验不出来，反之对直流耐压敏感的绝缘缺陷，交流耐压也不起作用，故在电缆竣工试验中不能用直流代替交流。

2)交联电缆如采用直流耐压，电缆绝缘中会产生空间电荷的集聚，严重地畸变了绝缘的电场分布，会使电缆在很低的直流电压下击穿。

为此现在很多单位都采用了德国进口的BAUR型0.1Hz的超低频电压试验装置虽不会损伤电缆绝缘，但对绝缘缺陷的检出误差（与交流电压相比），可达200%左右，因其属于直流电压类型，如何能与工频电压等效。近几年来，对中低压电缆，国内较多地采用工频串联谐振试验设备，其Q值约为40左右，是非常有效的。在国外还开发了一套变频交流装置，完全可与工频交流等效，其Q值可达100以上，经大量的研究试验表明：变频在30～300Hz范围内与工频电压相比，其检出误差可控制在10%(+10～15%)左右，是可以接受的，还不超过绝缘击穿的数理统计的误差值。该装置最适合用于高压电缆的现场试验，可是该装置重达8吨多，售价很高，北京电力公司的一套就花了100多万美圆。上述工频串联谐振试验设备或变频耐压试验装置是适用于电缆的竣工验收试验的。

8.2 运行电缆的绝缘监督

上述耐压试验仅适用于电缆的竣工验收试验，并不大适用于电缆的绝缘监督，有些单位用此方法作为绝缘监督，是不太确当的，在运行中处于老化状态下的电缆，多打一次电压，电缆也就多遭受一次绝缘损伤。目前运行电缆的绝缘监督，有以下一些方法。

1)直流泄漏法：正常电缆的直流泄漏电流是很小的，日本对长满水树的10kV等级电缆进行1.73U₀直流泄漏试验，其直流泄漏电流约0.1～0.3微安，其水树检出率也不高，有时直流泄漏电流可达数毫安，这是附件接头中的表面泄漏电流。

2)直流叠加法：采用20伏直流电压叠加在线检测装置上进行在线检测，已广泛地在国内外应用了，可有效地检测电缆中的水树，如检出带水树的电缆中的微小电流为10纳安左右，电缆可正常地工作，如电流达100纳安，则长满水树的电缆就应更换了，该装置有一定的水树有效检出率，上海电缆研究所已开发了该项装置，并在我国宝钢等很多单位使用，但该装置只适用于10kV等级电缆，而不适合35kV等级电缆。

3)介损测量法：在购置0.1Hz的电压试验装置时，配备一套测量tgδ的测量电桥，测量运行电缆的tgδ，据有关文献报导，长满水树电缆的tgδ可达0.01～0.05左右，该装置的水树检出率较高，又不会损伤电缆绝缘，但必须配备一套电桥装置，最近我国哈尔滨一单位已开发了该项装置。

4)三次谐波电流法：日本等发达国家正研究开发该项装置，利用损耗电流对水树检出率最高这一观点出发，测量损耗电流中的三次谐波。国外大量文献报道：该装置即不损伤电缆绝缘，水树检出效率又高，日本各公司正在研究开发之中。

交联电缆的生产控制

交联电缆的生产与计算机控制管理.doc

斑竹：

4 高压和超高压电缆的生产技术（略）

5 500kV特高压交联电缆的绝缘设计和生产工艺（略）

这两部分的资料怎么省略了？

我就简单补充。

高压和超高电缆导体普遍采用的是紧压型导体。在800ｍｍ2以上采用4分割导体，在1600ｍｍ2时普遍采用5分割导体。分割导体在通过盘绞集合成圆形导体。在理论上，偶数分割导体，在集合时容易发生滑移，圆整度不容易控制。

所以分割导体最好选择奇数。

这里为什么强调圆整度？

主要是在交联时，如果圆整度不高，很容易影响到绝缘偏心。对于超高压电缆这个指标是很重要的。220ＫＶ不允许超过5－8％，如果你导体圆整度就已经是7％,那以后就不用去尝试生产了。

在超高压电缆领域，采用金属护套。现在国内厂家主要是以铝护套为主。铝护套的生产工艺目前有两种。一种是热挤压成型，一种是焊接成型。对于这两种护套的选择我会在以后的介绍。

由于采用金属护套，所以超高压电缆很少采用屏蔽层。但是有些厂为达到好的屏蔽效果，还是采用铜丝屏蔽带结构。（如：日本住友，杭州华新）

500kV特高压交联电缆的绝缘设计和生产工艺

由于国家还没有定出相应标准，所以很多具有独立开发的生产厂家主要是依据借鉴国外的同类产品。这里就不论述了。