額定電壓220kv三芯(光電復(fù)合)海底xlpe電纜的設(shè)計(jì)和制造

1、<p>　　額定電壓220kV三芯(光電復(fù)合)海底XLPE電纜的設(shè)計(jì)和制造</p><p>　　摘要：對(duì)三芯220kV交聯(lián)聚乙烯絕緣光電復(fù)合海底電纜的制造進(jìn)行了介紹。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：三芯（光電復(fù)合）海底XLPE電纜；設(shè)計(jì)；制造 </p><p>　　Abstract: the manufacturing of three core 220k

2、V XLPE insulated photoelectric composite submarine cable is introduced in this paper. </p><p>　　Keywords: three core (photoelectric composite submarine cable XLPE); design; manufacture </p><p>　

3、　中圖分類號(hào)：TM247文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　據(jù)目前所查資料，除Nexans曾經(jīng)生產(chǎn)過一根3芯245kV和Prysmian曾經(jīng)生產(chǎn)過一根3芯150kVXLPE電纜，其他額定電壓110kV及以上電纜（包含海纜和陸纜）都采用單芯結(jié)構(gòu)，這主要是由于110kV及以上的單根電單元重量重，尺寸大，如采用三芯制

4、造對(duì)電纜制造過程的工藝技術(shù)、設(shè)備及材料等要求高、難度大，且敷設(shè)施工難。根據(jù)上述現(xiàn)像分析，目前使用的最高電壓級(jí)最大截面的單芯電纜為500kV 3000mm2，其電纜外徑不超過190mm、重量不超過45kg/m。而此次根據(jù)市場(chǎng)動(dòng)向，決心開發(fā)額定電壓220kV三芯（光電復(fù)合）海底XLPE電纜，此根電纜的設(shè)計(jì)外徑約250mm，設(shè)計(jì)重量約100kg/m。關(guān)于詳細(xì)的設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)如下。 </p><p><b>　

5、　設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 </b></p><p>　　根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)額定電壓220kV三芯（光電復(fù)合）海底XLPE電纜設(shè)計(jì)徑向剖面圖如下： </p><p>　　2.2設(shè)計(jì)工藝流程圖 </p><p>　　依據(jù)上述的剖面圖，結(jié)合以往的生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)，特制定工藝流程

6、圖如下： </p><p>　　2.3設(shè)計(jì)難點(diǎn)解決方案 </p><p>　　目前中國僅有個(gè)別廠家已有生產(chǎn)額定電壓220kV單芯（光電復(fù)合）海底XLPE電纜外，其他并未見有相關(guān)報(bào)道。中國也因此部份積累了相關(guān)生產(chǎn)額定電壓220kV單芯（光電復(fù)合）海底XLPE電纜。但對(duì)于生產(chǎn)額定電壓220kV三芯（光電復(fù)合）海底XLPE電纜（以下簡稱三芯電纜），在設(shè)計(jì)上還需解決幾大難點(diǎn)。 </p>

7、<p>　?。?）鉛套內(nèi)半導(dǎo)電阻水帶的設(shè)計(jì) </p><p>　　由于三芯電纜在成纜時(shí)，芯與芯之間受到的擠壓力，不同于制造單芯時(shí)芯線受到的擠壓力。而海底XLPE電纜的XLPE芯線和鉛套之間的結(jié)構(gòu)本身不同于陸上XLPE電纜的XLPE芯線和皺紋鋁套之間的結(jié)構(gòu)。所以在生產(chǎn)三芯電纜時(shí)，需解決鉛套和XLPE芯線間力的緩沖，當(dāng)然同時(shí)需保證良好的阻水性能。此次在設(shè)計(jì)時(shí)做了大量的對(duì)比試驗(yàn)，最后從阻水帶的厚度、寬度及

8、阻水帶本身的性能上做了改進(jìn)。 </p><p><b>　?。?）填充的設(shè)計(jì) </b></p><p>　　此次的三芯電纜可以說是巨無霸的。本身三根電單元芯線已很粗，再把此三根電單元絞合形成的四個(gè)空隙也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的三芯電纜。對(duì)于最中心的空隙經(jīng)過理論計(jì)算，最終采用傳統(tǒng)填充材料可以滿足要求。而其他三個(gè)理論是等面積的大空隙是此次設(shè)計(jì)需解決的關(guān)鍵所在。經(jīng)過計(jì)算此空隙面積達(dá)

9、到了近4200mm2，而傳統(tǒng)的35kV 3*500平方電纜的填充空隙面積只有1500 mm2左右。眾所周知，傳統(tǒng)35kV 3*500平方電纜要想生產(chǎn)圓整也得彼費(fèi)周折。而此次需要解決比傳統(tǒng)35kV 3*500平方電纜大三倍的空隙，且需要考慮填充材料的防海水腐蝕及受力等性能。 </p><p>　　從2.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖可以看出，此次設(shè)計(jì)把每個(gè)空隙進(jìn)行細(xì)分，明確的說是三分，這樣即解決了光纜復(fù)合的問題，又可以更好的保證圓整

10、性。細(xì)分后的填充材料是關(guān)鍵所在，一是要有一定的防腐蝕性能，二是要有較好的受力特性。但如受力特性過好，卻易對(duì)邊上的光纜和芯線造成傷害，但如受力特性不好，易變形失去圓整。此根三芯電纜的填充單元最終采用的材料跳出了電纜填充領(lǐng)域，在經(jīng)過多方討論和找尋后，決定采如2.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖中的填充方式，兩小一大。其中塑料填充材料采用聚丙烯。 </p><p>　?。?）鋼絲鎧裝的設(shè)計(jì) </p><p>　　由

11、于此根三芯電纜的大和重，所以外層的鎧裝層也是關(guān)鍵所在。他需要承受電纜自身的力，還需要能承受敷設(shè)帶來的力。同時(shí)由于受到傳統(tǒng)設(shè)備的限制，需對(duì)鎧裝材料及根數(shù)等做修正。另還需兼顧到鎧裝外層的包裹材料，以保證鎧裝層不出現(xiàn)變形。 </p><p><b>　　制造 </b></p><p>　　對(duì)于三芯電纜芯線的制造，由于前期已有單芯220kV海纜的制造經(jīng)驗(yàn)， </p>

12、;<p>　　所以在三芯成纜前的制造，基本沒有問題。主要需要解決的問題是在成纜工序。此次三芯電纜的最后一道工序是在立式成纜機(jī)上進(jìn)行。 </p><p>　　由于此次是有史以來第一次進(jìn)行這么大規(guī)格的制造。所以制造前對(duì)成纜機(jī)設(shè)備上的每一道工序的設(shè)備和上述設(shè)計(jì)海纜的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了核對(duì)。最基本的比如成纜機(jī)的中孔直徑是否滿足三芯電纜生產(chǎn)要求，牽引如何進(jìn)行等，細(xì)節(jié)方面如成纜節(jié)距、分線盤、導(dǎo)輪等。 </p&

13、gt;<p>　　雖然在制造前經(jīng)過理論的研究和計(jì)算，但由于此三芯電纜為超規(guī)格三芯電纜，所以實(shí)際生產(chǎn)中部份背離了當(dāng)初的設(shè)計(jì)。比如成纜的節(jié)距，理論研究的節(jié)距約為4100mm，而在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)過多次調(diào)整，最終確認(rèn)為約2100mm。經(jīng)過此節(jié)距后，三芯電纜成纜后圓整美觀，如下圖： </p><p>　　另比如對(duì)于成品三芯電纜彎曲半徑，按理論計(jì)算需要約3750mm。而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，此三芯電纜的柔軟超乎想象。

14、成品電纜如下圖： </p><p><b>　　4、總結(jié) </b></p><p>　　經(jīng)過此次對(duì)三芯220kV交聯(lián)聚乙烯絕緣光電復(fù)合海底電纜的制造，對(duì)超大規(guī)格海底電纜的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝水平、工裝設(shè)備、制造及檢驗(yàn)等各方面經(jīng)驗(yàn)都有了不同程度的積累。同時(shí)對(duì)如此史無前例的規(guī)格電纜的制造有了感性和理性的認(rèn)識(shí)，為下次制造更多其他規(guī)格三芯220kV海纜提供了更多的理論和實(shí)踐結(jié)合的基