額定電壓220kv三芯(光電復合)海底xlpe電纜的設計和制造

1、<p>　　額定電壓220kV三芯(光電復合)海底XLPE電纜的設計和制造</p><p>　　摘要：對三芯220kV交聯(lián)聚乙烯絕緣光電復合海底電纜的制造進行了介紹。 </p><p>　　關鍵詞：三芯（光電復合）海底XLPE電纜；設計；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：TM247文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　據目前所查資料，除Nexans曾經生產過一根3芯245kV和Prysmian曾經生產過一根3芯150kVXLPE電纜，其他額定電壓110kV及以上電纜（包含海纜和陸纜）都采用單芯結構，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、造對電纜制造過程的工藝技術、設備及材料等要求高、難度大，且敷設施工難。根據上述現像分析，目前使用的最高電壓級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。而此次根據市場動向，決心開發(fā)額定電壓220kV三芯（光電復合）海底XLPE電纜，此根電纜的設計外徑約250mm，設計重量約100kg/m。關于詳細的設計和制造經驗如下。 </p><p><b>　

5、　設計 </b></p><p><b>　　2.1設計結構圖 </b></p><p>　　根據以往的設計經驗，對額定電壓220kV三芯（光電復合）海底XLPE電纜設計徑向剖面圖如下： </p><p>　　2.2設計工藝流程圖 </p><p>　　依據上述的剖面圖，結合以往的生產制造經驗，特制定工藝流程

6、圖如下： </p><p>　　2.3設計難點解決方案 </p><p>　　目前中國僅有個別廠家已有生產額定電壓220kV單芯（光電復合）海底XLPE電纜外，其他并未見有相關報道。中國也因此部份積累了相關生產額定電壓220kV單芯（光電復合）海底XLPE電纜。但對于生產額定電壓220kV三芯（光電復合）海底XLPE電纜（以下簡稱三芯電纜），在設計上還需解決幾大難點。 </p>

7、<p>　?。?）鉛套內半導電阻水帶的設計 </p><p>　　由于三芯電纜在成纜時，芯與芯之間受到的擠壓力，不同于制造單芯時芯線受到的擠壓力。而海底XLPE電纜的XLPE芯線和鉛套之間的結構本身不同于陸上XLPE電纜的XLPE芯線和皺紋鋁套之間的結構。所以在生產三芯電纜時，需解決鉛套和XLPE芯線間力的緩沖，當然同時需保證良好的阻水性能。此次在設計時做了大量的對比試驗，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。 </p><p><b>　?。?）填充的設計 </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空隙也是遠遠超過傳統(tǒng)的三芯電纜。對于最中心的空隙經過理論計算，最終采用傳統(tǒng)填充材料可以滿足要求。而其他三個理論是等面積的大空隙是此次設計需解決的關鍵所在。經過計算此空隙面積達

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平方電纜要想生產圓整也得彼費周折。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設計結構圖可以看出，此次設計把每個空隙進行細分，明確的說是三分，這樣即解決了光纜復合的問題，又可以更好的保證圓整

10、性。細分后的填充材料是關鍵所在，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域，在經過多方討論和找尋后，決定采如2.1設計結構圖中的填充方式，兩小一大。其中塑料填充材料采用聚丙烯。 </p><p>　?。?）鋼絲鎧裝的設計 </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鍵所在。他需要承受電纜自身的力，還需要能承受敷設帶來的力。同時由于受到傳統(tǒng)設備的限制，需對鎧裝材料及根數等做修正。另還需兼顧到鎧裝外層的包裹材料，以保證鎧裝層不出現變形。 </p><p><b>　　制造 </b></p><p>　　對于三芯電纜芯線的制造，由于前期已有單芯220kV海纜的制造經驗， </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上進行。 </p><p>　　由于此次是有史以來第一次進行這么大規(guī)格的制造。所以制造前對成纜機設備上的每一道工序的設備和上述設計海纜的各項指標進行了核對。最基本的比如成纜機的中孔直徑是否滿足三芯電纜生產要求，牽引如何進行等，細節(jié)方面如成纜節(jié)距、分線盤、導輪等。 </p&

13、gt;<p>　　雖然在制造前經過理論的研究和計算，但由于此三芯電纜為超規(guī)格三芯電纜，所以實際生產中部份背離了當初的設計。比如成纜的節(jié)距，理論研究的節(jié)距約為4100mm，而在實際生產中經過多次調整，最終確認為約2100mm。經過此節(jié)距后，三芯電纜成纜后圓整美觀，如下圖： </p><p>　　另比如對于成品三芯電纜彎曲半徑，按理論計算需要約3750mm。而在實際生產過程中，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 </b></p><p>　　經過此次對三芯220kV交聯(lián)聚乙烯絕緣光電復合海底電纜的制造，對超大規(guī)格海底電纜的設計、生產工藝水平、工裝設備、制造及檢驗等各方面經驗都有了不同程度的積累。同時對如此史無前例的規(guī)格電纜的制造有了感性和理性的認識，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踐結合的基