交联工艺学第一章讲述.docVIP

第一章 概论 第一节 交联电缆概况 一、交联电缆在输电系统中作用 电能生产和其他工业最大的不同是能量不能贮存，因而，各动力能源的供给、能量的转变过程、电能的输送和使用必须构成一个有机的整体，在任何时候电能的生产都要根据不断变化着的负荷随时进行调节，将电能源源不断地输送给用户。 把一些发电厂、变电所、输电线路和许多用户连接成一个发电、输变电、用电的整体，称为电力系统。它的明显优点是安全、经济、可靠和节省投资。电力系统可以是区域性的，全国性的，甚至是国际性的。 电力网是电力系统的一部分，其作用是进行电能的输送和分配。电能的输送和分配一般都利用三相交流电，这是因为交流电容易改变电压，三相交流发电机和电动机构造简单，运行可靠，造价便宜。但它的缺点是在输送过程中，电能损耗较大。为了减少输电过程中的电能损耗，对于长距离输送电能目前正在发展直流输电。电能的传输，是通过电缆输送到几十公里、几百公里、甚至上千公里以外地方的。 电力电缆在输电和配电系统中是不可分割的组成部分，越来越多输电配电线路安装于人口和建筑稠密的区域，电缆系统不但可以节约空间，而且可以有利于环境美化。 到了90年代末期，在电力电缆线路中，1kV～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以上超高压交联电缆也将逐步取代充油电缆，预计不久将来交联绝缘电缆将取代其他电力电缆的绝缘品种。 二、国外交联聚乙烯电缆的发展 交联聚乙烯绝缘电缆从发明至今已有半个世纪了，1952年，查尔司(Charlesby)在一次核反应堆试验中利用辐射能将聚乙烯交联成交联聚乙烯，从而发明了交联聚乙烯绝缘。1957年美国GE公司在上述原理基础上，采用过氧化物(DCP)作为化学交联反应剂，首先在电缆工业中制造了交联电缆，在1960～1965年间就研制生产了5kV～35kV等级交联电缆，1969～1971年研制成功了69kV～138kV交联电缆，八十年代初，日本六大公司研制的275kV超高压电缆均已分别正式投入运行。 1970年，138kV交联聚乙烯电缆样品开始在WALTZMILL进行运行试验。1973年美国电力研究院对36条地下输电系统进行了技术改造研究，耗资2600万美圆。同年电气公司最先用矿物质或有机粉料作为电压稳定剂来填充交联聚乙烯。1974年，美国能源研究开发局下属电力研究院与通用公司合作，打算研制138kV～345kV交联电缆。研究工作在通用电器公司的研究中心进行。1977年中期，他们宣告研究成功138kV、230kV和345kV交联聚乙烯电缆设计、制造和敷设技术，并取得了专利。 美国除了发展交联聚乙烯电缆以外，也同时发展聚乙烯和乙丙橡胶绝缘高压电缆，因此力量比较分散。同时美国不愿意放弃传统的蒸汽交联工艺，绝缘品质不高，这是美国发展高压电缆进展不快的原因之一。另外美国的钢管充油电缆一直十分流行，就像英国使用自容式充油电缆那样，电力公司对交联高压电缆的应用持保守心理，不愿意放弃原有的输电方式，因此使交联高压电缆得不到充分的发展。 日本是从1959年开始从美国引进这项技术，从六十年代初日本各大电线电缆公司开始大力发展交联电缆，住友电气公司在1960年便制造出6kV交联电缆，以后的交联电缆的电压等级逐年提高：1961年——33kV；1962年——66kV；1965年——77kV；1969年——110kV；1971年——138kV；1973年——154kV；1978年——187kV；1979年——275kV；1982年——500kV。 日本的住友、古河、日立、藤仓、昭和以及大日六个大型电线电缆公司研制交联电缆的时间几乎相同。它们都有相当完善的交联系统和自己的“独创技术”。 1962年古河电气公司已完成了66kV、77kV级交联聚乙烯电缆试制。1965年，住友电气公司研究成功三层共挤新工艺，1967年发明了红外线交联法，1970年研制成可剥离的交联型绝缘屏蔽。1972年住友电气公司的交联电缆产品已远销美国，并着手研制275kV交联电缆。1973年，该公司新建了80米高的高塔，安装了新式连续交联机组。1977年住友电气公司开始出口红外线交联技术。1979年住友电气公司制造了世界第一根275kV交联聚乙烯电缆，在日本名古屋变电站敷设运行。同年，日立电线公司制造的275kV交联聚乙烯电缆敷设于奥谷电站。日本日立、住友、古河、藤仓四大公司共建立的一条500kV电缆线路现已竣工投产，由日本千页到东京湾，线路长约40km（电缆长度240km）是世界上最长的一根500kV电缆线路。 三、国内交联电缆生产情况 我国交联绝缘电缆起步较晚，大约从60年代开始研制交联聚乙烯电缆。1971年上海电缆厂和沈