06.10 關於聚氯乙烯作為電力電纜外護套耐寒材料的應用

我國北方項目風力發電工程建設中,要使用到中壓耐寒電力電纜,涉及到的相關規格型號很多,其中YJLY23 26/35kV 3*95~3*120,YJY23 26/35kV 3*150~3*240等是主要應用到的規格型號電纜。在投運後電力電纜經常出現部分外護套開裂情況,進而影響到項目的安全穩定運行。北方某項目更換為耐寒-40℃聚氯乙烯外護套電纜後,經過運行試驗,未出現電纜外護套開裂的情況。

近年來,我國關於發展風力發電的政策的不斷推動,風電行業有了突飛猛進的發展,行業規模不斷擴大。尤其是在北方,僅2012年度新建風力發電項目已佔新增新能源項目的60%。目前,我國北方項目風力發電工程建設中經常要使用到中壓耐寒電力電纜,涉及到的相關規格型號很多,其中YJLY23 26/35kV 3*95~3*120,YJY23 26/35kV 3*150~3*240等是主要應用到的規格型號電纜。

關於聚氯乙烯作為電力電纜外護套耐寒材料的應用

聚氯乙烯電纜

認定聚乙烯外護套在低溫下出現開裂的情況的具體原因如下

(1)目前市場上所用的聚乙烯基料不太穩定,作為鋼帶外面的護套有可能會產生開裂現象。

(2)聚乙烯的擠出溫度及冷卻速度有較大影響。聚乙烯在高溫拉伸下很易結晶,使材料脆化,在生產過程中,在很短的時間內聚乙烯從二百多度迅速進入幾十度的冷水中,外層先冷卻後體積固定,內層後冷卻收縮會產生微孔。一些聚乙烯鏈段來不及調整就被凍結,護套的玻璃化溫度很高,使護套在較大外力作用下開裂的幾率上升。

(3)鎧裝表面平整度及護套厚度的影響。由於鎧裝外徑大,電纜重,在生產外護套時只能採用擠管式進行擠出。加上鎧裝層是由雙層鋼帶間隙繞包而成,表面平整度差,經拉伸後包覆在鎧裝表面的護套的厚度不一致,護套厚度最薄,內部應力最為集中,是未來發生開裂的主要位置。

(4)聚乙烯本身的熱收縮性能的影響,聚乙烯材料本身還有一個熱收縮性能,由熱態向冷態的收縮率普遍在8%左右,所以包覆在鎧裝表面的熱聚乙烯護套進入水槽後會慢慢冷卻最後變為冷態,冷的聚乙烯護套會緊緊的包裹雙層鋼帶,使得鋼帶無法左右滑移。加上上面所講的在外層鋼帶的邊緣部分的護套厚度最薄,在電纜上盤彎曲時鎧裝層邊緣翹起,對外護套有一個張力作用,這個恰好作用於護套最薄弱處,最後導致護套發生開裂。

針對以上情況,項目計劃採用-40℃耐寒聚氯乙烯護套料電纜進行更換,已防止鋼帶外面開聚氯乙烯外護套有開裂現象。更改原因如下:

關於聚氯乙烯作為電力電纜外護套耐寒材料的應用

聚氯乙烯電纜

(1)目前市場上所用的聚氯乙烯基料(-CH2-CHCL)十分穩定,作為鋼帶外面的護套有不會產生開裂現象。

(2)聚氯乙烯分子中含有氯原子,由於C-CL鍵的偶極影響,它是一種極性很強的材料,也是非結晶性材料。電纜製造商採用-40℃耐寒聚氯乙烯護套料已經經過市場的檢驗,能夠滿足環境溫度-40℃的使用,不會發生開裂現象。

(3)聚氯乙烯的熱收縮性能較好,聚氯乙烯收縮率普遍在0.2%~0.6%左右,所以鎧裝表面的聚氯乙烯護套包裹在雙層鋼帶外面,不會產生使得鋼帶無法左右滑移,從而也不會發生在鋼帶外面產生開裂現象。

綜上所述,目前 YJY23-26/35kV、YJLY23-26/35kV外護套材料由聚乙烯材料變更為耐寒-40℃聚氯乙烯,其性能完全滿足運行要求,同時也不會發生電纜外護套發生開裂現象,可以考慮在各北方風力發電工程項目中普及應用。同時,各電纜製造商應加強與項目單位和工程設計單位的溝通,保證項目工程的順利進行。


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