進(jìn)端熱處理裝置在高壓XLPE電纜生產(chǎn)中的應(yīng)用

房 鵬， 王洪祥

（特變電工山東魯能泰山電纜有限公司，山東新泰271200）

進(jìn)端熱處理裝置在高壓XLPE電纜生產(chǎn)中的應(yīng)用

房 鵬， 王洪祥

（特變電工山東魯能泰山電纜有限公司，山東新泰271200）

主要介紹了進(jìn)端熱處理裝置（EHT系統(tǒng)）在目前高壓交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，簡要對EHT系統(tǒng)的設(shè)備組成以及EHT系統(tǒng)的作用原理進(jìn)行了分析，通過對實(shí)際生產(chǎn)中采用EHT系統(tǒng)后生產(chǎn)的高壓XLPE電纜進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸的試驗(yàn)分析，試驗(yàn)結(jié)果表明電纜圓整度、偏心度都得到了有效改善。

EHT系統(tǒng)；高壓交聯(lián)聚乙烯電纜；圓整度；偏心度

0 引 言

交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電纜因其具有優(yōu)良的介電性能、熱性能、力學(xué)性能、機(jī)械加工性能等優(yōu)點(diǎn)在高壓電力電纜生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著高壓XLPE電纜電壓等級及截面的不斷提高，對于絕緣線芯圓整度及偏心度的要求也越來越高，如何有效改善電纜的圓整度及偏心度成為高壓電纜生產(chǎn)的一個(gè)重要研究方向。

為了解決生產(chǎn)高電壓大截面電纜時(shí)的圓整度及偏心度問題，交聯(lián)生產(chǎn)線的設(shè)備廠家最早在懸鏈?zhǔn)紺CV交聯(lián)生產(chǎn)線配置了EHT（Entry Heat Treatment進(jìn)端熱處理裝置）系統(tǒng)，較好地解決了絕緣線芯因重力作用產(chǎn)生的下垂現(xiàn)象，保證了絕緣線芯的圓整度及偏心度，因此懸鏈?zhǔn)紺CV生產(chǎn)線產(chǎn)品的電壓等級也提高到220 kV。近年來又將此技術(shù)應(yīng)用于220 kV電壓等級以上的立塔式VCV生產(chǎn)線，進(jìn)一步提高了立塔式VCV生產(chǎn)線的技術(shù)等級。

1 EHT系統(tǒng)組成

EHT系統(tǒng)，特樂斯特公司又稱TROSS圓度穩(wěn)定系統(tǒng)，主要由一套氮?dú)庋h(huán)單元構(gòu)成，其系統(tǒng)包括氮?dú)庋h(huán)鼓風(fēng)機(jī)、氣體熱交換器、副產(chǎn)物分離系統(tǒng)、氮?dú)庋h(huán)管道及必要的閥門、法蘭、儀表等（如圖1所示）。

圖1 CCV生產(chǎn)線EHT系統(tǒng)示意圖

EHT系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)電纜的電壓等級不同，又可以分為長EHT系統(tǒng)（適用高電壓等級），氮?dú)庋h(huán)管路在上端密封與第一段硫管之間循環(huán)；短EHT系統(tǒng)（適用較低電壓等級），氮?dú)庋h(huán)管路僅在上端密封進(jìn)行循環(huán)（見圖2）。

2 EHT系統(tǒng)的作用原理

EHT系統(tǒng)應(yīng)用于懸鏈?zhǔn)剑–CV）及立塔式（VCV）生產(chǎn)線，下面分別對兩種生產(chǎn)線的EHT系統(tǒng)的作用原理進(jìn)行分析。

圖2 EHT系統(tǒng)氮?dú)庋h(huán)

2.1 CCV生產(chǎn)線中EHT的作用原理

EHT系統(tǒng)現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于CCV生產(chǎn)線，EHT系統(tǒng)中絕緣的熔融和絕緣的交聯(lián)都在自動(dòng)控制進(jìn)端熱處理裝置的控制下進(jìn)行。只有絕緣材料處于熔融態(tài)，低于交聯(lián)溫度，才容易流動(dòng)產(chǎn)生下垂。EHT技術(shù)正是有效解決了此部分絕緣材料的下垂問題，從而保證了絕緣線芯的圓整度及偏心度。

EHT技術(shù)的原理是將三層共擠后處于熔融態(tài)的絕緣材料在出機(jī)頭進(jìn)入硫化管前進(jìn)行強(qiáng)制的氮?dú)饫鋮s，減少熔融態(tài)絕緣材料在前進(jìn)過程中因重力作用而產(chǎn)生的下垂，經(jīng)過強(qiáng)制冷卻后，絕緣表面冷卻收縮，從而產(chǎn)生一個(gè)指向中心的向心作用力，保證絕緣內(nèi)部仍處于熔融狀態(tài)的絕緣體保持圓整的狀態(tài)，消除絕緣下垂現(xiàn)象。

2.2 VCV生產(chǎn)線中EHT的作用原理

EHT系統(tǒng)在CCV生產(chǎn)線上的成功應(yīng)用，使交聯(lián)生產(chǎn)線廠家產(chǎn)生了將其應(yīng)用于VCV生產(chǎn)線的想法并付諸實(shí)施。不同于CCV生產(chǎn)線，VCV生產(chǎn)線不受重力的影響，不會(huì)產(chǎn)生因下垂引起的圓整度及偏心問題，但由于高壓電纜的快速發(fā)展，220 kV以上電壓等級的電纜需求量增加，絕緣的厚度不斷增加，相應(yīng)增加了電纜結(jié)構(gòu)尺寸控制的難度。EHT系統(tǒng)的引入，很好地解決了大截面高電壓等級電纜生產(chǎn)時(shí)這方面的難題。

EHT在VCV生產(chǎn)線上的作用機(jī)理基本與CCV生產(chǎn)線相同，都是通過減少可流動(dòng)部分的絕緣材料來達(dá)到保證絕緣線芯圓整度及偏心度。對于這種作用機(jī)理有一個(gè)形象的名稱，叫做橡膠帶效應(yīng)。絕緣線芯從機(jī)頭位置經(jīng)過強(qiáng)制冷卻后，絕緣層表面由于溫度驟降，由熔融態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，產(chǎn)生熱脹冷縮效應(yīng)，產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)部收縮的力。在這個(gè)力的作用下，使絕緣層維持一個(gè)很好的結(jié)構(gòu)尺寸，類似橡膠帶扎緊的效果，保持絕緣層均勻形狀（見圖3）。由于EHT系統(tǒng)是利用一種非接觸式的熱處理方法來巧妙地解決絕緣的偏心問題，對于保證絕緣線芯的圓整度及偏心度有很好的作用。

圖3 橡膠帶效應(yīng)示意圖

3 EHT系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中的效果

EHT裝置最早是為解決CCV生產(chǎn)線生產(chǎn)厚絕緣中壓電纜而開發(fā)的一種技術(shù)，目前在全球高壓CCV生產(chǎn)線中已經(jīng)得到了推廣并延伸到VCV生產(chǎn)線。世界上第一條使用EHT技術(shù)的VCV生產(chǎn)線在ABB公司，沈陽古河公司投產(chǎn)的VCV生產(chǎn)線在國內(nèi)首次使用該技術(shù)。

我公司2010年投產(chǎn)的立塔及懸鏈生產(chǎn)線引進(jìn)了帶有EHT系統(tǒng)的特樂斯特公司2條220 kV CCV生產(chǎn)線，麥拉菲爾公司1條500 kV VCV生產(chǎn)線。相較于之前引進(jìn)的特樂斯特110 kV CCV生產(chǎn)線及諾基亞500 kV VCV生產(chǎn)線，根據(jù)試驗(yàn)跟蹤，在生產(chǎn)相同電壓等級同種規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸得到了很好的控制，圓整度及偏心度均有較為明顯的改善。

表1以特樂斯特220 kV CCV生產(chǎn)線為例，比較使用EHT系統(tǒng)及未使用EHT系統(tǒng)的效果。

表1 使用EHT系統(tǒng)及未使用EHT系統(tǒng)電纜比較

如表1所示，使用EHT系統(tǒng)的電纜，絕緣層圓整度、偏心度、F值均優(yōu)于未使用EHT系統(tǒng)的電纜，且對兩種產(chǎn)品進(jìn)行硅油試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絕緣與導(dǎo)體屏蔽及絕緣屏蔽的界面更加清晰、光滑。

目前我公司進(jìn)行的500 kV 2500 mm2新產(chǎn)品開發(fā)中，對EHT系統(tǒng)在VCV生產(chǎn)線上的效果進(jìn)行了實(shí)際驗(yàn)證，表2以麥拉菲爾500 kV VCV生產(chǎn)線為例，比較使用EHT系統(tǒng)及未使用EHT系統(tǒng)的效果。

表2 使用EHT系統(tǒng)及未使用EHT系統(tǒng)電纜比較

如表2所示，使用EHT系統(tǒng)后，絕緣線芯結(jié)構(gòu)尺寸得到了很好的控制，在生產(chǎn)500 kV 2500mm2這類高電壓等級大截面產(chǎn)品時(shí)，仍能將絕緣線芯圓整度控制在99%以上，偏心度控制在5%以內(nèi)，有效提高了立塔生產(chǎn)線的技術(shù)工藝水平。

4 結(jié) 論

本文系統(tǒng)分析了EHT系統(tǒng)在高壓電纜CCV及VCV生產(chǎn)線中的結(jié)構(gòu)組成、作用原理及使用效果，得出以下結(jié)論：

（1）CCV及VCV生產(chǎn)線使用EHT系統(tǒng)，能明顯改善絕緣線芯的圓整度及偏心度。

（2）對于未配置EHT系統(tǒng)的CCV生產(chǎn)線，可以通過升級改造，加配EHT系統(tǒng)用來生產(chǎn)220 kV以上高壓電纜，節(jié)省立塔的建設(shè)費(fèi)用。

（3）國內(nèi)引進(jìn)CCV生產(chǎn)線及VCV生產(chǎn)線時(shí)，可以考慮將EHT系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)配置，能夠進(jìn)一步提升國內(nèi)高壓電纜的產(chǎn)品性能。

［1］ Dr.Pekka Huotari，吳云杰.采用進(jìn)端熱處理技術(shù)懸鏈?zhǔn)紺CV生產(chǎn)線生產(chǎn)220 kV及以上超高壓XLPE電纜［J］.電線電纜，2006（2）：8-9.

The Actual Application of The EHT System in the Present Production of H igh Voltage XLPE Power Cables

FANG Peng，WANG Hong-xiang
（TBEA Shandong Luneng Taishan Cable Co.，Ltd.，Xintai271200，China）

This articlemainly introduces the actual application of the EHT system in the present production of high voltage XLPE power cables.It also gives a brief analysis of the equipment components and the action principle for the the EHT system.Through the dimension check of the high voltage cable after adopting the EHT system in actual production，the test result shows that the roundness and eccentricity of the cable have been effectively improved.

EHT system；high voltage XLPE power cables；roundness；eccentricity

TM247

A

1672-6901（2013）06-0036-03

2013-04-08

房 鵬（1984-），男，助理工程師.

作者地址：山東新泰市金斗路568號［271200］.