交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产毕业论文.docx

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交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产毕业论文

交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产毕业论文

目录

摘要

Abstract

第1章绪论1

1.1课题背景1

1.2电力电缆及电力电缆的电压等级分类1

1.2.1电力电缆的基本结构2

1.2.2电力电缆的分类2

1.3电力电缆的生产工艺流程3

第2章产品结构及各部分的材料选择4

2.1产品结构4

2.2各部分材料的选择及性能要求4

2.2.1导体材料的选择及性能要求4

2.2.2绝缘材料的选择及性能要求5

2.2.3导体屏蔽和绝缘屏蔽材料的选择及性能要求6

2.2.4填充材料的选择及性能要求7

2.2.5金属屏蔽材料的选择及性能要求8

2.2.6内护套材料的选择及性能要求8

2.2.7铠装材料的选择及性能要求9

2.2.8外护套材料的选择及性能要求9

2.3电缆各部分的尺寸10

第3章电缆的参数计算12

3.1导体的直流电阻12

3.2导体的交流电阻12

3.3绝缘电阻13

3.4电缆的电容13

3.5电缆的电感14

3.6电缆的电抗14

3.7电缆的阻抗14

3.8电缆载流量的计算14

3.8.1基本条件14

3.8.2载流量计算15

3.9短路电流的计算20

第4章电缆生产工艺21

4.1电缆的生产过程21

4.2导电线芯的工艺技术要求21

4.2.1单丝拉制工艺技术要求21

4.2.2退火工艺技术要求22

4.2.3绞线工艺技术要求23

4.3交联工艺技术要求24

4.4金属屏蔽工艺技术要求25

4.5成缆工艺技术要求26

4.6保护层部分的工艺技术要求27

4.6.1内护套挤出工艺技术要求27

4.6.2钢带铠装工艺技术要求27

4.6.3外护套工艺技术要求28

第5章电缆检测试验30

5.1电缆导体直流电阻测量30

5.1.1测量方法30

5.1.2基本测量原理31

5.1.3智能数字式电阻测量仪31

5.1.4测量结果的判定32

5.1.5测试注意事项32

5.1.6测量电缆导体电阻的意义32

5.2电缆绝缘电阻的测量33

5.2.1试验的目的33

5.2.2试验要求33

5.2.3电缆绝缘好坏的判别33

5.2.4绝缘电阻的测量原理及方法34

5.3电缆的交流耐压试验35

5.3.1有关要求及规定35

5.3.2电缆交流耐压试验方法及结果判断36

5.4电缆局部放电的检测37

结论40

致谢41

参考文献42

附录43

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第1章绪论

1.1课题背景

电线电缆行业是一个基础器材和基础产品的制造业。

电线电缆被喻为国民经济的“血管”与“神经”，它是输送电能、传输信息和制造电机、电器、仪表的基础器材，是未来电气化、信息化社会中不可缺少的基础产品。

电线电缆行业又是一个配套大行业，产品必须满足各主行业的要求，主行业发展了，线缆行业也随之发展，国民经济的绝大多数行业与电线电缆有关。

目前，我国电线电缆的产值已达国民经济总产值1%以上，可以看出它仍有较强的活力。

“八五”期间是中国线缆行业的辉煌时期，“九五”保持了“八五”高速发展的势头，“十五”势头不减。

目前电线电缆行业正以7%~8%的速度发展。

2000年电线电缆产值是1995年1.92倍，仅次于美国，已成为世界第二电线电缆生产国[1]。

电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90%。

在世界范围内，中国电线电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。

伴随着中国电线电缆行业高速发展，新增企业数量不断上升，行业整体技术水平得到大幅提高。

　　中国经济持续快速的增长，为线缆产品提供了巨大的市场空间，中国市场强烈的诱惑力，使得世界都把目光聚焦于中国市场，在改革开放短短的几十年，中国线缆制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。

随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增长，未来电线电缆业还有巨大的发展潜力[2]。

耐火电缆

2008年11月，我国为应对世界金融危机，政府决定投入4万亿元拉动内需，其中有大约40%以上用于城乡电网建设与改造。

全国电线电缆行业又有了良好的市场机遇，各地电线电缆企业抓住机遇，迎接新一轮城乡电网建设与改造。

1.2电力电缆及电力电缆的电压等级分类

电线电缆是用以传输电磁能信息和实现电磁能转换的线材产品。

电力电缆（powercable），用于传输和分配电能的电缆。

常用于城市地下电网、发电站的引出线路、工矿企业的内部供电及过江、过海的水下输电线。

在电力线路中，电缆所占的比重正逐渐增加。

电力电缆是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，其中包括1-500kV以及以上各种电压等级，各种绝缘的电力电缆[3]。

1.2.1电力电缆的基本结构

电力电缆的基本结构由线芯（导体）、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。

（1）线芯线芯是电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电力电缆的主要部分。

（2）绝缘层绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是电力电缆结构中不可缺少的组成部分。

（3）屏蔽层15kV及以上的电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。

（4）保护层保护层的作用是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆[4]。

1.2.2电力电缆的分类

电力电缆按绝缘材料可分为油浸纸绝缘电力电缆、塑料绝缘电力电缆、橡皮绝缘电力电缆，按电压等级可分为中、低压电力电缆、高压电缆、超高压电缆以及特高压电缆。

此外，还可按电流分为交流电缆和直流电缆。

（1）按绝缘材料分类

1）油浸纸绝缘电力电缆以油浸纸作绝缘的电力电缆，其应用历史最长。

它安全可靠、使用寿命长、价格低廉，主要缺点是敷设受落差限制。

自从开发出不滴流浸纸绝缘后，解决了落差限制问题，使油浸纸绝缘电缆得以继续广泛应用。

2）塑料绝缘电力电缆绝缘层为挤压塑料的电力电缆，常用的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯。

塑料电缆结构简单，制造加工方便，重量轻，敷设安装方便，不受敷设落差限制。

因此广泛应用于中、低压电缆，其最大缺点是存在树枝化击穿现象，这限制了它在更高电压的使用。

3）橡皮绝缘电力电缆绝缘层为橡胶加上各种配合剂，经过充分混炼后挤包在导电线心上，经过加温硫化而成。

它柔软，富有弹性，适合于移动频繁、敷设弯曲半径小的场合。

因此经常作为矿用电缆、船用电缆以及采掘机械、X光机上用电缆。

其结构特点是线心用多根较细单丝绞合，绞合节距较小。

常用作绝缘的胶料有天然胶-丁苯胶混合物、乙丙胶、丁基胶等。

（2）按电压等级分类

电力电缆电压等级分类如表1-1所示：

表1-1电力电缆电压等级分类

交流传输电力电缆

直流传输电力电缆

低压线缆

U<6kV

中压线缆

6kV≤U≤35kV

高压线缆

35kV

100kV≤U<600kV

35kV

超高压线缆

330kV≤U<1000kV（裸线）

220kV≤U<500kV（电缆）

特高压线缆

U≥1000kV

U≥600kV

（3）按其他形式分类

1）按电流形式分：

交流电缆、直流电缆；

2）按敷设位置分：

架空电缆、地下电缆、水下电缆（跨河、跨江、海底电缆）；

3）按导电线芯的导电性能分：

普通电缆、低温和超导电缆；

4）按导电线芯数分：

单芯、二芯、三芯、四芯、五芯、六芯及以上。

1.3电力电缆的生产工艺流程

由于使用特性、敷设场合、工作条件的要求不同，其产品的结构组成也是多种形式的。

电线电缆其基本结构一般是由：

导电线芯、绝缘层、保护层三部分组成[5]。

为了完成三部分的组合，一般塑料电线电缆的制造流程如图1-1所示：

图1-1电力电缆的产品工艺流程图

第2章产品结构及各部分的材料选择

2.1产品结构

额定电压为1.8kV以上的电缆应有导体屏蔽和绝缘屏蔽，同时额定电压为1kV以上电缆应有金属屏蔽层。

额定电压为21kV及以上，同时标称截面为500及以上的电缆的金属屏蔽层应采用铜丝屏蔽结构。

本产品无特殊要求，采用三芯、分相铜带屏蔽、双钢带铠装结构。

其结构示意图如下：

图2-1电缆结构示意图

注：

1.导体；2.导体屏蔽；

3.交联聚乙烯绝缘；4.绝缘屏蔽；

5.金属屏蔽；6.填充；

7.隔离套（内护套）；8.铠装；

9.外护套。

2.2各部分材料的选择及性能要求

2.2.1导体材料的选择及性能要求

根据实际需要，导体材料选择符合国标GB/T3952-2008《电工用铜线坯》规定的T2R型铜线坯。

铜线坯应满足如下要求：

（1）尺寸及允许偏差

公称直径>6.35~12.0的铜线坯，其允许偏差仅为±0.4；

铜线坯应成卷供应，每卷应为连续一根。

（2）表面质量

铜线坯应圆整，尺寸均匀，并且不需经酸洗和扒皮，直接使用；

铜线坯表面不应有皱边、飞边、裂纹、夹杂物及其他影响使用的缺陷。

（3）力学性能

T2R型铜线坯的伸长率应不小于37%。

（4）扭转性能

直径为6.0~10.0mm的（热态）电工用铜线坯应进行扭断试验，T2R型铜线坯的扭转性能应满足正转转数25，反转至断裂的转数不少于25转。

（5）电性能

T2R型铜线坯的质量电阻率应不大于0.15328mm2，体积电阻率应不大于0.01724mm2/m。

T2R型铜线坯经拉制至=3.01mm的圆铜线应满足国标GB/T3953-2009《电工圆铜线》中的规定，圆铜线应满足如下要求：

（1）尺寸偏差

圆铜线其偏差为±0.004。

（2）机械性能

圆铜线其伸长率不小于25%。

（3）电性能

圆铜线电阻率应不大于0.017241mm2/m。

（4）外观

圆铜线表面应光洁，不应有与良好工业产品不相称的任何缺陷。

2.2.2绝缘材料的选择及性能要求

绝缘材料选用符合国标JB/T10437-2004《电线电缆用可交联聚乙烯绝缘料》规定的YJ-35型过氧化物交联聚乙烯绝缘料，绝缘料应满足如下要求：

（1）外观

绝缘料应呈颗粒状，其尺寸约为直径4mm、高3mm，色泽和颗粒大小应均匀。

颗粒间不应有明显粉末状物质。

（2）机械物理性能和电气性能

绝缘料的机械物理和电气性能应符合下表规定。

（3）杂质含量

YJ-35型可交联聚乙烯绝缘料在1kg的样品带上的（0.175~0.250）mm杂质颗粒数应不超过5颗，大于0.250mm的杂质颗粒数应为零。

序号

项目

单位

指标

1

密度

G/cm3

0.922±0.003

2

抗伸强度

MPa

≥13.5

3

断裂伸长率

%

≥350

4

空气热老化试验：

试验条件：

热老化温度

持续时间

拉伸强度变化率≤

断裂伸长率变化率≤

℃

h

%

%

135±2

168

±20

±20

5

热延伸

200℃，0.2MPa，15min

负荷下伸长率

冷却后永久变形

%

%

≤80

≤5

6

相对介电常数50Hz20℃

≤2.35

7

介