分割导体技术教材.docx

超高压电力XLPE电缆制造技术系列讲义之一扇形四或五分割预扭导体之制造概要余益定一、前言超高压69kV以上之XLPE电力电缆已由台电采用多年，预计2000年开始，台电将进入161kV级以取代69kV级除可减少线路损失外尚可提升电力供应品质因应都会区域所需此项超高压电缆多层大型导体，电力公司规定在定型试验时应送样之导体尺寸如下：69kV1000mm2161kV1600mm2此种大截面导体，极易产生内部涡流IddyCurrent促使导体温度上升而造成输电损失为避免此项涡流，乃设计成为分割导体SegmentalConductor实际上，分割导体在纸绝缘充油电缆OFCable时就已采用，并且需加入导油螺管，现应用于交联PE绝缘XLPECable已不再需要导油螺管分割导体制造属于高难度技术，完全有别于传统圆形绞线规格的规定比较含混不明确，一般只有规定外径、单位重量、导体电阻等，绞向、扇角、填充等都没有规定台电规定四分割、五分割都可以，国外还有作成六分割或七分割，各工厂方式并不一致，且影响将来交联PE绝缘尺寸品质，如集合不圆，扇角突出等此种导体是超高压电缆制造技术一大问题，业者不能不重视应力求了解原理、选择良好方法（机械），设计正确压缩轮尺寸，并就因应台电公司要求，探讨此分割导体各项问题。

二、分割导体之特性要求2.1依据台电规范A-007,其译文如后：3.交联PE电缆规范:交联PE电缆之构造及材料须符合下列各项规定及附表1与表2导体（Conductor）3.1.1材质：导体须为电气用无镀锡软铜线，绞合前其物理特性须符合ASTMB3之规定3.1.2.截面积：分为100、150、200、250、325、400、500、600、800、1000、1200、1400、1600等（mm2）3.1.3形状：3.1.3.1 压缩圆形（Compacr-RoundStranded:凡导体截面积为100~600mm2者须为压缩圆形，导体最外层之绞向须向右转（S方向），其绞距不得大于该层外径之20倍绞线后其上层得加绕一层平均厚度约为0.25mm非吸湿（Non-hygroscopic）之半导电性带（Semi-ConducuiveTape3.1.3.2 四或五分割压缩圆形（4or5SegmenualCompact-RoundStranded凡导体截面积大于或等于800mm2者须为四或五分割压缩圆形每分割导体最外层之绞向须向右转（S方向），其绞距不得大于该层最大宽度之20倍分割导体间须有沿纵向放置之分割带（SegmentTape。

分割导体绞合后其上须绕一层平均厚度约0.25mm非吸湿之半导电性带3.1.3.3导体单线之连接须符合ASTMB496之规定3.1.3.4导体外径之容许差，须符合表3之规定7.1.1外观检查（AppearanceCheck7.1.1.1成品电缆须逐卷检查其外表，藉肉眼观察或手触觉，电缆表面须平滑，无瑕疵、裂痕或其他损伤，色泽须均匀，被覆须镀层导电性石墨粉7.1.1.2电缆被覆上须有明显之台电(TPC)记号，电缆规格、绝缘体厚度、遮蔽铜线规格及条数、制造厂商标志、制造年度以及每公尺长度连续号码1) 构造检查(ConstructionandDimensionMeasure-mentS7.1.2.1导体检查：(本项检查于中检实施)线径：测定导体及遮蔽层之单线直径(导体单线为参考用)须于绞或缠绕前实施，绞线或分割导体之直径，应以可读精确度至少为0.0025mm之测微计测定之测量时任选接近两端及中央三处，每处在同一垂直于导线直径之平面上，隔相同角度测量两次以上，然后将所测值平均，即为该试样之直径2) 绞向：导体最外层之绞向须向右转(S方向)，即反时针方向离开观察者绞距：绞线或分割导体之绞距须小于其直径或其最外层宽度之20倍。

遮蔽铜线之绞距须为该遮蔽体外径之6〜10倍3) 导体重量：利用分析天平测定，其重量不得低于附表1及表2规定值之98%4) 导电率：导体及遮蔽铜线之单线其导电率以惠斯顿电桥或其他相似仪器测定，其须符合ASTM有关之规定5) 抗张强度：导体及遮蔽铜线之单线其抗张强度以拉力机测定(参考用)6) 伸长率：导体及遮蔽铜线之单线其伸长率以拉力机测定，其计算式如下：(7) 伸长率(%)='一L100%L式中：L:试样原标点距离L':试样拉断之距离导体之外观其色泽应鲜明、光滑、无瑕点、裂痕或损伤8) 导体之平均外径须符合附表1及表2之规定值表3导体截面积mm2外径允许差mm100~150士0.2200~500士0.3600~1200士0.51400~1600士0.71800~2000士1.02.2根据台电之要求600mm2以上要采用分割导体，四分割或五分割，但未明确规定下列各项：a. 每一分割导体内层之方向及绞距未规定预扭集合成形之绞距未规定预扭集合成形之分割带材质及厚度未规定预扭集合成形时造成中心及外缘空隙，是否可填充未规定预扭成形时，需绕包一层厚约0.25mm非吸湿性半导电带，其重叠(overlap)程度未规定，其绕包方向也未规定。

以上TPC依据ASTM及ICEA,但依据哪一册(章)也未明示三、制造流程分割导体多采用61股绞线机标准机型为义架式Rigidtype其他Type也可采用以主轴传动较精准每一段7B、12B、18B、24B均应有成型眼模，可为圆形或扇形，此眼模应可白由通I转或固定紧接成型眼模之后，装置有扇形压缩轮，应为附动力旋转而预扭为求预扭成型（绞距）稳定均匀，此压缩轮（以下简称压轮）多为前后两组，最后两段也有用三组扇形压轮之配置，两组者为上下压轮（两轮式或三轮式）两侧压轮（左、右二轮式）三组者为上下压、两侧压，再加上下压.第一段7B可有三种组合作法：a. 一般圆型眼模（不压缩）'卜不用压缩扇形成型眼模（半压缩）J预扭扇形压轮（全压缩）上述组合a+c或a+c,b+c均可在90°扇形时a+c即可，但在小于90时，则十分需要a+c,b+c第二段12B可有两种组合作法：即a+c或b+c第三段、第四段则均为b+c压轮采用双轮或三轮，待后述四、绞合方向台电规定每一分割导体外层须S绞（左右）依据预扭需要，内层必须和外层反向否则同向时，预扭扭转时易发生松弛反弹，但同向较易压缩而预扭集合成型时，集合方向也与最外方向相同，即同为向右。

五、绞距台电规定每一分割导体之外层绞距不得大于其最宽处之20倍，内层则未规定实际制造时，要考虑下列各个要素5.1压缩成型之难易5.2压缩成型之压缩度（半、全）5.3成型后之重量上图为扇形压缩后导体之剖面图A为最宽处B为高C为边长D为分模线至弧顶距离V为分模线至底角距离0为底角R底角之曲率4为扇角R©扇角之曲率R为弧之曲率半径四分割时底角为90°,五分割时底角为72°最外层B=C=R无论底角及扇角，其曲率半径力求最小，即希望尖锐些，以便集合成形时，空隙最小一般内层绞距太小则成为扇形不易，且也不易全压缩，大多采用很大之绞距在7股段甚或没有绞距，但在12B、18B或24B之绞距太大时，则紧度不足，重量亦会不足因此往往为了成型容易，内层绞距会接近或大于其最宽处20倍例如7/2.4^，外径为7.2mm,20倍为144mm而在最外层则接近于最宽处7-10倍，求其紧束内层例如最外层24/2.44，最宽处A陌25.5mm,绞距约190mm~200mm（约7.5~8倍），绞线绞合角度约20上述倍数少，也有助于重量之增补在集合成型方面，其绞距主要考虑之因素如下：a紧度b对个别扇形绞距之影响c弯曲之影响一般采取集合后外径之26~32倍，以10002、38§为例，集合绞距约1100mm~1200mm,约为外径之27~32倍，绞合角度为100六、压缩成型之探讨6.1分割导体之压缩是属于扇形之压缩，由于外层之压缩并不及于内层，外层压缩前之导体只是由圆形压成椭形或矩形而已。

内层7B、12B共19B,属中心层此一层宜采取全压缩状况，同时也是成型之基础，是最难压缩之阶段6.2扇角、底角之影响：扇形成型之尖角有三如下图：底角一、扇形二0为底角9较小时，进入之导体（即压缩前）应为扇形若进入之导体为圆形，则成型困难0>90,可以圆形导体进入压缩0<90,则宜以扇形导体进入，即每段都压缩例如五分割，底角为72七股绞线或19股绞线以圆形之状况进入扇轮压缩一定十分困难因进入72之成型十分勉强，变形大若以扇形之状况进入，如下三图，即在第三节（§三）中b+c之方式较好选择素线径及压缩面积适当，则压缩程度也会恰当则铜导体易进入尖角（底角、扇角）处，形成最佳尖角则在集合成形时，不会由于尖角欠妥（太钝），造成相当大之空隙空隙太大，则内半导电层充填不易且整体圆形易变位，中心空隙太大，也可加入填充填充材料要高绝缘、高耐热（耐高温），一般均填入绝缘纸纽或XLPE等扇角空隙则只宜填入绝缘纸纽6.3两轮TwinRoll及三轮TripleRoll压缩轮之比较扇形之成型，实际上为三方向成型如下图，故三轮式较为合理mn一「_.iu.ITripleRoll三轮式TwinRoll两轮式三轮式成型面与导体面成正切方向，摩擦小而内压力较强，对底角成型有利。

两轮式，即上下压轮因下压轮是两面一体，在底角处与扇角处平面线速度不同，易造成摩擦减低内压力使成型不容易，多增加左右侧压以补上下压之不足在机械结构上，若成型之尺寸（导体尺寸）太小时，则三轮式不易精确两轮式则因上下轮系左右侧互相扣住比较容易精确最近发展趋势压缩轮多由专业厂家制作，两轮及三轮之价格相差不多此为机械结构而言，当然三轮比两轮多出一轮就轮子本身而言，只多出一轮之费用就整体结合而言，最佳搭配宜采用下列方式：7B段12B段18B段24B段TwinRollTwinRollTripleRollTripleRoll以上就任何角度90、70、侧TwinRoll侧TwinRoll若就90而言,展72（五分割）或品质60均可制造顺利则全部TwinRoll也可以，比较差些若将来可能会发60（六分割），则TwinRoll将无法得到良好之压缩6.4压轮弧面之探讨不论两轮或三轮方式，弧面对成型之圆度十分重要弧度不对，成型不圆，同时也会超出台电之外径公差，对制造XLPE内导也会造成困扰错误之设计为同心圆方式如下图A:正确之设计为如下图B:以四分割为例，每层成型如下图，每层之弧都十分重要以上实际设计例附第10节中译列七、绞合眼模之探讨绞合眼模是在绞合之后、压轮之前，一般标准绞线采用圆形。

在分割导体方面，为了要配合成型容易，往往需要扇形若为圆形，例如90成型（四分割）7B+12B可采用圆形眼模导体可在眼模内迪转，但要以扇形内层进入外层绞合及压缩，则圆形眼模易造成跳股故为了配合前段已成为扇形之形状及本段压轮，就把圆形眼模改成扇形此扇形眼模先作成两半，加工后，合成再锁扣进入护套中眼模座装置有轴承可自由迪转眼模之入口作为喇叭口状以利绞线进入，如下图示意:采用此种眼模成型，比较容易控制压缩成型，素线不致乱跳见18页之图）此眼模并非作压缩之用，故尺寸设计要恰当，放大一些较好此素线绕在内层扇形大）大部分此段和压缩段连在一起通。