高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的标准与质量

1、高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的标准与质量2003年8月7日9:45:00来源：中国电线电缆网本文介绍和评述了高压电力电缆标准的最新进展及电缆应用中的若干问题。探讨 了交联聚乙烯电缆制造质量及其控制。关键词：高压 电力电缆 交联聚乙烯 标准 GB IEC 质量 监造 1 高压电力电缆的标准 1.1 高压电力电缆标准的现状我国高压电力电缆产品标准基本上按等同等效的原则采用国际电工委员会标准，其对应关系为： IEC 60141.1GB 9326-1988额定电压330kV及以下油纸绝缘自容式充油电缆及 附件 IEC 60840GB/T 11017额定电压110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件（报 批稿） IEC 62067GB/Z 额定电压220kV（Um=252kV）交联聚乙烯绝缘电力电 缆及其附件（报批稿） 1.2 塑料绝缘电力电缆国家标准的制修订情况我国现行的电力电缆产品国家标准有四个，其中关于塑料绝缘电力电缆的有二个（另外二个是关于油纸绝缘电力电缆的），即GB 12706-1991额定电压35kV及以下铜芯、铝芯塑料绝缘电力电缆和GB 11017-1989额定电压110kV铜芯、铝芯

2、交联聚乙烯绝缘电力电缆，这二个标准分别等效采用了国际电工委员会标准IEC 502:1983和IEC 840:1988。这二个标准自发布实施以来已逾10年时间，在这期间，电缆的制造技术有了长足的进步，国内对电缆的使用经验也已日益丰富，同时相应的国际电工委员会标准也已修订，原标准中的部分内容已不适用，对其进行修订也就提到了工作日程上。根据TC 213工作计划，于2000年分别成立了关于GB 12706和GB 11017标准修订工作组，对二个标准开展了修订工作。这二项工作已于2001年完成，并于当年8月报批，以下是二个标准的主要变动情况。 1.2.1 GB/T 12706- 标准的结构改为四个部分，其中三个部分GB/T 12706.1、GB/T 12706.2、GB/T 12706.4的主要内容分别采用了IEC 60502:1997额定电压1kV（Um=1.2kV）至30kV（Um=36kV）挤包绝缘电力电缆及其附件的IEC 60502.1、IEC 60502.2和IEC 60502.4，而GB/T 12706.3则等效采用了IEC 60840:1999额定电压大于30kV（Um=36kV）

3、至150kV（Um=170kV）挤包绝缘电力电缆及其附件试验方法和要求。由于我国标准GB/T 311高压输变电设备的绝缘配合关于设备额定电压的规定与IEC 60502不完全相同，正式报批的GB/T 12706-对IEC采标均作为等效采用。关于35kV电缆（GB/T 12706.3）由于其工作场强较高，电缆绝缘厚度较大，IEC标准将其作为高压电缆，属于IEC 60840适用范畴。而在我国35kV电缆属于配电等级的设备，因此GB/T 12706-将其作为单独的部分（GB/T 12706.3）处理，从而保持了整个标准和IEC标准较好的对应关系。与IEC 60840相比，GB/T 12706.3的主要差异有： 1) IEC 60840规定U0/U为26/45kV的电缆冲击试验电压为250kV，而GB/T 12706报批稿按照GB/T 311高压输变电设备的绝缘配合规定U0/U为26/35kV电缆的基本绝缘水平为200kV。这一点差异在我国电缆出口时需要加以注意，型式试验报告应当满足相关标准的要求。 2) 型式试验的加热循环试验在IEC 60840中叫做热循环电压试验，要求在整个热循环试验期内对

4、电缆连续施加2U0的工频试验电压，而在GB/T 12706.3中是不加电压的。不能不说这一规定是不合理的。此外，这一点对我国电缆的出口也会产生如上的类似影响。 3) 型式试验项目中4U0电压4h试验是IEC 60840所没有的。 4) 出厂试验的工频试验电压及其加压时间，在标准审查会上讨论时，出现了较大争论。多数制造厂希望采用IEC 60502的3.5U0/5min，以提高试验的效率；而电力用户代表认为中低压电缆所采用的3.5U0工频试验电压对于35kV成品电缆来说过高了一些，可能会影响电缆的使用寿命，主张采用IEC60840的2.5U0/30min。最后达成妥协，即可以采用二种方法的任意一种。 5) 按照IEC 60840，安装后的电缆线路应进行交流电压试验（1.73U0/5min，或者1U0/24h；或者根据协议进行3U0/15min直流电压试验。 6) 高压电缆的挤包的半导电绝缘屏蔽层应是与绝缘层紧密结合的，即是不可剥离的，这一点在美国AEIC CS7和法国NF C33-252以及德国、挪威等工业国家均有明确要求。而GB/T 12706.3允许采用可剥离的非金属半导电层，这一规定

5、可能对电缆产生不利的影响。这一认识已有国内工程实践的证据：某特大型石化企业八十年代末期安装运行的35kV电缆采用的是可剥离的半导电绝缘屏蔽，该电缆在九十年代中期发生多次击穿事故，经上海电缆研究所解剖检验，电缆的半导电绝缘屏蔽层与绝缘层已经部分分离，外界水分直接进入所形成的屏蔽层与绝缘层的间隙，并导致了严重的水树枝。这一教训足以说明为什么主要工业国家的电缆标准都规定这一电压等级的电缆必须采用不可剥离的半导电绝缘屏蔽层。关于电缆外护层 GB/T 12706（报批稿）对电缆内衬层或隔离套以及外护套没有电气性能（绝缘电阻）要求。但在实际使用中这些参数可以反映电缆外护层是否完好，因此DL/T 596-1996电力设备预防性试验规程规定应定期测量电缆内衬层或隔离套以及外护套的绝缘电阻。根据使用的要求，GB/T 12706（报批稿）应当与GB/T 2952一起使用，以弥补此不足。 1.2.2 GB/T 11017- 标准的结构改为三个部分，其中第一部分等效采用IEC 60840:1999额定电压大于30kV（Um=36kV）至150kV（Um=170kV）挤包绝缘电力电缆及其附件试验方法和要求，第二

6、部分为电缆产品，第三部分为电缆附件。与GB 11017-1989相比，新标准的改变主要有： 1) 增加了绝缘的偏心度要求为0.12； 2) 绝缘中微孔和杂质的最大尺寸分别由0.076mm和0.178mm降为0.050mm和0.125mm；并增加了半导电层与绝缘层界面上的突起试验（与AEIC CS7-1993一致）。新旧标准的对比见表1。 3) 对金属屏蔽、缓冲层、金属套、非金属外护套作了更为详细具体和便于操作的规定。 4) 增加了金属塑料复合护层电缆的试验导则。 具有金属塑料复合护层的XLPE绝缘高压电力电缆在国外早有应用（见CIGRE WG 21-14:1992具有金属塑料复合护层的高压电缆的运行经验），在法国国家标准（NF C 33-252-1993）中这类电缆的试验是标准的试验项目；德国开发制造的具有金属塑料复合护层的400kV高压电缆已通过了CESI的长期寿命试验（预鉴定试验）。在我国（如杭州、上海、成都等）也有成功运行多年的实例，电力用户多有采用的要求。GB 50217-1994电力工程电缆设计规范已将其作为电缆外护层选型的类型之一，且西部水电开发中也拟引进国外产品。但由于以

7、往国内标准没有相应的试验规定，无法验证有关性能，致使其应用受到很大的限止。GB/T 11017-首次引入金属塑料复合护层电缆的试验，为该类电缆的应用提供了一个基本的条件。最近IEC 60840第三版征求意见稿已将CIGRE WG 21-14:1992的主要试验作为正式试验项目，表明在制定GB/T 11017-时前瞻性的必要。 表 1 项 目 GB 11017-1989 GB/T 11017- 尺寸m 最大允许值个/10cm3 尺寸mm 最大允许值个/16.4cm3 绝 缘 层 微孔 765176 018 0.050.0250.05 030 杂质 17851178 06 0.1250.050.125 010 半透明物 1270 0 0.25 0 半导电导体屏蔽 微孔 765176 018 半导电绝缘屏蔽 微孔 7651127 018 半导电屏蔽层与绝缘层界面 微孔 0.05 0 突起 0.125 0 凹陷 0.125 0 5) 关于电缆的皱纹铝护套国内目前有挤包和焊接二种形式。对于焊接皱纹铝套，由于对纵向焊缝质量可靠性的担心，电力用户提出对其进行浸水密封试验，这一试验被写入了1999年制

8、定的CSBTS/TC 213-01额定电压220kV交联聚乙烯绝缘电力电缆标准，并付诸实施。在GB/T 11017标准审查会上对这一问题讨论认为，浸入水中的整盘电缆如果铝套在试验中出现显著裂缝，将导致裂缝处电缆局部压力急剧降落，由于外部水的密度远大于电缆内部气体的密度，因而水将会进入电缆内部，造成难以处理的事故。考虑到IEC以及各工业国家标准都没有这项试验，因而GB/T 11017也不宜采用。最近报批的国家标准化指导性技术文件GB/Z 是替代CSBTS/TC 213-01的标准，也取消了焊接皱纹铝套电缆的浸水密封试验。国外电缆公司采用气压试验检验挤包铝套的质量，国内对通信电缆金属套采用的气压试验都是有效的生产中间检验手段。这些检验方法对铝套纵向焊缝质量的检验应当同样有效。 6) 关于非金属套电缆新标准撤销了非金属套电缆的型号。对于干燥的安装运行环境，非金属套电缆应该仍有其用武之地。 7) GB/T 11017.3是国内首次制定的高压电缆附件标准，它规定了附件产品的基本结构、型号命名、技术要求、试验和验收规则、包装、运输及贮存，同时补充规定了IEC 60840所没有的附件产品所需的试验项

9、目。 8) 按照IEC 60840，安装后的电缆线路应进行交流电压试验（1.73U0/5min，或者U0/24h）；或者根据协议进行3U0/15min直流电压试验。 9) 虽然IEC 60840:1999（第二版）提出电缆系统的概念，但是其内容缺少实质性的体现，而GB/T 11017则明确地表明其范围也适用于单独的电缆或附件。这样处理不但在技术上是合理的，也避免了标准使用上的含混不清。最近的IEC 60840第三版修订草案20/502/CD已对此做出了调整，使该标准的范围包括了电缆系统和单独的电缆或附件三种情况。 1.2.3 GB/Z 额定电压220kV（Um=252kV）交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件的制定根据超高压XLPE电缆制造和应用的需要，1999年全国电线电缆标准化技术委员会制定了过渡性质的标准CSBTS/TC 213-01额定电压220kV交联聚乙烯绝缘电力电缆和CSBTS/TC 213-02额定电压220kV交联聚乙烯绝缘电力电缆附件标准。在此基础上，于2000年起又着手制定其替代标准GB/Z ，该标准最近已经报批。 GB/Z 等效采用IEC 62067:2001额定电压大于150kV（Um=170kV）至500kV（Um=550kV）挤包绝缘电缆及其附件的电力电缆系统试验方法和要求，分为三个部分，其编写格式类似于GB/T 11017，因此符合IEC 62067:2001是由IEC 60840:1999向上延伸的特点。 1.2.3.1 关于IEC 62067:2001 由于150kV以上电压挤包绝缘电缆系统取得重大发展，国际大电网会议CIGRE第21委员会于1990年成立工作组WG 21-03，其工作范围是以IEC 60840（1988）延伸至400kV为依据起草电气型式试验、抽样试验和例行试验的推荐试验要求，并提出作为最低要求的预鉴

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