高压交联电缆金属套设备选型考虑因素及发展趋势

　　 1. 金属套设备的选择
选择什么样的金属套设备，应从所要制造的金属套的性能和经济性考虑，主要有以下六个方面：
1）挡潮性能：金属套必须无破洞、砂眼、夹杂和裂缝等缺陷，确保具有良好的防水、挡潮、密封性能。
2）屏蔽性能：金属套必须能够满足系统电气性能要求，具有结构上的电气连续性，确保能够传导额定短路电流。
3）机械保护：金属套必须坚固、抗震，能抵抗内部热膨胀和外部机械应力。
4）长期稳定性：金属套必须具有长期运行稳定性，确保电缆正常使用寿命。
5）经济性：除了以上电气-机械性能以外，还应考虑设备的经济性，选择合理的性价比。目前，传统连续立式压铝机、康仿连续挤铝机和纵包焊接机这三种设备都在被使用。不论设备制造厂还是使用设备的电缆制造厂，对自己设备优缺点各执一词。从经济上考虑时，则会发现不同设备的投资成本相差甚大。下表列出了几种金属套设备的大约价格及其比例。
几种金属套设备的大约价格及其比例。

　　 由此可见，选择金属套设备时，从经济的角度来看，应选用性价比合理的BWE连续挤铝机，或者尤尼威马（Uniwema）纵包焊接机，或者国产的纵包焊接机。如第7节所述，在国内已经有BWE-SECRI和神马科技都在制造康仿型连续挤铝机，成都联士和新泰合利都在制造纵包焊接机，并且都有良好的运转记录，应该是首选的金属套设备。
6）电缆用户的意见：电缆用户对金属套的意见，往往是电缆厂选择金属套设备类型的重要因素。长期以来，电力部门总是认为电缆金属套"无缝总比有缝好"，抵制使用焊接型金属套，曾一度使纵包焊接设备受到冷落。于是，有些电缆厂不惜重金进口二手传统连续压铝机。这些二手设备有的性能尚可，有的几乎是一堆废铁。近几年来，由于很多电缆厂在使用纵包焊接设备，并且制造的金属套并没有发生什么问题，电力部门的观点也有所转变。
2. 金属套的发展趋势
2.1 国外发展趋势
国外从1797年开始用挤压法制作电缆的铅套。直到1900年以前，世界上几乎所有的大型电缆厂都是用活塞式挤压机制造铅套电缆。但由于铅套的机械强度小、重量大，后来又改用铅合金。可是，铅和铅合金套在电缆受振动、反复弯曲和热循环时会发生再结晶，进而形成微细裂纹，降低了阻水性能。铝套有挤压型（包括压铝和挤铝）、焊接型以及复合铝带型三种，其中陆用电缆以焊接波纹型应用最多。由于铝的耐腐蚀性很差，海底电缆已不推荐使用铝套。复合铝带综合护层由法国最先研制成功并使用。铝带的厚度为0.1-0.3mm，单面涂覆聚乙烯共聚物，纵包在电缆芯上并搭盖粘结。
二十多年来，欧洲有不少传统压铅、压铝机旧设备卖到中国，据说现在欧洲还剩下一台旧设备等待出售。也就是说，欧洲除了还在一些400kV和500kV电缆上使用铅套之外，已基本上抛弃了传统的立式压铝机，而大量采用焊接设备。虽然欧美一些电缆公司例如美国南方电线公司(Southwire)、德国ABB、法国西莱克（Silec）和耐克森（Nexans）等的高压交联电缆，在采用各种形式的金属护层：铝带+铜丝、铅包、铅包+铜丝、平滑焊接铝套、波纹焊接铝套，69kV和115kV级电缆也采用铝带粘结综合护层，但是除了海底电缆采用铅合金套之外，陆用电缆采用最多的是焊接型铝套。

1. 紧压分割导体 2.1导体屏蔽 2.2 XLPE绝缘 2.3 绝缘屏蔽 3. 阻水带 4. 金属套 5. 外护套 6. 测温光纤

法国西莱克（Silec）电缆公司的400kV光纤复合铅套交联电缆

　　 2.2 国内发展趋势
我国高压和超高压交联电缆制造业正在迅速发展。多年来，电力部门选择金属套的顺序是挤压铅套-挤压铝套-焊接铝套-铝塑综合套。在陆用电缆金属套的选择上，焊接铝套曾受歧视，而挤压铝套受欢迎，迫使一些电缆制造厂不惜重金进口二手压铝机。由于国内铝套焊接轧纹设备不断改进、检测手段不断完善以及辅助阻水材料不断进步，使焊接铝套的质量和电缆整体防水密封性大大提高，焊接铝套电缆逐步被用户接受，至今已成为高压交联电缆金属套的主流。
3. 科学对待高压交联电缆金属套
长期以来，电缆制造厂和电缆用户对高压交联电缆金属套的"有缝还是无�"一直争论不休。由于市场竞争的需要，使用"无缝"金属套设备的厂家攻击使用"有缝"金属套设备的厂家。电力部门出于防水密封性能的考虑，则坚持"无缝总比有缝好"。这些观点都不是科学发展的观点。要坚持科学发展观，以历史的、发展的、综合的观点科学地对待电缆金属套。挤压型金属套固然有其优良的密封性能，但并非完美无缺，焊接型金属套并非一无是处。
上海电缆研究所曾经进行过焊接铝套的机械强度试验，发现焊缝的抗拉强度略大于焊缝周围铝的抗拉强度，还略大于铝套本身的抗拉强度。上缆所还进行过波纹焊接铝套电缆的温度分布试验，发现在焊缝处温度到达700℃时，用热电偶分别测量铝套内阻水层上分别相隔90度的三点温度为69、43、37℃，在阻水层下则分别为34、26、27℃，其原因是铝套只有一条焊缝，温度虽高但能量不大，并且铝的散热很快，所以电缆绝缘上的温度很低。同时，西安交大绝缘研究室也进行了电缆铝护套焊接温度场的数值计算，在绝缘层附近的温度基本上是40℃左右。两个研究机构的试验结果基本一致。
实践证明，传统的压铝机由于价格昂贵，其发展已经几乎走到了尽头，很难再有进一步的发展或革新；而焊接型金属套设备由于价格低、简单实用而正在世界各地大量推广应用，并正在不断地改进完善，具有相当光明的发展前景。另外，康仿型挤铝机的价格介于传统立式压铝机和焊接机之间，并且已经克服了一系列的技术难题，也会有较好的市场前景。
4. 结语
1）从铅套开始出现至今已有200多年的历史，而在出现高压和超高压交联电缆的40 多年来，金属套的制造设备、工艺、检测手段都有了长足的进步，并且还在发展之中。
2）应客观地对待各种类型的金属套设备，用科学发展的观点进行分析对比，从而发现各自的优缺点，指导设备的选择。
3）从设备的性价比、工艺复杂程度、材料性能及来源考虑，焊接型铝套设备应是高压电缆制造厂首选的设备。
4）从电缆的性价比、采购成本和供货能力考虑，各国电力部门正在开始接受焊接型铝套电缆，未来焊接型铝套将成为高压和超高压交联电缆金属套的主流。（全文摘编完）

资料来源：孙兆渭，"高压交联电缆的金属套"，中国电工技术学会电线电缆专委会年会论文