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新闻动态
网站当前位置：网站首页 > 新闻动态- 电气装备用电线电缆动态及发展趋势
- 2017/4/6 阅读次数：[3903]
一、引言
20世纪50年代，我国机电制造业落后，电缆配套未专业化，不具备条件形成电气装备用电线电缆类产品。60年强制贯彻“以塑代铅”和“以塑代橡”等措施，有力推动了技术进步，这大类产品开始形成。90年代，市场经济逐步发展成熟，电气装备电线电缆需求量剧增，发展成为与工程配套的独立大类产品。产值比例保持25～30%。
电气装备用线缆是配套产品，各品种销售并不稳定，有赖于其他工业的兴衰。如高层建筑用预制分支电缆，开始国内没有品牌，只能进口。分支电缆少数先驱者，开拓市场和技术创新，取得稳固的市场份额，获得极高的利润回报，实现了国产化。在此机遇下，不少电缆厂草率上马，价格下降到接近火并程度，恰恰又逢 限制高层建筑建设，市场需求有所萎缩，高额利润回报即成泡沫。当前用户提出的要求越来越复杂，工厂只能跟着走，甚至对不合理要求，有时也得顺从，进退二难，甚至造成不公平竞争。
二、近代交通工具用电线电缆
1.机车车辆电缆
电力、燃油和蒸汽动力，客车、货车和特种车列，对电缆要求是不同的，所以这类电缆品种较多，而且有代表性，其中部分品种也可供其他车辆选用。当前倾向性意见是：
（1）3kV及以下天然橡胶绝缘电缆应淘汰。
（2）3kV及以下氯磺化聚乙烯绝缘电缆需要保留。
（3）3kV及以下乙丙橡胶绝缘电缆为主要系列之一。
（4）3kV及以下无卤低烟交联聚烯烃绝缘电缆为主要系列之二。
（5）30kV乙丙橡胶绝缘机车车辆用电力电缆为专用品种。
目前基本按TB/T1484生产，GB/T12528正在修订�；党盗静分心讯� 的是无卤低烟交联聚烯烃薄壁绝缘电缆。它们的内容有所差异，在GB/T标准中有对比表，可以查阅。
2.城市轨道交通直流电力电缆城市轨道交通是大城市发展交通的必经之路，计划中有关城市的城轨长度公里数：北京为332；天津为130；上海为240；深圳546。其余城市相继开工。
轻轨用直流供电，额定电压为直流1500V和750V。上海申通公司制定企业标准，正极电缆为1500V；负极电缆为300V，导体截面为400mm2，硬结构电缆用第2种导体，软结构电缆用第6种，绝缘为交联聚烯烃和乙丙橡胶两种，标称绝缘厚度为2.0mm，绝缘外应有阻水层，其他防水层、隔火层、铠装层均为可选结构，护套为低烟无卤聚烯烃或类似合成材料组成，护套标称厚度为3.8mm。负极电缆结构只有导体和绝缘。电缆试验项目与一般电力电缆基本相同。
3.长定子绕组电缆
磁悬浮列车相当于直线电机的转子，轨道相当于定子。长定子绕组电缆是将电缆构成绕组，敷设在轨道的槽内。
电缆结构与软电力电缆相似，但敷设条件严酷，弯曲半径很小。长定子电缆三相总用量，约为单向轨道长度的15倍。
52届国际线缆研讨会，德国发表了关于上海磁悬浮用电缆的论文。 批在上海磁悬浮线安装的电缆，其结构与论文叙述的结构相同，但试运行时 出现了问题。德国更换了全部电缆，调试后投入运行，经过较长时间后，又发生了个别问题，二次出现问题，德国未透露直接原因。谈判沪杭磁悬浮线时，德国提出电缆新结构，还强调是专利，在我看来这算不上是专利，但由专利法�；�，也很难处理。总的感觉，德国在磁悬浮长定子绕组电缆方面，技术也不能算完全成熟。长定子绕组电缆的额定电压为10/1.75kV（考虑20kV）；额定工作温度为90℃；导体为铝芯300mm2，绝缘为软乙丙橡胶，导体屏蔽和绝缘屏蔽均为半导电乙丙橡胶，护套为氯丁橡胶；护套外为含氟4的半导电涂层。涂层可增加电缆敷设时的润滑作用。52届国际线缆论文中，绝缘屏蔽外有金属屏蔽，没有说明氯丁橡胶护套的详细性能，仅描述有适合的电气性能性，机械性能，耐环境性能，并能与涂层牢固粘合。德国的磁悬浮列车试验线路比较短，试运行中长定子电缆未出现异常。上海原来电缆敷设情况，可能是一点接地。更换的新电缆，也 是现在运行的电缆，结构中取消了金属屏蔽，护套变为半导电氯丁橡胶，半导电涂层照旧，接地方式采用了“Ω”形金属环，套在电缆外，定距用螺钉固定接地。
电缆研究所与工厂合作，共同研发了磁悬浮长定子电缆，并通过了型式试验和研究性试验，为电缆国内制造打下了基础。但是市场变化如风云，今后需求量很难预测。
4.公路车辆用低压电线和电缆
公路车辆用低压电线（简称汽车低压电线），通常先按照汽车布线模板的要求加工成线束，然后将线束安装到汽车上。汽车线束市场不但与汽车产量直接有关，并且与单台车辆配线数量密切相关，一辆低档轿车平均用低压电线为800m，一辆中档轿车平均用量为1500m，一辆豪华名车用量达2500m。
目前汽车低压电线的绝缘仍以聚氯乙烯为主，但有些部位需要用交联聚烯烃、热塑弹性体、乙丙橡胶、硅橡胶甚至氟塑料等。汽车低压电线的导体，除马达线考虑用铝导体外，其他都用铜导体。 设计，希望导体截面进一步缩小到0.10mm2及以下，铜的机械强度不能满足安装要求，现正在考虑用铜包钢线。JB/T8139-1999《公路车辆用低压电缆（电线）》标准的品种绞少，不能完全满足使用要求，各汽车制造公司均有自己的电线采购规范。当前中国汽车行业协会制订的标准，也以聚氯乙烯薄绝缘低压电线为主，但实际上交联聚烯烃和硅橡胶绝缘低压电线的应用数量也不少。 轿车，数字传输电缆以及光纤已有使用。
5.航空电线电缆
当前航空电线电缆有二大系列：一种是聚酰亚胺－氟46复合薄膜绕包烧结绝缘电缆，主要用于军用直升飞机，已经国产化，考虑到电线质量，复合薄膜仍进口。另一种是辐照交联乙烯－四氟乙烯共聚物绝缘电缆，是近代军用和民用大型飞机使用较多的品种。缩写为X-ETFE绝缘电线。大型军用运输机每架用线量达7～8吨。X-ETFE比重为1.73，工作温度可提高到200℃，薄壁绝缘结构单层绝缘厚度为0.15mm，电线重量轻，相对载流量大，化学性能稳定，电气、机械及耐辐照性能优异，也是航天飞行器使用重大品种之一。
十年后，我国自主生产大型客机，仍会选用这个品种。X-ETFE（X-F40）绝缘航空电线电缆，制造技术难度较大。几乎每一道生产工序，都存在一些问题。
（1）单线束绞要求精度高，外层不允许有跳线，否则 小绝缘厚度会不合格。
（2）目前国内无绝缘原材料供应，需从杜邦公司或大金公司进口。
（3）目前国内尚未解决合适的敏化剂。进口敏化剂母料粒子，困难重重。而进口可直接挤出和辐照交联的成品粒子料，价格惊人。
（4）自行开发原材料及其混炼和造粒，在设备和工艺上都有很大难度。
（5）电线薄绝缘挤出不易控制，如偏心、拉伸比等参数。
（6）需研究理想的辐照剂量，以获得 的交联度。
（7）需研究经过辐照电线的后处理条件，否则，电气性能和机械性能，不一定能完全达到标准要求。
我国航空电线电缆军用标准，氟塑料类电缆，等同采用美国军用标准。聚酰亚胺-氟46复合薄膜绕包烧结绝缘电缆，美国在海军方面已不建议采用，今后尚待观察。
6.船用电缆
我国造船将接近年产1000万吨，上�；乖诮ㄉ韪蟮拇�，据说 。当前各船用电缆制造厂船缆的订货情况乐观。民用船舶用阻燃电缆完全符合 IEC标准水平，无卤低烟电缆成束燃烧普遍能达到A类要求。绝缘材料的主流是交联聚烯烃和乙丙橡胶，天然－丁笨橡胶已淘汰。某些电缆厂能按荷兰标准制造控制和仪表等电缆。
军用船舶的一般电线电缆都能国内供应。专用的深水纵向密封电缆已突破常规水平，深度可超过600m。防卫用特高抗拉强度声纳电缆，也达到很高的水平。我国军用船舶电线电缆标准等同采用美国军用标准。
7.新材料的开发
除船用电缆外，所有车辆用电线电缆，在非动力系统使用范围方面，有一个共同特点， 是要求轻、小、薄壁绝缘、耐磨、耐油、阻燃和耐湿，有的要求耐温等级为125℃，少数为150℃。由于电线用量比较多，这样的背景下，选用氟塑料绝缘是不经济的，因为氟塑料价格过高，性能余度过高，当前交联聚烯烃的性能并不理想，根据很多电线抽样试验结果，交联聚烯烃绝缘线常处于合格边缘，因此不够安全可靠，制造过程又需要多一道辐照交联工序。假如换一种思路，如放弃交联聚烯烃，开发新材料，可能效果更好。
开发和推广新材料希望满足以下要求：a）工作温度为125～150℃。b）可热塑挤出加工，不必交联。c）可挤薄壁绝缘。c）相对柔软，便于安装。d）主要性能超过交联聚烯烃。e）原料来源可靠。f）开发期限短。g）价格可以接受。
聚酯（PET）、聚对苯二甲酸丁醇酯（PBT）、聚醚砜（PES）、聚醚醚酮（PEEK）是可以开发的材料，但需要改性。
PEEK的性能 ，不过价格太高�？啥ㄎ坏墓ぷ魑露龋篜ET为120℃，PBT为150℃，PES为150℃，PEEK为200℃，这些材料的弹性模量高、基本无毒、能阻燃自熄，可挤出成型，可挤出薄壁绝缘。
三、核电站1E级电缆
1.总的发展形势
核电站建设的审批权，我国高度集中，预计到2020年以前，将新建27座到32座百万千瓦级的核电机组。也 是说，从2004年算起，在16年中，新增核发电装机容量将达3000万千瓦左右，每年有二到三个核电机组开工建设。到2020年核电在总发电容量中的比重将从目前1.8%上升到4%。
由于目前核电站的运转要大量水源，所以规划核电站主要布局是考虑东南沿海省份。关于核电建设的投资问题，国外经济专家认为要完成这样大规模的核电工程建设，按保守的估计，投资也在400亿美元以上。中国核工业集团公司，希望新建核电站的平均国产化率能够达到60%，估计有240亿美元（约2000亿人民币）的货物可能国产化。
从我国电线电缆行业分析，在目前电缆制造技术水平上再进一步改进设备和产品开发，电线电缆的国产化率可达到95%以上。我国目前建设的核电站主要是压水堆系统。
2.K3类电缆四十年使用寿命的确认
验证寿命有一定的抽象含义，阿累尼乌斯公式是常用的手段。新材料寿命评定试验是一项研究工作，不应是标准考核指标，40年时间很长，用相对较短时间加速老化试验，推算结果，也不会刚好等于40年，可能为20～60年之间，这不能轻易判定新材料是否符合使用要求。
加速老化试验方案设计的温度范围、温度级差、试样形状、试样与空气接触表面积、试样厚度、试样制作工艺、批量试样材质均匀性、试样寿命终止参数以及烘箱换气量等等，均对推算结果有影响。设计一个比较 的方案，需要经过多次的前期验证工作，才能得到比较满意的结论。
我国生产的1E级K3类电缆已有多年，通过鉴定的产品，都进行过40年寿命评定。出于各种利益，有的认为有效；有的认为基本可信；有的认为基本不可信；更有的认为要全盘推翻，从新开始洗牌。其实只要 终用户认可，才是 实在的。不妨读一下美国的观点，这一解释可参考EBASCO规范对于物理寿命试验的结论中得到证实。
该结论内容如下：《在电缆设计寿命期间，电缆工作中所出现情况，在实验室内找不到完全等效施加物理条件的加速试验方法，只得应用阿累尼乌斯技术或其他实验室技术。加速热寿命试验只能提供材料的相对热寿命数据，进一步看，由丁基橡胶绝缘电缆推测的结果说明，采用阿累尼乌斯技术的加速寿命试验数据，外推法所导出的寿命时间，比实际寿命低。虽然这样的数据，作为许可的概括性原则是不充分的。
然而看来似乎可以说明这样一点：一种新型绝缘加速热寿命情况，与这种新绝缘已经得到充分确认具有优越的长期服务记录，二者的对比是这种新绝缘能够长期使用的有利的证明》。从这个结论得到启发，用于低压电缆的正常质量的非阻燃交联聚乙烯绝缘，自发明至今 长的辐照交联已超过50年，化学交联和硅烷交联也超过40年，从长期90℃热寿命来看，达到40年的运行寿命国际上已没有怀疑。但是用于低压电缆的正常质量的高填充物无卤阻燃交联聚乙烯绝缘，自发明至今 长的材料未超过30年，实际使用中未发生热老化而失效，当然要证明达到40年运行寿命的理由还不够充分。
但是应用相对温度指数对比试验，仍可以说明它的本质问题。
3.无卤低烟阻燃热塑型聚烯烃护套的开裂
无卤低烟电缆料的三角形概念，至今仍有效。电气、机械、阻燃性能三足鼎立，一只角度大了。另二只角度 减小了。无卤低烟护套的开裂是比较严重的缺陷，进口电缆也有发生开裂。为此材料和电缆厂都费尽心机，也不都有把握�；ぬ卓盐侍�，并不只发生在核电站，其他产品也出现这类事故。以下提出了一些注意的问题，有助于降低护套开裂的几率：
（1）选择断裂伸长率较高热塑护套料，如200%，但成本增加，氧指数也降低。
（2）采用较大的挤塑机，控制较小的挤出量。
（3）采用低压缩比螺杆，用目数小的滤网，选择适配护套料。
（4）加强控制各段螺杆温度、机头和�？谖露�。
（5）采用交联型无卤低烟护套，成本增加，设备需改造。
（6）还有其他途径，假设采用EVM橡胶，VA含量40-80%，情况又如何？
4.无卤低烟护套电缆的抗开裂性检验的尝试
现行标准的抗开裂试验方法，不能有效的检验护套的抗开裂性，至还今没有标准的检验法。在试样上造成预应力，是能促使开裂的主要因素。
（1）取4或8段成品电缆作为试样，分别在四个方向弯曲试样，试样二端绑在一起固定，圆圈的内径取电缆外径的4～8倍。使电缆在四个方位有拉伸预应力。
（2）将试样进行冷热循环处理，高温点不高于电缆工作温度，低温点不低于零下10℃，高温持续2h，室温2h，低温2h，室温2h,这样作为一个冷热循环，循环次数自定，不同材料的循环次数不一定相同。
（3）所有样品的护套应无开裂。
（4）也可剥下护套，沿圆周四个部位切取4或8个条形试片，取直径为3～6倍试片厚度的铜棒，条形试片缠绕在铜棒上，并加以固定，进行上述冷、热循环试验。循环次数自定，试片无裂纹。
要完全解决无卤低烟护套的开裂，确实有一定难度，假如换一种思路，走低烟低卤橡胶型技术路线，问题 能迎刃而解。 近美国介绍核电站用电缆，并不强调无卤低烟，建议采用低烟氯磺化聚乙烯护套。如果我国从美国引进核电站技术，也许会改变 认可无卤低烟技术路线。
5.关于K1类电缆
K1类电缆的用量比K3类电缆少得多，而开发成本高出数倍，因此研发K1类电缆厂也相对少得多。目前少数电缆厂的一部分K1类品种电缆通过了技术鉴定。
根据经验，K1类电缆采用乙丙橡胶绝缘和乙丙橡胶护套结构，比较有把握通过泄漏事故试验。交联聚烯烃绝缘和交联聚烯烃护套结构，相对不易通过泄漏事故试验。当然不是排斥采用交联聚烯烃。
目前国内的泄漏事故试验，在原则上参考IEEE383－1974进行，该标准本身也说明试验条件允许变动，前几年国内试验设备不完善，试验方法未规范化。
据说现在北京的试验条件比较好，并与核工业设计院结合。目前上�；共荒芡暾亟行孤┦鹿适匝�。关于泄漏事故试验的具体程序，国外、国内都不完全相同。 是同一个 ，现在和过去的程序也不完全相同。总的来说，由于试验经验不够，目前要肯定哪一种程序， 为正统， 有 性，还需要进一步研讨。
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