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1、xxxxxxxxxxxxx毕业设计论文论文题目：交联聚乙烯绝缘皱纹铝屏蔽聚氯乙烯外护套110KV电力电缆 YJLW02 64/110 1630部： 电气工程系专 业： 电线电缆制造技术学生姓名： xxxxxxxx学 号： xxxxxxxx指导老师：xxxx年xx 月 xx日 毕业设计(论文)开题报告学生姓名： xxxx 学 号： xxxxx 专 业： 电线电缆制造技术 设计(论文)题目： 交联聚乙烯绝缘皱纹铝屏蔽PVC 外护套110KV电力电缆 指导教师： xxxx年 xx月 xx日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500字左右（
2、本科生200字左右）的文献综述(包括目前该课题在国内外的研究状况、发展趋势以及对本人研究课题的启发)：文 献 综 述电力作为洁净能源造福于人类，并极大地改变了人类的生活方式。近年来，我国国民经济持续快速发展，工业现代化的飞速前进，人民生活水平的日益提高，使用电量猛增，极大地刺激了电力市场的需求，人们对输电线路的寿命、电气性能、安全等质量问题提出了更高的要求，而交联聚乙烯绝缘电力电缆由于导体工作温度高、电气性能优良、传输容量大、结构简单、安装敷设方便,广泛受到用户的欢迎.我国35KV及以下电压等级的交联电缆已经基本取代油浸纸绝缘电力电缆,110KV交联电缆已大量使用。最近30年来，国内、外电缆制
3、造技术飞速发展，全球电力电缆投运回路的数量迅猛增长，铜芯电力电缆逐步取代铝芯电力电缆、中低压XLPE绝缘电力电缆已取代油纸绝缘电力电缆并逐步取代PVC绝缘电力电缆，高压和超高压XLPE绝缘电力电缆正逐步取代充油电缆，且电压等级有35KV已发展到500KV，分割导体面积达到25002。本次设计题目为YJLW02 64/110 1*630 GB/T 11017.22002.在我国110KV级电缆的技术水平已相当成熟，但与一些发达国家相比还有一定的差距，尤其是我们所用的电缆材料的纯度和工作环境的净化度，这也决定了我国生产的高压电缆的质量不高，有待于我们今后更加的努力。早在80年代，110KV级电缆在
4、国外以经大批量生产了，发展至今，技术相当成熟，也早110KV电缆基础上发展更高级电缆了，我国高压级电缆虽然起步晚，但也发展神速，近5年来，我国相继建成了12条220KV生产线，有11条生产线已经生产出220KV电缆，其中有5条已具备500KV生产条件，500KV电缆在紧张的研发中。110KV电缆具有很光明的发展前途。在我国水资源分布很不平衡，水电站发出的电需要传输很远的距离，再加上工业现代化发展，用电量的增大，高压输电迫在眉睫。为了满足需要，我国已在110KV基础上研发220KV电缆，但困难较大，问题较多，目前主要产量还是集中在110KV。当然，220KV电缆的研制对110KV交联电缆质量和技
5、术水平的提高还是起到积极推动作用的。在本次设计过程中我查阅了很多文献、资料和向老师傅请教对我国及发达国家的高压电缆概况及生产中出现的问题有了初步的了解，例如：导体屏蔽在交联过程中嵌入导体单线间隙而造成屏蔽层表面不平整；电缆绝缘焦烧；电缆热应力等。虽然目前有相应的解决方法，但效果还不很理想，需要我们进一步的学习和探讨。110KV电缆生产目前都采用VCV生产线，这一生产方式不易造成绝缘的偏心，并且是全干式的，不与水接触，避免了水树的发生，保证了电缆的质量。但造价较高，这也是我国高压级电缆生产厂家不多的原因。在110KV电缆生产过程中为了保证能生产出高质量的110KV级电缆还有以下几种工艺措施:1）
6、用酒精或汽油擦干净导体,防止杂质和金属屑留在导体表面.2）在半导电带外面绕包一层无纺布带,当导体进入挤出机机头之前将无纺布带去掉,这可对半导电带起到机械保护作用.3）清理生产现场和整个设备系统,使外来杂质不能进入绝缘料中,保证绝缘层的纯净度.4）调整护套表面半导电涂层的配方,提高半导电层的导电率和粘附性.5）对绝缘料和屏蔽料进行预热处理,出去其中的水分.这些措施都是在工作过程中积累的，对质量的提高有很重要的作用。本课题的研究思路（包括要研究或解决的问题和拟采用的研究方法、手段（途径）及进度安排等）：本次设计内容及思路：第一章：导体、绝缘、内外护套及其他材料的选择。第二章：导体、绝缘、内外护套及
7、其他各层结构设计。第三章：各结构参数的计算。第四章：试验。要求：在第一章中对各层材料的选择应具体的描述，并提供科学依据，符合标准规定。第二章结构设计要合理，符合电缆运行要求，确保高质量的电气性能。参数计算要仔细、认真，考虑所有可能的影响因素，保证计算的精确，并且计算结果应和标准符合，或在允许的偏差范围内。试验阶段条件和步骤要明确，试验所达到的要求要清晰，这也是检测电缆是否合格的重要环节，不可敷衍。本次设计要以公司的控制文献和标准为依据，在以往生产的基础上进行设计，每一章设计都要到实际中实习，与实践紧密结合，力求实用。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2
8、对本课题的研究思路、深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日河南机电高等专科学校毕业设计（论文）任务书系 部： 电气工程系 专 业： 电线电缆制造技术 学生姓名: xxxx 学 号: xxx 设计(论文)题目： 交联聚乙烯绝缘皱纹铝屏蔽PVC外护套110KV电力电缆 起 迄 日 期: 2xxx年xx月xx日 xx月xx日 指 导 教 师: 发任务书日期: xxxx年xx月xx日毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的： 本次课程设计题目是根据公司的具体情况和在郑州电缆集团实习的基础上
9、定出来的，由于110KV级电力电缆在我国技术并不很成熟，毕业设计有一定难度，希望同学通过设计对高压级电缆有更全面的了解，巩固所学的专业知识，同时学会查阅所拥有的资料，为以后的发展奠定一定的基础，2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：本次设计内容：第一章：导体、绝缘、内外护套及其他材料的选择。第二章：导体、绝缘、内外护套及其他各层结构设计。第三章：各结构参数的计算。第四章：试验。要求：在第一章中对各层材料的选择应具体的描述，并提供科学依据，符合标准规定。第二章结构设计要合理，符合电缆运行要求，确保高质量的电气性能。参数计算要仔细、认真，考虑所有可能的影响
10、因素，保证计算的精确，并且计算结果应和标准符合，或在允许的偏差范围内。试验阶段条件和步骤要明确，试验所达到的要求要清晰，这也是检测电缆是否合格的重要环节，不可敷衍。 所在专业审查意见：负责人： 年 月 日系部意见：系领导： 年 月 日目录摘要.绪论 .1第1章 导体 绝缘 内外护套及其他材料的选择.31.1.导体.31.2.绝缘材料.31.3.半导电屏蔽.41.4.皱纹铝套.41.5.缓冲层和纵向阻水层 .41.6.金属套的防蚀层.41.7.PVC外护套.51.8.导电层 .6第2章 导体 绝缘 内外护套及其他各层结构设计.72.1.导电芯设计.72.2.绝缘结构设计.73.3.半导电屏蔽层结
11、构设计.83.4.金属屏蔽设计.93.5.缓冲层和纵向阻水层的设计.93.6.PVC外护套设计.9第3章 各结构参数计算.103.1.电缆导电线芯的单线根数.103.2. 导体结构尺寸.103.3确定绝缘，屏蔽，外护套厚度.113.4电缆单位长度的交流电阻.113.5电缆导体单位长度的电感.123.6电缆的绝缘电阻.133.7电缆的电容.133.8金属护套的电感和感应电动势.133.9金属护套的损耗比.143.10电缆各部分的热阻，热容.163.11.电缆的载流量.18第4章 试验.194.1.电缆的例行试验.194.2.电缆的抽样试验.194.3.电缆的型式试验.21第5章 结束语.25谢辞
12、.26参考文献.26摘要交联聚乙烯绝缘电力电缆由于导体工作温度高、电气性能优良、传输容量大、结构简单、安装敷设方便,广泛受到用户的欢迎.我国35KV及以下电压等级的交联电缆已经基本取代油浸纸绝缘电力电缆,110KV交联电缆已大量使用.本篇论文不敢说是设计或研制,只能说是对已有的110KV交联电缆作以全面的概括和总结.本篇论文的课题是YJLW02 64/110 1*630 GB/T 11017.22002.交联聚乙烯材料具有很好的耐热特性,保持了聚乙烯原有的良好的电气特性,具有很高的机械特性,并且弥补了聚乙烯耐环境应力龟裂性能差的缺点,还具有很好的耐磨性和耐酸及油类特性.交联聚乙烯的诸多优点使其
13、不仅在低压中使用,并且正从低压逐步向中、高压级发展.皱纹铝作为XLPE的内护套有以下几种作:（1）.可作为金属屏蔽 (2).防止水分进入电缆绝缘层 (3).提高电缆的机械强度.为了防止铝套被腐蚀应在铝套表面涂电缆沥青或热熔胶防蚀层.PVC塑料护层具有很好的耐腐蚀性,足够的机械性能,一定的耐大气性能,柔软、耐振、重量轻、加工及敷设方便.所以可作为橡皮、塑料及其他绝缘电缆的护套材料.110KV交联电缆采用VCC立式交联生产工艺,绝缘层厚度不易偏心.该型号产品结构型式主要参照GB11017;试验项目和技术指标参照GB11017、IEC840和SS424 14 17.关键词: 高压电缆，交联聚乙烯绝缘
14、电力电缆，设计AbstractHands over the association polyethylene insulation power cable because the conductor operating temperature high, the electrical specification fine, the transmission capacity big, the structure is simple, the installment lays conveniently,Widely receives the user the welcomeOur country
15、 35KV several below voltages ranks junction association electric cable already basically substituted for oil bath paper insulation power cable,110KV to hand over the association electric cable massively to useThis paper does not dare to say is the design or the development,Only can say was to 110KV
16、which had has handed over the association electric cable to do by the comprehensive summary and the summaryThis paper topic is YJLW02 64/,110 1*630 GB/T 11017.2 D2002.Hands over the association polyethylene material to have the very good heat-resisting characteristic,Maintained the polyethylene orig
17、inal good electrical specification,Has the very high physical characteristics,And made up the polyethylene to bear the environment stress chap energy balance the shortcoming,Also has the very good resistance to wear and is acidproof and the oil class characteristicHands over the association polyethy
18、lene many merits to cause its not only to use in the low pressure,And from low pressure gradually to center, high-pressured level developmentThe wrinkle aluminum took XLPE in protective covering has following several kinds to do:(1)May take the metallic shield (2).Prevented the moisture content ente
19、rs the electric cable insulating layer (3).Enhances the electric cable the mechanical strengthIn order to prevent the aluminum set is corroded should spread in an aluminum set of surface the electric cable asphalt or the hot melt rubber anti-corrosion coatingThe PVC plastic armor coat has the very g
20、ood inoxidizability,Enough machine capability,Certain bears the atmospheric performance,Soft, the vibration-proof, the weight are light, processes and lays the convenienceTherefore may take the rubber, the plastic and other insulation electric cables protective covering materials110KV hands over the
21、 association electric cable to use the VCC vertical junction association production craft,Insulating layer thickness not easy bias.This model product structure pattern mainly refers to GB11017;The experimental project and the technical specification refer to GB11017, IEC840 and SS424 1417.Key word:
22、The high tension cable, hands over the association polyethylene insulation power cable, the design 绪论早在1982年,苏联的110KV级XLPE电缆已开始工业化生产,经过十几年的发展,法国、瑞典、日本、芬兰、挪威、美国、荷兰等一些发达国家在110KV大量生产的基础上都已开始研制220KV及更高耐压等级的电缆,并且有了一定的产量.与此相比,我国的高压电缆虽然起步晚,但发展也很迅速,110KV级电缆已有批量生产.山东电缆厂、郑州电缆集团、上海电缆厂、沈阳古河电缆有限公司等一些大型企业都有110KV的
23、VCV立式交联生产线,已经满足我国蓬勃发展的电力工业和城市电网改造对110KV交联电缆的需要,挡住了该产品的进口.本篇论文只是对已有型号YJLW02 64/110 1*630的交联电缆作以全面的论述,并没有任何新的改进,仅供以后生产参考,同时使读者对110KV级交联电缆有更深一层了解.对生产中出现的不合理情况,能够提出好的建议,从而推动高压级电缆技术的改进.目前,110KV电缆的生产大都采用VCV立塔交联线,因为该生产线能够有效的避免绝缘偏心,并且是全干式(氮气交联、氮气冷),能够最大限度的减少绝缘中的水分,提高绝缘质量.但是在生产过程中还会出现其他方面的质量缺陷,主要有以下几种:1.导体屏蔽
24、在交联过程中嵌入导体单线间隙而造成屏蔽层表面不平整.针对这一问题应改进紧压导体用拉模的孔型和尺寸,对各层单线的根数和直径进行认真的推敲和计算,使各层单线尤其是外层单线排列紧密,表面光滑,而且按照标准要求在导体外面绕包了一层半导电尼龙带.这样,导体屏蔽就不会进入单线间隙中,解决了导体屏蔽外表面呈“齿轮”状时所引起的场强升高问题.2.电缆绝缘焦烧.这一问题有两个重要的原因:挤出机温度过高和绝缘料在挤出机中停留的时间过长.在开车过程中,如果采用焊接方式连接导体与绝缘,通常需要30分钟以上,交联料(包括绝缘料和屏蔽料)在挤出中停留这么长的时间必然会产生先期交联或局部焦烧.针对这一问题,我们一方面降低了
25、正常开车时的温度,.将挤出机的各段温度控制在120C以下.另一方面采取特殊措施连接导体与绝缘,将连接时间控制在20分钟以下,缩短了导体与导缆连接时交联料在挤出机中的停留时间,从而有效的减少了绝缘层中出现焦烧的可能性.3. 热应力.热应力是国内外有关交联电缆研究的一个热门课题,它的存对电缆危害极大,产生的原因也是多方面的,如绝缘线芯经过高温交联进入冷却区时，首先是绝缘表面冷却,在中间未完全冷却的情况下绝缘无法向导体中心收缩,而是向绝缘层中间收缩,这样拉应力就越明显.另外,由于导体和绝缘的热膨胀系数相差很大,两者又是紧密接合在一起的,在冷却过程中绝缘无法作轴向收缩,因此会产生轴向应力,且轴向应力是
26、随着线速度提高而增加的.为了减少绝缘层中存在的应力,我们采取了低温低速交联工艺,将交联过程中的绝缘表面温度控制在260C以下,线速度控制在0.53m/min以下,并且采取了增加绝缘线芯存放时间的措施.在交联过程中,绝缘内外层的交联度不均匀也是产生内应力的原因之一,随着绝缘层厚度的增加,导体温度和绝缘层温度之差就越大,这种应力就越明显,我们根据过去的试制经验,通过计算机多次模拟计算,合理选择了导体预热温度,力求达到与工艺匹配,使绝缘内外层的交联度尽可能均匀一致,从而减小绝缘层中的热应力.当然,为了保证能生产出高质量的110KV级电缆还有以下几种工艺措施:1）用酒精或汽油擦干净导体,防止杂质和金属
27、屑留在导体表面.2）在半导电带外面绕包一层无纺布带,当导体进入挤出机机头之前将无纺布带去掉,这可对半导电带起到机械保护作用.3）清理生产现场和整个设备系统,使外来杂质不能进入绝缘料中,保证绝缘层的纯净度.4）调整护套表面半导电涂层的配方,提高半导电层的导电率和粘附性.5）对绝缘料和屏蔽料进行预热处理,出去其中的水分.以上所述的各种情况都是电缆生产过程中常出现的,所采取的措施也都是生产中摸索得到的,一定有不恰当之处,望指正. 第1章 导体 绝缘 内外护套及其他材料的选择1.1 导体铜导体应采用符合GB/T3953规定的TR型铜线1.2 绝缘材料绝缘材料类型应为无填充的交联聚乙烯.缩写符号为XLP
28、E.绝缘材料的性能见表1：表1.交联聚乙烯性能序号项目单位性能指标12345678910密度(23C)老化前抗张强度(25050mm/min)老化前短裂伸长率(25050mm/min)热延伸试验(200C, 0.20MPA)负荷伸长率永久变形率凝胶含量介电常数介质损耗角正切短时工频击穿强度(较小的平板电极直径25mm,升压速率500v/s)体积电阻率(23C)杂质最大尺寸(1000样片中)MPa%kv/mm.cmmm0.9220.00217.0500 100 10822.355.010-4221.010150.101.3 半导电屏蔽 半导电屏蔽应采用交联型的半导电屏蔽塑料,一般是XLPE与碳黑
29、的混合物.其性能见表2。 表2. 半导电屏蔽料的性能序号项 目单元性能指标 123456密度（23C）老化前抗张强度（25050mm/min）老化前断伸长率（25050mm/min）热延伸试验（200C，0.20MPa）负荷伸长率永久变形率凝胶含量直流电阻率2390MPa1.1512.01501001065100350半导电屏蔽电阻率应符合：老化前和老化后导体屏蔽的电阻率不超过1000.m，绝缘屏蔽的电阻率不应超过500.m。1.4 皱纹铝套皱纹铝套应采用纯度不小于99.6的铝材制造，铝带的伸长率不应小于16。1.5 缓冲层和纵向阻水层缓冲层应采用弹性材料，或具有纵向阻水功能的弹性阻水膨胀材料
30、，阻水带和阻水绳应具有吸水膨胀性能。半导电性无纺带和半导电性膨胀带的直流电阻率应小于1.0106.。缓冲层和纵向阻水材料应与其相邻的其他材料相容。1.6 金属套的防蚀层金属套的表面应有电缆沥青或热溶胶防蚀层。电缆沥青可采用符合SH0001要求的沥青。1.7 PVC外护套PVC外护套采用ST1或ST2型。PVC外护套的机械性能和特殊性应符合表3，表4之规定。表3 PVC外护套混合料的机械性能试验要求（老化前后）0123400PVC外护套单位ST1ST21.01.11.22.02.12.22.33.0老化前（GB/T2951.11997中9.2）最小抗张强度最小断裂伸长率空气箱老化后（GB/T29
31、51.21997中8.1）处理条件：温度温度偏差持续时间抗张强度：1） 老化后最小值2） 最大变化率断裂伸长率：1） 老化后最小值2） 最大变化率高温压力试验（GB/T2951.61997中8.2）试验温度温度偏差N/mm2天N/mm212.51501002712.5251502580212.51501002712.52515025902注：变化率：老化前后得出的中间值的差值除以老化前中间值，以百分数表示。 表4 电缆PVC外护套混合料的特殊性能试验要求0123400PVC单位ST1ST21.01.11.22.02.12.23.03.1空气箱中失重（GB/T2951.71997中8.2）处理条
32、件：温度温度偏差持续时间最大允许失重量低温特性（GB/T2951.41997第8章）在未老化试样上进行哑铃片的低温拉伸试验试验温度温度偏差低温冲击试验试验温度温度偏差冲击试验（GB/T2951.61997中9.2）试验温度温度偏差试验持续时间天Mg/h-152-15215031100271.5-152-15215031注：低温特性：由于不同地区气候条件不一致，可以要求采用更底的试验温度。1.8 导电层PVC外护套的表面应施加以均匀牢固的石墨导电层，以便做护套的耐压实验。 第2章 导体 绝缘 内外护套及其他各层结构设计2.1 导电芯设计本次设计导体的标称截面6302,根据GB/T39561997
33、第2种绞合导体的规定,采用仅压圆形导体,仅压系数为0.9,导体中单线最少根数为53根,并且两根不同单线的直径比应不超过2.在20时导体的电阻值应不超过0.0283/.紧压线芯可以防止挤包半导体屏蔽时半导体料挤进绞线沟槽中去.另外平滑的导电线芯表面也可以使内屏蔽厚度有所减薄,并且可以节省导体外各层的材料.绞合导体不允许整芯或整股焊接.绞合导体中的单线允许焊接,但在同一层,相邻两个接头之间的距离应不小于300.导体表面应光洁、无油污、无损伤屏蔽及绝缘的毛刺、脱边以及突起或断裂的单线.2.2 绝缘结构设计 绝缘结构设计包括绝缘层及内、外半导体屏蔽层的设计.设计聚合物固体绝缘的结构主要应考虑三个要素:
34、1.工艺上可能做到的最小厚度.电缆绝缘的最小厚度应当是工艺上可以实现的厚度.2.机械强度.电缆必须具有足够的绝缘强度,以承受电缆在制造和运行过程中的弯曲、拉伸、膨胀和收缩等所产生的拉、压、弯、扭、剪切等机械应力.3.击穿强度.只有电缆的工作电压高至10KV以上时,绝缘击穿场强才逐步成为决定绝缘厚度的主要因素.本次设计所用的绝缘材料为XLPE,耐压等级为110KV,所以以上各因素都要考虑.根据GB/T11017.22002中6.2.2的规定,绝缘层的标称厚度为16.5.根据GB/T11017.12002中10.6.2中规定,绝缘中任一点的最小厚度应不小于标称厚度的90,偏心度应符合: 其中: t
35、max最大厚度，mm; tmin最小厚度, mm.根据GB/T11017.12002中11.4.9规定，绝缘中允许的微孔和杂质尺寸及数目应符合下列要求：1. 成品电缆绝缘中应无大于0.05的微孔，大于0.025的微孔在每16.43绝缘中应不多于30个；2. 成品电缆绝缘中应无大于0.125的不透明的杂质，大于0.05并大于等于0.125的不透明杂质在每16.43绝缘中应不多于10个。3.成品电缆绝缘中应无大于0.25的半透明棕色物质。2.3 半导电屏蔽层结构设计耐压等级在1.8/3.0（3.6）KV以上的PE及XLPE电缆都应有导体半屏蔽和绝缘半屏蔽，目的是为了均化电场防止局部放电等危害。半导
36、电屏蔽层应具有下列特征：1. 与绝缘接触必须完好，在接触面上不应出现空隙。2. 接触面必须保持电光滑并保持几何形状。3. 半导体料必须混合均匀。4. 半导体屏蔽层必须在电缆的电热循环试验中能保持化学、机械及电气上的稳定。2.3.1 导体半导电屏蔽 导体屏蔽应由挤包电层或先绕包半导电带再在其上挤包半导电层组成。挤包的半导电层应厚度均匀，并与绝缘层牢固的黏结。半导电层与绝缘层的界面应光滑，无明显绞线凸纹、尖角、颗粒、焦烧及擦伤的痕迹。2.3.2 绝缘屏蔽 绝缘屏蔽应为与绝缘和挤包的导体屏蔽同时挤出的半导电层。半导电层应均匀的挤包在绝缘上，并与绝缘层牢固的黏结。半导电层与绝缘层的界面应光滑，无明显尖
37、角、颗粒、焦烧及擦伤的痕迹。根据GB/T11017.12002中11.4.10，半导电屏蔽层与绝缘界面的微孔与突起应符合以下规定：1. 半导电屏蔽层与绝缘层界面上应无大于0.05的微孔。2. 导体半导电屏蔽层与绝缘层界面上应无大于0.125的进入绝缘层的突起以及大于0.125的进入半导电层的突起。3. 绝缘半导电屏蔽层与绝缘层界面上应无大于0.125的进入绝缘层的突起以及大于0.125的进入半导电层的突起。2.4 金属屏蔽设计 皱纹铝套不仅起防水和提高机械强度作用，同时也可以作为金属屏蔽，即在断路时起导线断路电流作用。根据GB/T11017.22002中6.6.2规定，截面为6302的电缆铝套的标称厚度为2.0。根据GB/T11017.12002中10.7.2规定皱纹铝套的最小厚度应不小于标称厚度的85-0.1，即 tmintn-(0.1+0.15tn) tn标称厚度,mm。