一、PV电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展.ppt

电线电缆产品技术发展动态国家电线电缆质量监督检验中心上海电缆研究所,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展三、核电站用电缆技术性能及其开发进展四、高速列车用机车车辆用电缆技术性能五、GB/T5013标准更新对行业的影响六、关注中压交联电缆寿命的问题,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,1.技术规范的由来 本试验技术规范所涉及到的要求来自于德国标准化委员会PV-系统用电线K411.2.3工作组的初稿.这个初稿将作为德国国家标准报批稿进行发布.德国莱茵TUV(上海)将用此技术规范对PV-电缆的性能进行检测和评估.在德国莱茵TUV公司内部此技术规范的文件编号为2PfG 1169/08.2007.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,2.使用范围 2PfG 1169/08.2007适用于最高允许1.8kV(线芯对线芯,非接地系统)直流电压、在光伏系统中CD侧使用的单芯软电缆(电线).该产品适合于类安全等级下使用.电缆运行的环境温度最高到90.电缆可以多根并联使用.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,3.特殊名词术语 PV 系统(photovoltaic system):光伏系统(太阳能系统).DC侧(DC side):光伏装置中从光伏电池到光伏换流器直流端子之间的部分.标准试验条件下的开路电压(UOC STC):在标准试验条件下,未加载(开路)的光伏组件、光伏电线、光伏列阵、光伏发电机或光伏换流器直流侧的电压.标准试验条件下的短路电流(ISC TC):在标准试验条件下,光伏组件、光伏电线、光伏列阵或光伏发电机的短路电流.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,4.无卤PV-电缆的基本信息4.1 电缆型号 PV1-F4.2 电缆特性 额定电压:AC U0/U=0.6/1kV DC 1.8kV(线芯对线芯,非接地系统,没有负载下的回路)如果电缆使用在直流系统中,其导体间的额定电压应不大于电缆AC额定值U的1.5倍.在单相接地直流系统中,此数值应乘以0.5的系数.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,温度范围定:环境温度:-40到+90 导体最高工作温度:120 电缆运行的环境温度最高到90.依据EN60216-1标准进行考核,其绝缘和护套的温度指数是120.期望使用寿命是25年.5秒钟的短路温度是200,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,4.3 电缆结构 导体 导体芯数:1 导体是EN60228(IEC60228、GB/T3956)中的第5类导体,而且必须是镀锡的.导体的截面 1.5,2.5,4,6,10,16,25,35mm2.导体隔离层 在导体周围可以使用一层合适的无卤材料作为隔离层.绝缘 绝缘应是挤出型的无卤材料,应是一层或紧密粘附着的几层组成.绝缘应是实心且材质均匀,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,在剥离绝缘时必须尽可能不要损伤绝缘本身、导体和镀锡层.绝缘厚度由生产商规定.但最小值必须0.5mm.建议的绝缘厚度 导体隔离层 在绝缘周围可以使用一层合适的无卤材料作为隔离层.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,护套 绝缘线芯必须有护套包覆.护套应是合适的无卤材料.护套应是挤出型的无卤材料,应是一层或紧密粘附着的几层组成.护套厚度由生产商规定.但最小值必须0.5mm.建议的护套厚度,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,外径 外径的平均值应在生产商规定的范围内.多芯结构 在多芯结构中每一个单芯电缆都应符合本技术文件的要求.在多芯结构中每一个附加元件都应符合本技术文件的要求.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,4.4 电缆载流量的要求 环境温度:60 导体最高工作温度:120,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,偏离环境温度是载流量的换算因子(依据IEC 60364-5-52),一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,5.绝缘和护套材料性能要求 老化前后拉力(取之于成品上的试件),一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,热延伸试验(取之于成品上的试件)*适用于热固型混合物,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,低温拉伸试验(取之于成品上的试件),一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,湿热试验(取之于成品上的试件),一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,耐酸碱试验(护套),一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,耐UV(紫外线)老化试验(成品电缆)试验方法:HD 605/A1或UL1581 总试验时间:720h 一个周期内：洒水18min，氙灯干燥102min 箱体测试温度:63C 箱体湿度:65 疝灯条件:波长300400nm条件下的最小功率为(602)W/m 紧接着进行室温条件下8倍电缆直径的弯曲试验 要求：电缆表面无裂缝,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,耐臭氧试验(成品电缆)试验方法:EN 50396或IEC60245 弯曲试样所用试棒直径为线芯直径的(20,1)倍 试验箱温度（402），试验箱湿度（555）臭氧浓度（20050）10-6，空气流量：0.2-0.5倍试验箱容积/min 样品放置试验箱时间：72h 要求：电缆表面无开裂,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,寿命特性试验 要求:绝缘和护套材料的温度指数为120 寿命:25年 可以用二种方法进行评定 EN 50305:防火铁路电缆-试验方法(卷绕电压法)IEC 60216-2:电气绝缘耐热特性的确定 我们建议采用IEC60216-2的方法进行热寿命评定.在求取温度指数时,为了获得失效时间与热力学(绝对)温度倒数之间的阿累尼乌斯关系,试样应该在分布范围足够宽的(不少于3个,最好是4个)老化温度下进行老化试验.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,老化温度选取原则:a)在求温度指数时,最低老化温度应使测得的平均失效时间不低于5000h的温度.求温度指数时,耐热线的外推不应超过25.b)最高老化温度应是使测得的平均失效时间不小于100h的温度.c)如果预计在整个老化范围内老化机理相同,则各相邻老化温度之间的温度差值应取等值,通常取20.根据该产品使用材料的特性,我们建议选择3个温度点进行热寿命评定.145、165、185.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,无卤特性试验(绝缘和护套材料)1.PH 值及导电率 试验方法:EN 50267-2-2或IEC60754 要求：PH4.3;导电率10S/mm 2.Cl氯及Br溴含量 试验方法:EN 50267-2-1 要求：HCL0.5%；HBr0.5%3.F氟含量（离子选择电极法）试验方法:EN 60684-2 要求：0.1,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,6.成品电缆其他性能要求 6.1 电气性能 导体电阻 试验方法:EN50395或GB/T3048 结果:应符合IEC60228第5类导体的要求.耐电压试验(成品电缆型式试验)-交流耐压 试验方法:EN50395或GB/T3048 结果:6.5kV/5min.不击穿.或 直流耐压(成品电缆型式试验)试验方法:EN50395或GB/T3048 结果:15kV/5min.不击穿.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,成品耐火花电压试验 试验方法:EN50395或GB/T3048 结果:10kV 不击穿.护套表面电阻试验 试验方法:EN50395 结果:表面电阻109 绝缘电阻试验(成品电缆型式试验)试验方法:EN50395或GB/T5013.2 结果:20时绝缘电阻1014.cm 90时绝缘电阻1011.cm,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,绝缘长期耐直流试验 试验方法:将不小于5m的样品浸泡在3%的NaCL的盐水中,样品两端露出水面不小于300mm长.盐水水浴温度为(852),在导体和水之间施加900V的直流电压,导体接正极.试验持续(2402)h.每隔不大于24h测量一次泄漏电流.用时间-电流曲线记录测量的电流值.泄漏电流的增加应小于10%.试验结束后取出试样,进行耐电压试验,试验电压为U(额定电压),5min.不击穿.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,6.2 成品电缆高温压力试验 样品长度:20m 施加重力:Fk（2D2）1/2,k=0.6 烘箱温度:（1403）加温试验:4h 要求:a.冷却后进行耐压试验,AC 6.5/10min.,无击穿 b测压痕深度,测得值不得大于壁厚的50%.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,6.3-40下低温冲击试验(取之于成品上的试件)成品电缆冲击试验(依据EN 60 811)试验参数如下表 结果检查:用正常视力(无须用放大镜)对护套内、外表面和绝缘外表面进行检查,不应有裂纹.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,6.4 成品电缆低温弯曲试验 试验方法:IEC 60811 试验温度:-40 试验结果:无开裂6.5 成品电缆相容性试验 烘箱温度:（1352）老化时间:7x24h 老化后拉力试验 要求：绝缘老化前后抗拉强度变化：30%老化前后断裂伸长率变化：30%护套老化前后抗拉强度变化：30%老化前后断裂伸长率变化：30%,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,6.6 成品电缆动态穿透试验 试验在室温条件下进行 钢针加力的速度：1N/s 切割试验数：在同一根样品试验4次,每次试验点相距至少25mm，并切每个试验点顺时针旋转90.记录弹簧钢针与导体线芯接触瞬间的穿透力 要求：所得四次均值150Dn1/2(N)(Dn为IEC60719表2中的导线直径mm),一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,6.7 成品电缆耐凹痕试验 试验方法;取3段成品电缆,长约2m.在每段样品上相隔25mm处，并旋转90处共制做4个压痕，压痕深度0.05mm且与铜导线相互垂直.三段样品分别置于15C、室温、85C试验葙内3h，然后在各自相应的试验葙内卷绕于试棒上，试棒直径为3D（D为电缆最小直径)，每个样品至少一个刻痕位于卷绕后圆周的外侧.使样品冷却到室温并在室温条件下进行耐电压试验(试验电压为AC,0.3kV/5min.)要求:不击穿。,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,6.8 护套热收缩试验 试验方法:IEC60811 烘箱温度:120C 处理时间:1h 要求：2%6.9 成品电缆单根燃烧试验 试验方法:EN60332-1-2或IEC60332-1-2 要求：上夹具下缘与碳化始点距离须 50mm;燃烧向下延燃至上夹具下缘距离须540mm.,一、PV-电缆（光伏电缆）技术性能及其开发进展,7.目前该产品国内技术进展 原材料开发已取得实质性的进展 耐温问题（工作温度是120、25年的使用寿命）绝缘电阻问题 耐低温问题 低烟无卤问题 阻燃问题 企业踊跃开发该产品的原因 目前该电缆产品型式试验的进展情况,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,1.风力发电产业的发展对专用电缆带来的机遇 国外风力发电概括 德国风能研究所公布的数据,国际风能部门估计,今后8年风力发电平均年增长8%,到2014年全球风能设备发电装机容量为21万MW,目前水平为5.9万MW.按照该研究所根据47个本行业跨国企业对市场预测估计,到2014年每年新增加的风力发电量要比目前的2.2万MW翻一翻.欧洲以外国家利用风力发电趋势发展越来越快,欧洲市场优势正在减弱,到2010年欧洲以外的风力发电装机容量将占到41%。,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,2005年为31%.由于到2007年美国风能发电享受税收优惠,所以在这方面发展比较快,其装机容量达 2431MW，2007年可达3300MW.德国原计划到2010年海上风力可达20003000MW,但现在目标的实现至少推迟2年.陆地风力发电遇占地问题,但在提高已按装发电设备量的情况下,可能会有新发展.我国风力发电概括 近三年发展迅速（西北、沿海等）,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,风力发电用电缆敷设状态（风塔和塔内电缆敷设状态）,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,风力发电的机舱内部结构和受扭电缆状态,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,2.风力发电用电缆的场合和种类 电缆的应用场合-机舱内部、机舱与塔架、塔架内与箱变连接处。电缆的种类-用于机舱内：软电线、控制电缆、数据线、拖链电缆（用于转子构成回路）等。-塔架内：布电线（照明）、电力电缆（固定敷设和扭转两部分）,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,3.风力发电用电缆用量估算 塔架和机舱内以一台1.25MW的风机为例，塔架高度一般为90米左右，那么仅需力缆的数量按长度计算约1km，以一个50000kW的风场计算，则需要力缆40km。4.风力发电用电缆产品标准状况 目前国内没有专门的产品标准，正在着手制定。欧美电缆一般参照HD22.1/HD22.4、UL44、UL62等执行，比如Draka公司的WINDFLEX电力电缆，即参照HD22.1/HD22.4。国内电缆企业一般参照 GB5013.4或者相关的企业标准（主要参照IEC或GB）,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,5.风力发电用电缆使用场所特点长期运行于室外，垂直悬空敷设，频繁扭转（自动偏航对风）接触油污（部分）、海水腐蚀（特殊环境）、震动等另外用在寒冷地区的电缆还要耐低温（-40）,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,6.风力发电用电缆性能特点 应满足常规电缆的性能要求 电气性能（耐电压、导体电阻和绝缘电阻等）绝缘和护套机械物理性能 结构尺寸 导体（一般为5类导体）特殊性能要求 电缆的寿命要求（一般要求20年）护套耐油性能要求 护套耐紫外线（耐日光）要求 护套耐海水要求,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,电缆常温下抗扭转性能 电缆低温下抗扭转性能（-20、-40）7.风力发电用电缆扭转试验方法介绍 什么叫扭转试验 首先将取好的样品在环境 温度中放置半小时，然后再将 电缆顶端固定在扭转试验装置 的转轮上，扭转装置应放置在 距离下端固定支架高度为7m 9m的高度，样品下端固定在支 架上，受扭样品长度为L1，即12m。,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,后再逆时针扭转相同角度使电缆恢复到原始状态，此后逆时针扭转相同角度后再顺时扭转相同角度使电缆恢复到初始状态，此为一个周期，转轮的转速范围一般为3601080/min，在没有用户特殊的要求下一般推荐试验进行3600次。扭转过程为：转轮先顺时针扭转一定度数(一般4转)扭转设备要求 试验设备包括扭转试验装置和温度控制试验装置两部分，其中扭转试验装置是用来安装样品，并且进行扭转，其扭转角度和扭转速度应可调节；温控装置是在有温度要求的试验过程中对试样提供一定的温度环境的试验装置，其温控范围是-40+60，电缆所处位置区间温差不能超过3。电缆悬挂高度不小于9米。,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,扭转装置图,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,扭转试验的类型 常温下扭转试验 首先将取好的样品在环境温度中放置半小时，然后再将电缆顶端固定在扭转试验装置的转轮上，扭转装置应放置在距离下端固定支架高度为7m9m的高度，样品下端固定在支架上，受扭样品长度为L1+L2，即12m。扭转过程为：转轮先顺时针扭转1440(一般推荐值，即4转)后再逆时针扭转相同角度使电缆恢复到原始状态，此后逆时针扭转1440后再顺时扭转相同角度使电缆恢复到初始状态，此为一个周期，转轮的转速范围一般为3601080/min，在没有用户特殊的要求下一般推荐试验进行3600次。,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,低温下的扭转试验 低温下扭转试验的试样安装方式与常温下的安装方式相似，但要使整个被测样品完全处于温度可控箱体内（常温下的扭转试验试样不必安装在温度控制箱内），一般是在-40的条件下进行试验，要求箱体内的温度应该在试样安装好算起，半小时内达到规定的试验温度，且达到试验温度后立即开始试验。推荐的扭转的角度与常温下扭转的要求相同，扭转次数一般为500次，扭转速度一般为360/min。,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,低温下冻品的扭转试验 此试验程序与低温下的扭转试验程序的内容类似，唯一的区别在于对试样在试验温度（-40）下的预处理时间有特殊要求，一般规定将试样在低温（-40）下放置12小时后即为冻品，即将样品在规定的试验温度下放置12小时后，再开始扭转试验扭转的条件与低温下的扭转试验程序，试验次数一般为100次。成束通电情况下的扭转试验 试样长度：3-5米（具体长度视实际情况而定）。试样组合：将三个相同的单芯电缆每隔 40cm-50cm（具体间隔距离视实际情况而定）采用一根带子捆扎，电缆绑扎在一起同时扭转。,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,负荷：将绑扎在一起的电缆上端悬挂，下端加负载，负载重量为9.75米减去试样长度后的电缆重量的3倍，即3X(9.75米-试样长度）的电缆重量。试验温度：室温。扭转角度：正负（）92*L(m)(L:试样长度)。扭转周期：正负（）上述计算角度为一个周期，共10000次。扭转速度：不大于 1 rpm。通电周期：通电8小时，断电16小时为一个周期，整个扭转试验应在14个通电周期内完成，通电情况下，导体温度保持在90（温度误差待定）。试验结果判定：电缆扭转后外观应无开裂现象，且浸泡在水中经受3500V 交流电压5 min 不击穿（IEC60502-1）,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,8.目前该产品国内技术进展 制定标准动态 产品标准 耐低温 耐紫外线（耐日光）耐海水（盐雾）试验方法标准 产品导体类型选择 绝缘材料选择 护套材料选择 目前该电缆产品试验的进展情况,二、风力发电机用电缆技术性能及其开发进展,扭转后不合格的样品外观图,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,1.核电的发展前景2.核电站用电缆的分类 反应堆外(常规岛)用核电站用电缆(1E级K2、K3类)中压电力电缆 低压电力电缆 控制电缆 仪表电缆 补偿导线反应堆内(核岛)具有耐辐射、抗地震和LOCA特性的核电站用电缆(1E级K1类),三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,低压电力电缆 控制电缆 仪表电缆 补偿导线3.1E级K2、K3类核电站用电缆的技术要求 常规性能要求 结构尺寸（绝缘厚度、护套厚度、电缆外径）电气性能-导体电阻 符合GB/T3956-耐电压 符合GB/T12706-绝缘电阻常数 20时 3000Mkm 60时 300 Mkm 90时 3 Mkm,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,绝缘机械物理性能 老化前拉伸 抗张强度 9.0N/mm2 断裂伸长率 150%空气箱老化后（135，168h）抗张强度变化率 不超出 25%断裂伸长率变化率 不超出 25%成品电缆老化后（100，168h）抗张强度变化率 不超出 25%断裂伸长率变化率 不超出 25%热延伸 热收缩 绝缘吸水 绝缘线芯单根燃烧试验要符合GB/T18380.1的要求。,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,护套机械物理性能 老化前拉伸 抗张强度 9.0N/mm2 断裂伸长率 170%空气箱老化后（热固型110/热塑型100，168h）抗张强度变化率 不超出 25%断裂伸长率变化率 不超出 25%成品电缆老化后（100，168h）抗张强度变化率 不超出 25%断裂伸长率变化率 不超出 25%热延伸（适合于热塑型）低温冲击（一般场合-15，特殊地区如北方-40）,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,特殊性能要求 绝缘材料的热寿命评定 依据IEC60216的方法评定第一代和第二代核电站用电缆的寿命要求是40年，第三代核电站寿命要求是60年。成品电缆抗震性能要求 成品电缆低烟无卤阻燃性能要求-0.6/1kV及以下电压等级的电缆绝缘线芯阻燃要符合单根垂直燃烧试验要求。-成品电缆成束阻燃试验要符合GB/T18380.3A类的要求。-成品电缆燃烧透光率要符合IEC61034的要求。-取之于成品的绝缘、护套和填充物的pH值、电导率要符合IEC60754的要求。,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,成品电缆等效40年（60年）老化模拟试验 1)成品电缆热老化模拟试验 试验条件：温度150、时间1728h（取决于绝缘材料的寿命曲线）2)成品电缆辐射老化模拟试验 试验条件：辐射源Co60 辐射剂量率0.73kGy/h 辐射累积剂量251kGy 3）弯曲试验（20倍电缆直径为弯曲直径，弯曲成圈后）弯曲后成品电缆浸水电压试验（AC 2835V，5min）4）老化后成品电缆垂直托架燃烧试验 试验条件：试样根数5根 试样供火时间20min 烧焦或失效部分的长度（不大于1.5米）,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,4.1E级K1类核电站用电缆的技术要求 K1类电缆除了具有K2、K3类电缆所有性能要求的基础上还要具备LOCA/HELB性能要求。何谓LOCA:Loss of Cooling Accident(冷却剂损失事故)何谓HELB:High Energy Line Break(高能管破裂事故)所谓模拟LOCA/HELB试验:实际是指电缆试样在模拟高温高压蒸汽和喷射化学药剂条件下的试验.核电环境试验的“同时法”:把各种因素如辐射、热和高温高压蒸汽集中在一起进行试验的方法.核电环境试验的“逐次法”:把各种因素如辐射、热和高温高压蒸汽分开依次单独进行试验的方法.,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,LOCA/HELB试验要求 核岛内用电线电缆的环境试验条件：1）相当于正常运行40年（60年）的热老化试验；（依据绝缘材料的寿命曲线）2）相当于正常使用40年（60年）的射线累积辐照试验以及事故条件下的大剂量射线辐照试验；（不同堆型有不同的要求）3）模拟事故条件下的LOCA/HELB试验。（不同堆型或不同国家要求也不同，要根据所谓的试验形态图进行试验）在LOCA/HELB试验过程中,样品在试验容器中在一定时间内要经过高温高压试验,典型的蒸汽温度压力与时间的关系形态(即所谓的试验形态图)如下:,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,LOCA/HELB试验形态图中试验参数(温度、压力和时间)各个国家都不一样,主要国家的参数如下:,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,。,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,核岛内用电线电缆环境试验后的试验：在LOCA/HELB试验期间样品上要始终施加额定工作电压和一定的负荷电流。LOCA/HELB结束后要进行绝缘电阻测量、耐电压测量，有时还要进行绝缘和护套的拉伸试验和阻燃特性试验。,三、核电站用电缆技术性能及其开发进展,5.目前该产品国内技术进展 k2、k3类电缆已经完全可以替代进口产品 采用双层绝缘结构解决了既要满足绝缘电阻的要求，又要满足单根燃烧试验的要求。护套性能的提高：以往最为担心的是护套开裂问题，通过最近几年的努力，外护套机械性能有了很大的改进，不仅断裂伸长率有了很大的提高，而且阻燃性能、低烟无卤特性、抗开裂性能也得到了保证。k1类电缆正在开发 目前国内核电站用k1类电缆还是主要依赖进口，但国产已有小批的样品通过了k1类电缆的试验要求，当前在核电大发展的机遇下，有部分国内企业和在中国的外资企业正在研制k1类电缆。国家电线电缆质量监督检验中心能够提供符合k1类电缆的试验要求的检测服务。,四、高速列车用机车车辆用电缆技术性能,四、高速列车用机车车辆用电缆技术性能1.高速列车和城市地铁的发展给机车车辆用电线发展带来机遇2.机车车辆用电线的标准 GB12528-1990 额定电压3kV及以下铁路机车车辆用电缆（电线）GB12528.1 一般规定 GB12528.2 天然丁苯橡皮绝缘铁路机车车辆用电缆（电线）GB12528.3 氯磺化聚乙烯绝缘铁路机车车辆用电缆（电线）GB12528.4 乙丙橡皮绝缘铁路机车车辆用电缆（电线）GB12528.11-2003 交联聚烯烃绝缘铁路机车车辆用电缆（电线）TB/T 1484-2001 铁路机车车辆电缆订货技术条件,四、高速列车用机车车辆用电缆技术性能,法国标准 NF F16-101/1998 铁路车辆-耐火性能：材料的选择 NF F63-808/1992 铁路车辆-薄壁绝缘和护套无卤电线电缆 NF F63-826/1990 铁路车辆-无卤电线电缆 XP F63-827/1995 铁路车辆-120级无卤电线 国际铁路联盟 UIC 895 铁路机车车辆绝缘电缆供货条件 欧洲标准 BS EN 50264 铁路应用-具有特殊防火性能的铁路机车车辆电缆 EN 50306 铁路应用具有特殊防火性能的轨道车辆电缆薄壁绝缘 EN 50382 铁路应用具有特殊防火性能的轨道车辆用高温电力电缆 GE公司交通系统采购技术规范125电线和电缆技术规范,四、高速列车用机车车辆用电缆技术性能,3.铁路机车车辆电线电缆特殊性能 薄绝缘、高机械性能 有些产品绝缘厚度很薄而且抗张强度要求很高,如国标中WDZ-DCYJ/B-125、WDZ-DCYJ/B-150 规定抗张强度30Mpa.耐矿物油(IRM902号油)-有些产品考核耐油后抗张强度和伸长率的变化率;-有些产品考核耐油后耐电压试验.耐燃料油(IRM903号油)-有些产品考核耐油后抗张强度和伸长率的变化率;-有些产品考核耐油后耐电压试验.耐酸(浸1当量浓度乙二酸)-有些产品考核耐酸后耐电压试验.耐碱(浸1当量浓度氢氧化钠)-有些产品考核耐酸后耐电压试验.,四、高速列车用机车车辆用电缆技术性能,耐臭氧-有些产品考核耐臭氧后不开裂.耐低温(-40)-考核耐低温卷扰后不开裂.阻燃性能-有些产品仅仅考核单根燃烧试验;-有些产品考核耐油后成束燃烧试验;-有些产品考核不经过处理的成束燃烧试验.低烟特性 要求透光率60%无卤特性 pH值 4.3 电导率 10 S/mm 耐直流电压(耐湿热试验)在85含NaCl为3%的水溶液中,300V/240h,样品不击穿.,四、高速列车用机车车辆用电缆技术性能,GE公司铁路机车车辆用电线的特殊性能 耐高温性 空气箱热老化后（170，168h）抗张强度和断裂伸长率保留率 50%150下空气中绝缘电阻 耐热试验（170，168h）后 耐压试验（AC 6kV,5min）25水中绝缘电阻常数 热收缩试验（170，168h）绝缘收缩量 耐压试验（AC 6kV,5min）温度循环试验 90/2h，-18/2h为一个循环，共250个循环后试样不开裂,五、GB/T5013标准更新对行业的影响,1.正确认识新老标准的差异 标准代码的差异 大家注意到老版标准用“GB”表示，而新版标准用“GB/T”表示。对于生产企业来讲，所有的合格证、工艺和技术文件等都应该进行修改，特别要注意产品合格证上的代码，往往这些细节问题会在市场上由技术、工商等监督部门进行质量抽查活动中带来一定的麻烦。绝缘材料变化的差异 GB/T5013.4-2008标准中所有型号产品所使用的绝缘材料都采用IE4型橡皮混合物，即乙丙橡胶混合物或相当材料绝缘，替代了GB5013.4-1997标准中规定的IE1型绝缘，即普通橡皮化合物绝缘。,五、GB/T5013标准更新对行业的影响,变化前后绝缘材料性能指标比较 材料名称 IE1 IE4 老化前抗张强度 5.0 N/mm2 5.0 N/mm2老化前断裂伸长率 250%200%空气箱老化条件 802，168h 1002，168h老化后抗张强度 4.2 N/mm2 4.2 N/mm2老化后断裂伸长率 250%200%其抗张强度和伸长率变化率 不超出25%不超出25%氧弹老化条件 701，96h/老化后抗张强度 4.2 N/mm2/老化后断裂伸长率 250%/其抗张强度和伸长率变化率 不超出25%/空气弹老化条件/1272，40h其抗张强度和伸长率变化率/不超出30%耐臭氧试验/252，24h臭氧浓度 0.0250.030%,不开裂,五、GB/T5013标准更新对行业的影响,产品结构的差异 新标准中绝大部分产品规格的外形尺寸都变小了,这就提醒我们生产企业应该研究生产工艺,降低原材料成本和生产成本.产品表面标识的差异 产地标志和电缆识别和标志的连续性的差异,五、GB/T5013标准更新对行业的影响,五、GB/T5013标准更新对行业的影响,试验条件变化的差异 要研究试验条件的变化对产品性能的影响,例如软结构的曲扰试验条件发生变化了,我们应该仔细研究旧工艺文件规定的产品结构是不是能满足新标准试验要求等等.2.如何适应标准的变化,降低原材料成本 对现有生产设备要进行改造，以适应IE4材料（乙丙橡胶混合物）的硫化要求 积极参与IE4材料（乙丙橡胶混合物）或相当材料绝缘的配方研究 在标准中对IE4型绝缘的定义为：乙丙橡胶混合物或其它相当的合成弹性体绝缘材料。因此除了采用乙丙橡胶混合物外，我们应尽快开发“其它相当的合成弹性体绝缘材料”，但它的性能必须满足乙丙橡胶混合物的性能，即除了满足空气箱老化外，还应满足空气弹老化、热延伸和耐臭氧试验，以降低原材料成本。,五、GB/T5013标准更新对行业的影响,根据新材料的要求，加快工艺文件的更新 无论从技术上还是从管理体系上，都必须对原有的技术文件进行更新，适应新标准的要求。3.为行业产品质量的提高多作贡献 新、老标准更替后，对产品质量控制和监督带来的影响 由于在新、老标准中绝缘材料变化后，对应的产品型号没有改变，所以仅仅从标签或表面标识上很难区分；注意新、老标准交替同时允许存在的时间要求，以便应对监督部门的质量检查 鉴别新标准中IE4绝缘电缆的最快、最经济的方法 总之，在当前市场竞争激烈的形势下，如何保证新版标准的执行实施，有待我们大家共同努力。,六、关注中压交联电缆寿命的问题,1.为什么要关注中压交联电缆的寿命2.目前中压交联电缆的质量问题 目前质量状况 从工商、技术监督部门和用户等随机抽样检测结果看，质量状况令人担忧 不合格的项目有：导体电阻不合格 导体和屏蔽层电阻率不合格，甚至用非交联型材料 绝缘厚度不合格 屏蔽铜带厚度不合格,六、关注中压交联电缆寿命的问题,隔离套（内护套）厚度不合格，有些甚至有破损，没有起到隔离作用（防止电化学反应）钢带厚度偏薄 护套失重不合格 绝缘进行物理性能不合格，甚至有些产品热延伸都不合格 局部放电性能不合格等等。有准备的样品合格率也不高（某电网公司连续四年入围供应商工厂抽样检测结果）纵坐标为合格率横坐标括号内为电缆的根数,六、关注中压交联电缆寿命的问题,使用一年后绝缘内部树枝成长状况,六、关注中压交联电缆寿命的问题,3.产生这些质量问题的原因 低价恶性竞争，导致产品质量越做越差;生产企业比较分散，生产装备水平参差不齐;原材料生产企业众多，规模性企业太少，不利于质量控制;电缆生产企业缺乏原材料进厂控制意识;缺乏各类技术人员，技术人员专业素质不高；线检测手段不其全；产品质量意识淡薄。4.加强控制产品质量意识，提高电缆使用寿命 严格按国家标准要求进行组织生产,六、关注中压交联电缆寿命的问题,开发新产品，提高产品使用寿命 采用抗水树绝缘材料生产抗水树电缆 为什么要开发抗水树电力电缆？背景：研究表明35kV及以下中压XLPE绝缘电力电缆由于外界因素如外力、水分侵入形成水树等导致运行击穿故障数量约站电力电缆运行故障的90%以上。自上世纪中叶，国内外高分子聚合物领域专家、学者就开始研制抗水树XLPE电力电缆绝缘材料，旨在提高XLPE绝缘电力电缆的 老化击穿性能，减少电缆本体运行故障率，有效提高供电可靠性。XLPE电缆绝缘中水树产生的机理 XLPE绝缘电力电缆本体在制造过程中不可避免地存在微观制造质量缺陷，如微孔、杂质及电力电缆在运输、敷设、安装和运行过程中诸如主绝缘和外护套机械应力损伤、终端和中间接头安装质量,六、关注中压交联电缆寿命的问题,现场施工环境条件和员工技术素质控制等不利因素，随着水分缓慢浸入（吸附、扩散和迁移），XLPE电缆介质在电场、水分和杂质等绝缘缺陷的协同作用下，逐步产生树枝早期劣化。当树枝状劣化贯穿介质或转换成电树枝，将导致电力电缆线路的电缆本体发生击穿。中压交联电缆抗水树试验方法 DL/T1070-2007中压交联电缆抗水树性能鉴定试验方法和要求 ICEAS-94-649-2004额定电压5kV46kV铜丝屏蔽电缆 AEIC CS8-2000额定电压5kV46kV挤包绝缘屏蔽型电力电缆 技术规范 目前国内开展抗水树电缆的进展状况 仅仅是少数企业开展了样品的研制工作，也进行了部分抗水树的鉴定试验。但用户还没有批量使用。,六、关注中压交联电缆寿命的问题,推广抗水树电缆的所面临的困难 价格较高，在当今低价中标的思维下，很难推广；试验周期长：按标准规定要对导体屏蔽与绝缘的组合、绝缘与绝缘屏蔽的组合分别进行鉴定试验，前者要360天，后者要120天。如果生产设备不变，更换原材料还要进行180天的制造工艺的鉴定试验。鉴定试验周期长不适应快速鉴别真伪抗水树电缆，给不法经销者有机可乘，真正的抗水树电缆很难打开市场。采用防水结构生产防水电缆 如果不用抗水树绝缘材料，为了减小产生水树的几率，最有效的方法是不让水分侵入电缆内部，一般采用防水结构的电缆。防水层一般有金属防水层如铅包、皱纹铝包和皱纹钢管等，但成本高，在陆地上一般不使用，经常作为海底电缆的护层。目前大多采用综合防水层，在GB/T12706-2002标准中也提到的挡潮层聚乙烯护套，或铝塑复合综合护层，都具有防水功能。综合防水护层电力电缆最大的优点是成本低，防水性能好，产品质量利于控制和监督。,六、关注中压交联电缆寿命的问题,综合护层电缆结构图,六、关注中压交联电缆寿命的问题,采用阻水结构生产阻水电缆 防水电缆与阻水电缆的区别 防水电缆是阻止水进入电缆结构的内部，是在电缆的护层上采用具有防水功能的结构和材料。阻水电缆是考核允许水进入到电缆的内部，但在规定的条件下不允许渗透到规定的长度。阻水电缆分为导体阻水和缆芯阻水。阻水电缆结构 导体阻水结构：一般是在绞合导体单丝之间在单丝绞合过程中加入阻水粉或阻水纱。当导体进水时，阻水粉或纱遇水膨胀，阻止水渗透。当然实心导体阻水性能最好。缆芯阻水结构：单芯电缆比较方便，在铜屏蔽外绕包一层或多层阻水带，然后挤外护套，当外护套损伤进水后，阻水带遇水膨胀，由于阻水带内外表面都是圆柱体，当阻水带膨胀后，很快形成阻水段，阻止了水的进一步渗透。对于三芯电缆，要做到缆芯整体阻水相当困难，因为三芯的缆芯中间隙较大，而且不规则，即使用阻水带全部填满，阻水效果也不好，建议每个线芯 按单芯阻水结构生产，然后再成缆。,六、关注中压交联电缆寿命的问题,阻水试验方法,谢谢大家！,