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低溫環境下電纜敷設施工和選型的探討

發布日期： 2022-03-01 14:40:41 閱讀量： 335 作者： 宏亮電纜

電纜產品標準中通常不規定電纜的最低使用溫度，現有的電纜設計和施工規范中對電纜的最低使用溫度、最低敷設溫度和施工要求方面的規定也不多，特別是針對寒區使用的要求更少。我國地域廣闊，西部高寒地區、北方嚴寒地區的冬季溫度低、時間長，長期以來存在著在低溫下敷設施工和使用中出現電纜開裂的問題。

本文模擬電纜敷設狀況,進行電纜低溫動態和靜態彎曲試驗,對低溫環境下電纜的選型和敷設提出建議。

1.低溫地區電纜在使用中常遇到的幾個問題

(1)選型方面：不同絕緣和護套材料電纜的最低使用溫度不明確。

(2)施工方面：電纜的最低敷設溫度、靜態和動態彎曲半徑的詳細要求不明確。

(3)存貯和運輸方面：電纜在低溫下存貯和運輸過程中對環境的要求不明確。

2.電纜產品標準和施工規范中對電纜低溫下使用的規定

2.1、電纜產品標準的規定

在電纜產品標準中幾乎都未規定最低使用溫度，對最低敷設溫度也很少做出規定，通常只規定了最小彎曲半徑，這給低溫地區電纜的選型、使用和敷設帶來了不少問題。幾種常用電纜標準中的規定如下:

(1)GB/T 12706-2008 《額定電壓1kV到35kV擠包絕緣電力電纜及附件》中規定了允許彎曲半徑、護套的低溫性能試驗，未明確電纜的最低使用溫度和敷設溫度。

(2)GB/T 9330-2008 《塑料絕緣控制電纜》規定了絕緣和護套的低溫彎曲、拉伸和沖擊性能要求，規定了電纜敷設溫度不低于0℃，無鎧裝電纜允許彎曲半徑不小于電纜直徑的6倍，有鎧裝或屏蔽結構的電纜不小于電纜直徑的12倍，有屏蔽結構的軟電纜不小于電纜直徑的6倍，未規定電纜的最低使用溫度。

(3)GB/T 5023-2008 《額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜》規定了低溫彈性和沖擊試驗，包括絕緣和護套的低溫彎曲、低溫拉伸、成品電纜的低溫沖擊試驗，未明確電纜的最低使用溫度和敷設溫度以及電纜的允許彎曲半徑。此類電纜為強制性認證產品（CCC認證）。

2.2、工程設計和施工規范的規定

(1)GB 50168-2006《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范》中對電纜敷設的主要規定有：

a）塑料絕緣電纜的最小彎曲半徑：無鎧裝，多芯電纜為15D，單芯為20D；有鎧裝，多芯為12D，單芯為15D。（D為電纜直徑）

b）電纜最低敷設溫度：塑料絕緣電力電纜為0℃，耐寒護套控制電纜為-20℃，聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套為-10℃。當施工現場的溫度低于上述規定溫度時,應躲開寒冷期敷設,或采取加熱法。加熱法有兩種：一種是將電纜在室內環境下，用提高周圍空氣溫度的方法加熱，然后再到室外低溫環境去敷設。當加熱電纜的環境溫度為5～10℃時，需加熱處理72h，為25℃時需加熱處理24～36h。另一種是用電流通過電纜導體的方法加熱，加熱后電纜表面的溫度不得低于5℃。加熱處理后的電纜應盡快敷設，敷設前放置的時間一般不超過1h。

(2)GB50217-2007《電力工程電纜設計規范》（第3.4條電纜絕緣類型）規定低溫-15℃以下環境，應選用交聯聚乙烯、聚乙烯、耐寒橡皮絕緣電纜，不宜用聚氯乙烯絕緣電纜。（第3.5條電纜護套類型）規定在-15℃以下低溫環境應選用聚乙烯外護層，在-15℃以上環境中可選用聚氯乙烯外護層。

3電纜敷設施工實例及低溫試驗

3.1敷設施工典型實例

例1：山西省，VV、VV22、YJV、YJV22、KVV22、KVVP等常用型號電纜（型號說明見表1）于露天存放，夜間最低氣溫為-10℃～-18℃，日間最高氣溫為-12℃～-5℃。因工程急需，電纜放置于室外，又無加熱條件，電纜敷設后護套多處開裂，個別彎曲處5天后出現護套開裂。

例2：東北地區，YJV、YJV22、KVVP等常用型號電纜，在-20℃～-10℃下轉運過程中受力后個別點護套開裂，電纜在敷設前未采取加熱措施，敷設施工過程中護套多處開裂。

例3：江蘇南部，氣溫-5℃～0℃，BV、YJV等常用型號電纜，成圈搬運時摔裂，敷設施工過程中護套多處開裂。

3.2電纜低溫試驗

為模擬電纜低溫使用和敷設施工情況，進行了電纜低溫靜態和動態彎曲及摔裂試驗。

(1)低溫動態彎曲試驗指低溫下，電纜按一定彎曲半徑彎曲，觀察電纜是否開裂。常用電纜的低溫動態彎曲試驗結果如表1示。

表1電纜低溫動態彎曲試驗結果

電纜類型	電纜型號	彎曲半徑	溫度/℃	絕緣開裂情況	護套開裂情況
電力電纜	VV	10D	-20	無	無
電力電纜	YJV22	10D	-20	無	無
電力電纜	YJY23	10D	-40	無	無
電力電纜	YJY23	10D	-45	無	開裂
控制電纜	KVVP	10D	-20	無	無
控制電纜	KVVP22	10D	-20	無	無
絕緣電纜	BV	10D	-20	無	—

注：1.試驗的方法為在試驗溫度下保持6h，彎曲半徑為10D時動態正反彎曲各一次，觀察結果，D為電纜外徑，以下相同。

2.電纜型號：前綴K為控制電纜，B為布電線類電纜，V、Y、YJ分別為聚氯乙烯（PVC），聚乙烯（PE）和交聯聚乙烯（XLPE）絕緣和護套；P為屏蔽結構；后綴的數字22、23分別表示鋼帶鎧裝PVC或PE護套。

(2)低溫靜態彎曲試驗指電纜彎曲后，在低溫下保持一定時間，觀察電纜是

否開裂。常用電纜的低溫靜態彎曲試驗結果如表2示。

表2電纜低溫靜態彎曲試驗結果

電纜類型	電纜型號	彎曲半徑	溫度/℃	絕緣開裂情況	護套開裂情況
電力電纜	VV	10D	-40	無	無
電力電纜	YJV22	10D	-40	無	無
電力電纜	YJY23	10D	-40	無	無
控制電纜	KVVP	10D	-40	無	無
控制電纜	KVVP22	10D	-40	無	無
絕緣電纜	BV	10D	-40	無	—

注：試驗的方法為將低溫動態彎曲試驗后，未開裂的試樣再降溫到靜態彎曲試驗溫度，在彎曲狀態下保持6h后觀察結果。?

(3)低溫摔裂試驗是模擬電纜在施工放線時，電纜從人肩部摔落到地面與地面發生撞擊后的開裂情況。常用電纜的低溫摔裂試驗結果如表3示。

表3電纜低溫摔裂試驗結果

電纜型號	試驗溫度/℃	彎曲半徑	試驗方式	絕緣開裂情況	護套開裂情況
VV	-10	10D	①	無	開裂
YJV22	-10	10D	①	無	開裂
YJY23	-20	10D	①	無	無
YJY23	-40	10D	①	無	開裂
KVVP	-10	10D	①	無	開裂
KVVP22	-10	10D	①	無	開裂
BV	0	以100m成圈	②	無	—
BV	-5	以100m成圈	②	開裂	—

注：試驗方法為在試驗溫度下放置6h，取出后在15s內完成地面摔裂試驗。?????

試驗①為單根電纜從1.5m高度以自由落體向地面摔打3次，單根試驗分直線放置和彎曲放置兩種方式，彎曲放置電纜的摔打部位為彎曲處，兩種方式的試驗結果無明顯差別。?????

試驗②電纜成圈放置，從1m高度以自由落體向地面摔打3次。

3.3敷設實例和低溫試驗分析

(1)電纜的低溫靜態彎曲試驗表明，即便普通的PVC絕緣和護套電纜在-40℃的低溫下也未開裂，說明電纜并非冬季氣溫低而凍裂的。

(2)電纜低溫動態彎曲時，普通的PVC護套電纜在-20℃、PE護套電纜-40℃下未開裂，說明電纜未局部受力和損傷時，在正常敷設溫度下的動態彎曲不會導致電纜開裂。

(3)在低于正常敷設溫度施工時，若電纜局部受到沖擊力，如碰撞、在地面摔打時則很容易出現絕緣和護套開裂，特別是PVC絕緣和護套電纜。

4電纜選型和敷設施工的建議

4.1電纜選型和使用建議

(1)普通PVC護套電纜適合在-15℃以上地區使用，要求在0℃以上敷設施工，絕緣可采用PVC、PE、XLPE等。

(2)電纜若在-30℃以上地區使用，護套建議采用PE，也可選用耐寒型PVC護套或丁腈復合護套，在-10℃以上敷設施工，絕緣可采用PE、XLPE等。

(3)電纜在-30℃以下地區使用，護套建議采用PE，在-20℃以上敷設施工，絕緣可采用PE、XLPE等。

4.2敷設施工注意事項

(1)普通的PVC絕緣和護套電纜，施工溫度需在0℃以上。

(2)耐寒PVC護套或丁腈復合護套電纜，施工溫度需在-10℃以上。

(3)PE、XLPE絕緣PE護套電纜，施工溫度需在-20℃以上。

(4)特殊情況電纜需在低于正常溫度敷設施工時，要求在加熱處理后1h內敷設完畢。

(5)低溫敷設施工時，在電纜彎曲半徑較小、斜坡等容易受力處應采取一定的措施，避免電纜因受力出現開裂。

(6)低溫存貯和運輸時，應避免碰撞、地面摔打等外力沖擊。

5.結束語

本文分析了電纜產品標準、工程設計規范和施工規范中對電纜最低使用溫度和敷設施工方面的規定，并模擬電纜敷設情況，進行了電纜低溫動態和靜態彎曲以及摔裂試驗，對低溫下電纜選型和敷設施工提出了建議。

因電纜樣品、試驗條件所限，還有待進一步試驗和探討不同材料、結構電纜的最低使用溫度、最低敷設溫度，為電纜的合理使用和施工提供工程參數。

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