目前國內已有多條銷(xiāo)售線(xiàn)能銷(xiāo)售110KV及以上的超高壓交聯(lián)電纜，各廠(chǎng)的金屬套結構不全類(lèi)同。不同金屬套各有其特征，用戶(hù)先須對金屬套的性能要有一個(gè)全面的認識和了解，按各自的條件進(jìn)行選擇。仁者見(jiàn)仁、智者見(jiàn)智，本文對各種類(lèi)型金屬套的性能和特征作個(gè)闡述。此文僅起一個(gè)拋磚引玉的作用，希各供電系統能介紹使用不同金屬套電纜的經(jīng)驗，使制造部門(mén)了解用戶(hù)觀(guān)點(diǎn)與需求。
1.金屬套的種類(lèi) 
    金屬套有二大功能：(1)隔水作用：防止XLPEJ緣接觸到水分產(chǎn)生水樹(shù)技，金屬套是電纜的徑向防水層；(2)能承受零序短路電流熱穩定性好。按銷(xiāo)售工藝可分為三大類(lèi)：擠包無(wú)縫金屬套、縱向焊縫金屬套和綜合護套等。采用的材料又有鉛、鋁、銅和不銹鋼等。金屬套的品種、制造、結構和特征如下：
    金屬套品種                                                   制造和結構                                                                 特征
    無(wú)縫鉛套                                        由連續壓鉛機擠包無(wú)縫連續鉛套                     鉛的化學(xué)性能穩定，耐腐蝕。
    無(wú)縫波紋鉛套                           由連續或非連續壓鋁機擠包鋁套及軋波紋         電纜重量輕，鋁的化學(xué)性能較活潑，外護套損壞后鋁套易穿孔，外徑較大。
    焊縫波紋鋁套                                    鋁板卷包用焊機焊接后再軋                          同上，但有縱向焊縫。
    焊縫波紋銅套                                  銅板卷包用焊機焊接后再軋紋                       有縱向焊縫，外徑較大。
    焊縫波紋不銹鋼                          不銹鋼板卷包用焊機焊接后再軋紋                    有縱向焊縫，熱穩定容量比波縱銅套低，外徑較大。
    綜合護套                                   鋁箔PE復合膜縱向搭蓋卷包熱風(fēng)焊接                  電纜重量輕，鋁箔作防水層，用銅絲屏蔽滿(mǎn)足熱穩定。
    以上6種金屬套都有良好的徑向防水層，但內在質(zhì)量、應用特性和制造成本各不相同。目前國內除波紋銅套和不銹鋼套外都有銷(xiāo)售，對國內銷(xiāo)售的4類(lèi)品種性能闡述如下。
 2.鋁套
    目前國內能制造鉛套交聯(lián)電纜的大廠(chǎng)都有以連續壓鉛機銷(xiāo)售鉛套的能力。鉛套交聯(lián)電纜內部結構緊密，縱向防水性能好，鉛的化學(xué)穩定性耐腐性好，缺點(diǎn)是重量重。
    鉛合金的熔化溫度約300℃，壓鉛機的模座擠出溫度260℃。在螺桿連續壓鉛機上制造的鉛套是一個(gè)無(wú)夾灰、無(wú)縫、內壁光滑的連續鉛管。鉛的蠕變性能好，結構尺寸設計時(shí)無(wú)須在鉛套與線(xiàn)芯之間留有間隙，交聯(lián)J緣膨脹時(shí)能撐大鉛套而J緣表面仍然平整光滑。由于交聯(lián)J緣的膨脹系數比金屬大約一個(gè)數量J，因此各類(lèi)波紋金屬套內須留有足夠的膨脹間隙。如無(wú)間隙或間隙不夠大，在J緣膨脹后會(huì )在J緣表面留下波紋的凹痕，這會(huì )影響電纜的電氣性能。在型式試驗中經(jīng)過(guò)20個(gè)熱循環(huán)后，如電纜芯表面呈波紋狀，電纜的沖擊裕度不高。由于鉛套內壁無(wú)需設計間隙，結構較緊密。因此鉛套交聯(lián)電線(xiàn)的縱向防水性能比任何一種波紋金屬套電纜都好。
    鉛的電阻系數是鋁的7.8倍，鉛套要滿(mǎn)足技術(shù)條件中的短路熱穩定要求，鉛套的截面須比鋁套的大得多。各供電系統采用短路熱穩定指標都比實(shí)際大了很多，主要是零序短路持續的時(shí)間太長(cháng)，而實(shí)際上僅幾個(gè)周波。這指標是系統定的，對電纜技術(shù)人員來(lái)說(shuō)無(wú)權變更。上海在220KV工程中要求50KA 2秒，采用鉛套電纜時(shí)要在鉛套下加銅絲屏蔽，選用波紋鋁套要加厚。在85年的引進(jìn)中，曾有一工程將國外加厚的波紋鋁套充油電纜與國產(chǎn)鉛套充油電纜(沒(méi)有銅絲屏蔽)對接，國外制造廠(chǎng)說(shuō)：“如果發(fā)生短路時(shí)鉛套電纜的鉛套會(huì )熔化了”，實(shí)際上自七十年代以來(lái)的國產(chǎn)超高壓鉛套充油電纜和近年采用鉛套交聯(lián)電纜都沒(méi)有發(fā)生過(guò)鉛套熔化的故障。主要是目前系統的短路容量沒(méi)有這么大，短路持續時(shí)間不可能達到2秒?，F各大供電系統都己編制了“電網(wǎng)若干技術(shù)原則的規定”，其中對110KV以上電力電纜的金屬套或金屬屏蔽層要求能承受單相短路電流的持續時(shí)間應不小于0.2秒(以上海電網(wǎng)為例)。如執行這項技術(shù)條件將使超高電纜的金屬套結構趨向合理，有利于降低電纜的造價(jià)。
    選擇用螺桿式連續壓鉛機銷(xiāo)售的鉛套，不存在因鉛套夾灰形成鉛套上有砂眼問(wèn)題。螺桿式壓鉛機從熔鉛爐底部取鉛擠包，鉛的氧化物和各種雜質(zhì)比重較鉛小得多，都會(huì )浮在熔融鉛液表面不可能擠包在電纜上。即使用水壓機式非連續壓鉛機也能銷(xiāo)售質(zhì)量?jì)?yōu)良的鉛套，關(guān)鍵是銷(xiāo)售工藝。上海電力系統中有數百公里單芯鉛套充油電纜，其中大部份是在上海銷(xiāo)售，用水壓機式非連續壓鉛機銷(xiāo)售的鉛套占很大比例，這些電纜在20多年
    運行中沒(méi)有發(fā)生過(guò)鉛套漏油的故障。產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵在于工藝管理和工廠(chǎng)裝備。鉛套的徑向阻水功能與鋁套相比不僅毫不遜色，且能勝于鋁套。
    同規格超高壓鉛套電纜比鋁套電纜重得多，一般說(shuō)要重60%至90%。當前超高壓電纜的敷設已不再是人背肩扛的施工方式了。敷設中要嚴格控制電纜的側壓力，只有采用卷楊機加履帶輸送機方法施工才能掌握敷設張力和控制好電纜側壓力。當采用敷設機械施工時(shí)，鉛套和鋁套的重量之差異已無(wú)足輕重。在施工中要因地制宜設計一些機具籍以減輕勞動(dòng)強度，在施工中克服了一些困難，在日后運行中能得到放心運行回報。W一運行中外護套破損后由于鉛套耐腐蝕，金屬套不會(huì )很快穿孔造成進(jìn)水。鉛套交聯(lián)電纜的敷設時(shí)比鋁套交聯(lián)電纜柔軟，鉛套電纜在接頭作業(yè)中可直接搪鉛比較方便。
    鉛的比重為11.34是鋁的4.2倍，鉛套原材料的成本要比鋁套大的多。以110KV 1×630平方毫米電線(xiàn)為例作一對比：鉛套厚度為4mm，鋁套為2mm；在每米鉛套電纜中，鉛的重量是鋁套電纜中鋁重量的7.5倍。按99年同期的市場(chǎng)價(jià)格計算，鉛的原料每噸價(jià)格雖是鋁的34％，而鉛鉗套內鉛原料成本價(jià)是鋁的2.5倍。如技術(shù)條件中對短路持續時(shí)間提了過(guò)長(cháng)的要求時(shí)，在設計鉛套的熱穩定中要增加銅絲屏蔽，會(huì )使兩種金屬套的原料成本相差更大。在招標競爭中，如銷(xiāo)售鉛套交聯(lián)電纜的制造廠(chǎng)以鋁套交聯(lián)電纜相同單價(jià)或略高的價(jià)格參予與鋁套交聯(lián)電纜競爭，對用戶(hù)來(lái)說(shuō)是合算的。
    鉛套交聯(lián)電纜是不會(huì )被鋁套交聯(lián)電纜所取代。在陸上電纜中各有特征及利弊，在直埋及排管敷設中宜優(yōu)先考慮選擇鉛套電纜。海底高壓交聯(lián)電纜須采用鉛套，海纜錨損等外力破壞機率非常高，一旦護層損傷后又難以修理。鋁套海底電纜如受外力破壞后，主J緣及金屬套尚完好，但鋁護層在海水中很快會(huì )穿孔，必然會(huì )降低使用壽命。這是海纜不采用鋁套的原因。
3．無(wú)縫波紋鋁套
    波紋鋁套交聯(lián)電纜大的優(yōu)點(diǎn)是重量輕和短路熱穩定容量大。在短路電流持續時(shí)間稍長(cháng)的系統中，一般標準厚度鋁套即能滿(mǎn)足要求，如計算中熱穩定不夠時(shí)可將鋁套少加厚一些就能滿(mǎn)足技術(shù)要求，無(wú)需采用增加銅絲屏蔽，比鉛套簡(jiǎn)單。用壓鋁機擠包的鋁套機械性能與密封性都很好。
    鋁套電纜重量比鉛套輕得多，在敷設中如何用人力搬、抬、扛、移電纜時(shí)要比鉛套電纜省力，很受敷設工人歡迎。
    波紋鋁套結構開(kāi)發(fā)于六七十年代，在當時(shí)的高壓電纜主要是充油電纜。充油電纜設計中采用波紋鋁套后有很多優(yōu)點(diǎn)：省略了鉛套的徑向加強帶；螺旋形波紋構成外油道使充油電纜的瞬態(tài)壓降明顯減小，在線(xiàn)路設計中能放長(cháng)供油段的長(cháng)度，可減少塞止接頭數量；當時(shí)的鋁價(jià)比目前價(jià)格低得多，與鉛銅價(jià)之比也便宜得多。因此在一些陸上充油電纜中以波紋鋁套取代了鉛套，在經(jīng)濟上及技術(shù)上都有很大好處。然而波紋鋁套交聯(lián)電纜的螺旋形波紋使電纜不具有縱向阻水功能，在電線(xiàn)設計中如果使其也能縱向阻水而減小了間隙會(huì )降低電氣性能，似乎得不償失。
    鋁在元素周期表中的原子序數是13，而鉛是82，鋁是化學(xué)性能很活潑的金屬。在運行中遇到外力破壞損傷了外護層或外護層在支架上被棱破了，鋁套很快會(huì )被腐蝕穿孔而造成進(jìn)水。
    鋁的熔點(diǎn)658℃，壓鋁機擠包時(shí)模座溫度約為500℃。相比鉛套的擠包溫度要高了很多，為此鋁套內應有銅絲編織玻璃絲帶或半導電阻水帶防止J緣屏蔽被燙傷。壓鋁機有連續壓制與非連續壓制二類(lèi)。不連續的在加鋁錠時(shí)要停頓一段時(shí)間，對交聯(lián)電纜芯不甚有利。新老鋁錠在壓鋁機內雖能結合成一體，在鋁套表面仍有接縫可見(jiàn)，但對鋁套抗位強度沒(méi)有影響。應該說(shuō)連續的比不連續的好。
    壓鋁機系是一準確設備造價(jià)很高，壓鋁套的銷(xiāo)售工序及工藝也較復雜，壓鋁機銷(xiāo)售鋁套的能耗和工耗較高，金屬套的銷(xiāo)售成本也就較高了。
    電纜允許承受的側壓力與J緣品種有關(guān)，不以金屬套種類(lèi)而定。國外一些權威性手冊上推薦的數據如下表所示。波紋鋁管的抗壓強度雖比鉛管高，但電纜在敷設時(shí)的張力是在導體線(xiàn)芯上，在彎曲處的側壓力由導體向J緣、金屬套及護層傳遞，由轉角滑輪承受推力。其中易受機械力影響的是J緣，以J緣承受力來(lái)決定電纜承受的側壓力是合理的。
    電纜種類(lèi) 允許側壓力(N/m) 
    油紙J緣電纜
    擠包J緣電纜 3000
    3000 
    鋁套電纜在安裝中有喜有憂(yōu)。重量輕是敷設工人受歡迎之點(diǎn)，但其柔軟性不如鉛套。自電纜盤(pán)上放下的鋁套高壓交聯(lián)電纜外端須用校直機整直了才能牽引。在敷設過(guò)程中為控制電線(xiàn)的側壓力及牽引力，現都用卷?yè)P機加屜帶輸送機方法施工，因此端部的牽引力不大，在電纜經(jīng)過(guò)彎曲處后鋁套電纜不易自行變直，在轉彎處不如鉛套電纜順暢。在安裝各類(lèi)附件中，鋁套上不能直接搪鉛，先要在鋁的表面鍍鋅錫合金及搪底鉛后才能搪鉛。搪底鉛操作對人員的工藝水平要求較高，少有瑕疵會(huì )造成電纜進(jìn)水。在大型工程中要鋸線(xiàn)封端和安裝牽引端的工作量不少，尤其在排管中敷設。鋁套電纜不被接頭工人所歡迎。
4．焊縫波紋鋁露
    焊縫鋁套由鋁板卷包后用氬弧焊機焊成形。氬弧焊機的造價(jià)不能與昂貴的壓鋁機相比，設備價(jià)低后還貸成本及折舊費等進(jìn)入產(chǎn)品成本也就少了。且焊縫鋁套銷(xiāo)售工耗與能耗都比無(wú)縫鋁套低。焊縫鋁套銷(xiāo)售成本低是它大的特點(diǎn)。
    鋁的熔點(diǎn)658℃，鋁的熔融加工溫度約700一750℃，電弧的溫度就更高了。在焊接過(guò)程中，在焊縫二側的鋁扳受熱后會(huì )引起鋁的金相結構變化，使鋁套的機械性能在圓周上不均勻。在敷設牽引中受力后會(huì )產(chǎn)生集中變形。實(shí)際工程中曾發(fā)生過(guò)此現象。在某地工程中敷設雙回110KV XLPE電纜，一回是無(wú)縫鋁套，另一回路是焊縫鋁套，使用同樣的施工方式，無(wú)縫的圓整良好，有縫的鋁套變了形呈橢圓狀，這反映了二種電纜內在質(zhì)量有差異。敷設中電纜變形與控制側壓力有關(guān)，敷設前分段計算張力及側壓力并采用適當措施，電線(xiàn)是不會(huì )變形的。
    支聯(lián)電纜因原料的膨脹系數相差甚大，使其熱機械性能變得很復雜。焊縫處700℃左右高溫，焊縫對側的鋁套處于很低的溫度。使交聯(lián)J緣承受一次不均勻加熱的過(guò)程。電纜在運行中是由里熱到外，壓鋁套或壓鉛套時(shí)是由外熱到里，全是一個(gè)均勻對稱(chēng)受熱過(guò)程。焊縫鋁套在銷(xiāo)售過(guò)程中的不均勻受熱過(guò)程使電纜內的熱機械性變得更為復雜。焊縫鋁套只能采用單面平焊，這在焊接工藝中是單薄的焊接方式，在標準中以軟鋁抗拉強度的90％(54MP2)來(lái)考核焊縫強度。
    焊縫鋁套設計時(shí)常以減少間隙來(lái)達到電纜能縱向阻水的目的，正如前述，這會(huì )降低沖擊裕度，得不償失。做縱向阻水試驗時(shí)除了滿(mǎn)足在5分鐘內注滿(mǎn)水外，在注水過(guò)程中還應模擬實(shí)際工況。電纜如安裝在浸滿(mǎn)水的電纜溝或工井內發(fā)生擊穿時(shí)，金屬套上會(huì )形成一個(gè)敝開(kāi)的洞，水立刻向二側滲透，不會(huì )讓水膨脹帶有一個(gè)初膨脹的過(guò)程。此外，間隙過(guò)小也會(huì )造成附件安裝時(shí)剝除鋁套的困難，不被接頭工人所歡迎。
    焊縫鋁套與無(wú)縫鋁套相比除了有鋁套的共性外，尚有其特性。焊縫鋁套是一種有效的徑向防水層，但其內在質(zhì)量與無(wú)縫鋁套不同且銷(xiāo)售的成本不同，在價(jià)格上應有差異。一般說(shuō)二者之間的價(jià)差可達到二位數的百分數，具體價(jià)差在引進(jìn)市場(chǎng)競爭機制中能找到合理價(jià)位。
5．波紋的波形
    鋁套的波紋形狀與工藝問(wèn)題在國內設有專(zhuān)題研究過(guò)，在新制訂的標準中也沒(méi)有規定，各廠(chǎng)之間的差異不小。這幾年引進(jìn)了不少各國銷(xiāo)售的波紋鋁套交聯(lián)電纜。其外觀(guān)、波形、波長(cháng)及波幅等參數及其與電纜芯外徑之關(guān)系是可供參考及借鑒。對此作一番調研后可作為制訂用戶(hù)標準或招標技術(shù)文件的依據。此外，允許彎曲半徑及側壓力也有類(lèi)似問(wèn)題。
    波形在交聯(lián)電纜中普遍采用螺旋形波紋，其缺點(diǎn)是無(wú)阻水性能。圓環(huán)形(又稱(chēng)竹節形)波紋對交聯(lián)電纜而吉比螺旋形更合適些，較易阻止水份縱向滲透。
    在鋁套的波紋形狀沒(méi)有定型之前，應采用檢測鋁套的縱向抗拉強度來(lái)監視軋紋的質(zhì)量。
6．綜合護套
    綜合護套交聯(lián)電纜具有重量輕尺寸小和造價(jià)低的特點(diǎn)，可在零序短路容量不大的系統中使用；在短路容量大的系統內需加銅絲屏蔽，在造價(jià)上的優(yōu)勢少有遜色。國產(chǎn)的綜合護套110KV交聯(lián)電線(xiàn)早用于杭州，自92年以來(lái)運行記錄良好。上海在地鐵一期工程中引進(jìn)德國的這類(lèi)電纜用于直埋及排管的線(xiàn)路中，德國產(chǎn)品的阻水層采用水膨脹粉，不用阻水帶。
    綜合護套的金屬箔作徑向阻水是有效的阻水層。其抗外力破壞及外護套穿孔后的耐腐蝕作用是脆弱的。綜合護套用于外力破壞機率較小的隧道及排管線(xiàn)路中有其造價(jià)低的優(yōu)勢。重量輕對水電站的高落差工程也有其特之處。
7.結論
    (1)各種金屬套各有其特點(diǎn)，都能用作超高壓交聯(lián)電纜的徑向阻水層，不同的金屬套各有其特點(diǎn)。各有其適用性。在選擇金屬套的結構時(shí)應按各自的使用條件、施工習慣和運行經(jīng)驗因地制宜的選用；
    (2)在不同的電纜結構和銷(xiāo)售工藝中，—般說(shuō)無(wú)縫金屬套比有縫的好，連續的比不連續的好；
    (3)電纜的內在質(zhì)量不同和銷(xiāo)售成本不同，在電纜的價(jià)格上應有明顯的差異；
    (4)電纜的質(zhì)量由導體、屏蔽、J緣、金屬套和外護層等各部件的綜合質(zhì)量而決定，金屬套的質(zhì)量?jì)H是其中一個(gè)部份。