MPP电缆保护管质量特性分析研究

杭州电力设备制造有限公司临安恒信成套电气制造分公司 张教练 国网杭州市临安区供电公司 吕 华

国网杭州供电公司 夏 衍 董 航

电力资源和有关电力产业发展的工程已经成为我国社会一项国民性事业，而电缆管的质量对于保护电缆的作用至关重要，对于维持整个与电力发展有关的产业都具有重要的作用，目前我国很多的电缆管道所使用材料仍然是传统的制作工艺，这给我国电缆的安全带来一定隐患。

1 当前高压电缆保护现状

1.1 保护城市中高压电缆的重要性

伴随着我国经济社会的快速发展，无论是农业、工业还是服务业对于电力资源的使用和依赖性都越来越强。有很多对科学技术依赖较强的产业对于电力资源的依赖已不可或缺，若高压电力产业发生停滞或遭到破坏，国家整个经济就要面对严峻考验。不仅如此，我国目前的国防产业及很多军事企业对于电力资源的依赖性也是越来越强。总之，小到一个家庭的居民用电，由于经济的发展推动科学技术的进步给居民生活带来巨大便利，使得居民家庭中的电器越来越多，倘若电力资源受到限制，那么人民生活水平将受到很大的限制；再到农业的发展，我国是一个农业大国，科技发展使农业机械化程度越来越高，这也就意味着农业发展对电力资源的依赖性越来越强，若电力资源的使用受限，那么农业对农作物的管理及收获一系列过程都会受到很大程度上的限制；工业发展也已成为我国经济和国民生产总值的重要组成部分，无论是轻工业还是重工业，电力资源对于这些工厂的限制远大于对农业的限制。宏观上说，若电力行业和产业受到威胁，很容易影响整个国家的通讯，进而影响到国家政治经济军事的安全问题。

1.2 影响当前我国电缆安全问题的因素

外力对于已经建成电缆的威胁。我国幅员辽阔，为保证电力资源能在每一个地区投入居民的使用及其他产业的发展中，因此电缆网基本上需遍布各个地方来满足产业以及居民用电。但由于我国地势并不统一，需要经过一些断层或是由于板块运动而造成的不稳定的地势地形地区，这些因素仅只是自然因素，还有很多原因是由于人为因素所造成的。如由于建设一些服务于人类社会的工程，比如地铁或城市交通道路、甚至是建筑在挖地基时，也可能会挖出地下掩埋的电缆管道，更严重的情况下可能会导致管道直接被挖破等因素，都可能会给已在地下掩埋好的电缆造成威胁[1]。无论是自然原因还是人为原因给地下电缆造成的威胁，在一定程度上都是可被人为减弱或杜绝的。

电缆保护工作中存在的问题。我国关于电缆保护的相关部门及社会上一些责任企业在进行电缆铺设工作中，由于具体施工人员对铺设管道的专业知识能力有所欠缺、或是不具备看懂图纸的能力，导致在进行电缆管道铺设的过程中，没有按图纸严格作业，进而导致地下管道网偏离原始计划，因此影响了施工部门在对电缆进行施工时的位置并影响到电缆管的质量；由于地势或是自然气候等原因使高压电缆在埋藏好之后，由于自然气候降水量等原因造成地下管道沉降，由于地区间的差异性，导致部分地区发生沉降而部分地区不发生沉降，在两块地区的交界处很容易造成高压电缆管道的断裂，更严重的可能会导致铺设电缆线的沟渠出现崩塌。如当对埋设高压电缆的顶管进行施工时和对沉井的下沉工作进行施工时，都可能会出现沉降状况，这种不良现象会影响电缆的稳定运行。

1.3 对电缆保护的已有政策

由于电力产业对于工业、农业乃至服务业发展的极端重要性，我国已成立了相关部门对地下埋藏的电缆管道进行专职化的检查和修复，近年来随着科技的发展和对于新材料的不断探索，国家和相关部门逐步把目光投向了研发更好、更高端的材料来制成电缆管道，以此来确保高压电缆工作的稳定性，延长高压电缆的工作寿命，确保高压电力工作能稳健发展。

2 MPP 材料对于电缆保护工作中的应用

2.1 通过控制原材料的方法

为提高电缆管道的安全性和使用稳定性，可使用最新的科学技术，对MPP 材料的质量进行更严格的检查，以及对其使用时的性能进行优化，从而提高其使用的质量，这样还可降低使用传统聚丙烯材料制成的电缆管道所经常会发生的如线路中断等现象，MPP 材料做成的电缆可很好的防止由于管材质量问题而导致的线路中断所影响电力使用的情况。MPP 材料相对于传统聚丙烯材料不仅在质量和使用寿命上具有优越性，其管材也具有不可否认的优势[2]。首先从原材料讲，MPP 管材所使用是提纯后的树脂，由于树脂在经提纯后使用的稳定性得到强化，而在做成管材过程中还要在树脂中加入一些聚烯烃、抗氧化剂及促使树脂稳定剂等化学物品，使树脂原有性能得到强化，且可增强其绝缘性、耐腐蚀性、抗冲击性等。这些优势仅只是MPP 管材在使用寿命上相对传统聚丙烯管材的优点，在地下电缆管道进行铺设时还具有一个其他管材不可比拟的优越性，即其重量非常轻便，在投入使用中后，即便埋设管道的地质上发生一些自然灾害如地震等，都可在这些情况下很好的保护电缆不受破坏。

MPP 材料作为一种新型材料在近年投入到越来越多的建设部门的工作，尤其是一些电力部门的运行过程中，所涉及到的MPP 材料的使用层面越来越多，目前其已在输入或输出高压为120千瓦左右的高压电缆中得到广泛使用，且相较传统电缆管道材料在使用过程中可得到更好的效果[3]。

2.2 对于环刚度进行合理的选择

环刚度是对MPP 材料作为电缆管道抗压能力的一个评判指标。环刚度的选择直接关系着MPP 材料在投入使用时对其使用寿命的预期，因此，想确保改性聚丙烯材料在投入地下电缆管道工程中的正常使用，就需对改性聚丙烯材料的环刚度进行特定范围内的选择。

合理的电缆管道环刚度可确保电缆管道埋入地下后，即便在使用过程中受到外力的影响，也不会由于环刚度不足的问题出现严重变形而导致破坏电缆的问题。但对电缆管道环刚度的选择并不是越高越好，倘若环刚度过高会增加电缆管道铺设过程中原材料成本，且伴随环刚度的增加电缆管道在运输过程中的成本也会增加，这样就会提高电缆管道建设的综合成本，如电缆管道环刚度低于建设电缆管道所需标准，当用改性聚丙烯材料所制作的电缆管道在受到压力的情况下很易导致变形，还可能会由于受压的面积和受压程度不同导致压屈失稳现象，影响电缆管材使用过程中的稳定性，还可能会给居住在电缆地下管道附近的居民带来安全问题。因此在进行电缆管道环刚度问题上，不仅需考虑到电缆管道未来可能遇到的受压大小问题，还需考虑到铺设的电缆管道附近环境可能对电缆管道质量和使用稳定性造成的问题。由于具体的环境不同，为确保电缆管道在建成后能在相当长的一段时间内稳定工作，对于电缆管道环刚度的要求也不同，因此需在通过对各种因素的综合考虑下，再来选定电缆管道的环刚度在某一特定区间浮动。

一般而言，由于铺设电缆管道地区的不同，环境较为适合电缆管道铺设的环境一般使用普通环刚度的材料，环刚度一般为25kPA 左右，倘若进行电缆管道铺设的具体环境较为恶劣或对该地区所进行预测的结果是未来可能受到压力较大，那么就可酌情选择使用加强型的防护材料，环刚度一般控制在33kPA 左右。为确保实际环境对于环刚度的要求在预测的区间浮动，因此在进行实地考察时要考虑到各种因素及未来可能发生的大概率事件，以此来确定电缆管道的环刚度，从而提高电缆管道在投入使用后的稳定性，以及保证电缆管道的使用寿命。

2.3 在铺设电缆管道前进行抗冲击实验

由于当电缆管道在之后可能会遇到各种未知的、无论是自然现象或人为原因所导致的、可能会对电缆管道造成冲击的情况，为确保当这些冲击发生时电缆管道能在保证不受破坏的情况下进行稳定的运作，因此，当改性聚丙烯材料在投入使用前要进行一系列相关的抗冲击实验，其为改性聚丙烯材料带来最直观的好处，是可有效提高改性聚丙烯材料在具体投入使用中后的实际抗冲击性，使这种材料即便在很恶劣的情况或是一些较为严重的突发情况下，仍能够保证正常工作，减少或杜绝电缆管道由于自然原因或人为原因而导致的出现裂缝、龟裂以及彻底断开的不良情况。即便已经进行了相关的实验，但在正式投入使用前仍需对改性聚丙烯的材料投入到电缆管道使用中的性能进行一些基本测试。首先需进行的测试是压扁测试，通过受压能力测试的方法对改性聚丙烯材料受压能力进行测试，与改性聚丙烯材料的抗冲击实验具有相似之处，但在具体的测验方法上有一定出入。

2.3.1 压扁实验

压扁实验测试指标只有一个，就是观察改性聚丙烯材料在承受一定压力情况下是否出现龟裂或破损情况。在具体操作过程中，当改性聚丙烯材料所建造管道的荷载径项变量达到52%时，若管材没有出现以上不良状况，则可认为其环刚度达到投入使用的指标。

2.3.2 低温测验

为确保改性聚丙烯材料所建造电缆管道使用寿命和使用稳定性，以及当电缆管道在面对其他恶劣突发情况时仍能确保电缆管道正常投入使用，需考虑的因素还有很多。如由于气候原因或地势原因造成电缆管道铺设途经地区局部温度过低、所造成的低温现象。当电缆管道在途径这些低温地区时，若电缆管道环刚度过低就可能会造成电缆管道低温冻裂或出现裂缝的现象，因此在电缆管道投入使用前，需对电缆管道质量进行低温测验，在具体操作过程中要营造特定的低温环境。在低温环境中进行锤击实验，如在零下5摄氏度的环境中把这些改性聚丙烯材料放置十小时左右后，使用十千克左右的锤子对其进行敲打，具体的敲打操作需把锤子放在1.8米左右的高度使其进行自由落体运动，在通过这样的操作达到一定次数后，若改性聚丙烯所铸造的电缆管道没有出现破损变形等情况，那可断定改性聚丙烯管材质量符合低温测试指标，倘若出现以上不良状况则不符合高压电缆使用标准。

2.3.3 对改性聚丙烯材料进行拉伸测验

拉伸测验具体测验标准是通过对改性聚丙烯所铸造电缆管道进行拉力测试，以此来确保其在投入使用过程中后，由于地势或其他原因对电缆造成的拉力作用下不会导致其断裂或变形。改性聚丙烯材料的弹性越高就可认定改性聚丙烯材料的抗拉力越强。在对改性聚丙烯材料进行具体抗拉力测验时，需控制的指标并不仅是对改性聚丙烯管道的拉力大小，还需进行控制的变量是改性聚丙烯电缆管道和和铺设电缆的沟渠间的摩擦力。在进行测验时，为模拟出聚丙烯管道在使用过程中可能发生断裂的现象，需把对改性聚丙烯管材的拉力控制在27MPa 左右，对于管材与管材间点融接处的拉力要控制在24MPa以上，如果在这样的外部环境下改性聚丙烯管材的拉伸强度能达到原始长度4倍以上，就可证明改性聚丙烯管材能通过拉力测验并符合投入使用标准。