加热电缆的种类及应用

2002年第

5期No.5　

2002电线电缆

ElectricWire&Cable2002年

10月

Oct.,2002

加热电缆的种类及应用

庄　猛1

,　刘冠军2

(

1.上海电缆研究所

,上海

200093;2.龙口市电业公司检修公司

,山东龙口

265701)

摘要

:介绍了加热电缆的种类、型式和主要应用

,并对其特殊的部分试验项目作了说明。

关键词

:加热电缆

;种类

;应用

;部分的试验项目

中图分类号

:

TM246.9文献标识码

:

A文章编号

:312

1392(

2002)

052

00142

03

Categoryandapplicationofheatingcables

ZHUANGMengetal

(

ShanghaiElectricalCableResearchInstitute,

Shanghai200093,

China)

Abstract:

Thecategory,

typeandmainapplicationsofheatingcablesarepresented.

Partoftheteststhatare

specifictothesecablesaredescribed.

Keywords:heatingcable;category;application;partofthetests

收稿日期

:20022

032

20

作者简介

:庄　猛(

1975-)

,男

,江苏泗阳人

,助理工程

师

.

作者地址

:上海市军工路

1000号

[200093].1　引　言

二十多年前

,我国电力供应能力十分困乏

,很多

场合禁用电加热

,或认为是奢侈的行为。随着我国城

乡电网初步改造的完成

,以及电力供应量大大提高

,

加上使用电加热具有许多的优点

,这些均对加热电

缆的应用有一定促进作用。加热电缆是一种特殊形

式的加热器具

,可结合工业、农业和建筑业等各方面

的特殊需要而制造成为最佳的供热装置。加热电缆

应用是多方面的

,例如

:石油工业的采油、输油和炼

油以及很多化工厂都需要各种加热电缆。农业最主

要的是温室栽培用加热电缆。建筑则包括取暖(如别

墅)、防冰雪(如机场跑道)和保温(如车库)等

,由此

可见

,加热电缆可广泛应用于各种场合。

加热电缆的种类和型式是多样化的

,从其发热

元件来看有线性和非线性之分

;从电路连接来看有

串联型和并联型之分。线性发热元件通常用金属材

料制成

,如铜、镍、铬、铝、铁等高电阻合金线材

,也有

纯铜和铜合金低电阻线材。非线性发热元件是具有

PTC效应的可交联导电塑料(如交联聚烯烃和交联

含氟塑料)

,还有多晶体片状元件(如钛酸钡

BaTiO

2)。

由于加热电缆的种类和型式是多样化的

,因此

应该从实际出发

,合理地选择加热电缆品种和规格

是很重要的

,否则将会影响初期投资、加热效率和使用寿命。

2　油井用加热电缆

我国大部分油田的原油的品位比中东地区差

,

含硫量和含蜡量比较高

,油粘度也较大

,一口初期产

量较高的自喷油井

,即使不到采油中期

,也常出现自

喷能力降低

,这是由于蜡常常凝结在油井管壁而造

成堵塞

,需要定期清蜡。清蜡作业很麻烦

,大大降低

了原油生产率。最原始的清蜡方法是采用刮蜡(属于

机械方法)

,也有其他加热方法来清蜡

,虽然比较经

济

,但使用不太方便。采用加热电缆是一种简便的方

法

,问题是电价较高

,过去认为不经济。现在与四十

年前比较

,电价相对降低很多

,选择加热电缆来降低

原油粘度

,从而达到油井自喷或提高抽油量

,仍然有

利可图。油井使用加热电缆需了解一些参数

,即油井

深度、油层压力、油井温度分布、原油粘度与温度关

系、地表温度等

,这些参数对于电缆制造者来说只是

参考数据

,真正需要的只是用户提供加热电缆的交

货长度和单位长度的发热功率

,以及油井中有否明

显有害于电缆的气体或腐蚀物。下面举例进行近似

计算来说明

:油井深度为

1000

m,地面温度

20°

C,油

层温度

120°

C。供制造电缆用的参数仅仅是发热量

为

40

W󰃗

m,单根电缆供货长度为

1100

m。如三相电

源电压为

380

V,计算出电缆在运行状态下每根线芯

电阻大致为

3.3018,计算得到电缆截面约

8

mm2

。

如要求电缆长度更长

,功率仍为

40

W󰃗

m,则调整电

压来实施。如要求长度为

2200

m,截面仍为

8

mm2

,

电压约需提高一倍。加热电缆是串联式供电

,装配自

动调压变压器来调整电压是很方便的

,如今计算机技术十分普遍

,设计成最佳节能供电很容易实现。油

井加热电缆导线可采用

7芯铜绞线

;绝缘可采用改

性聚丙烯

;护套可参考选用潜油泵电力电缆的护套

材料。另外一定要根据电缆总重量核算电缆应能承

受的抗拉强度

,再确定钢丝加强芯的结构。

3　植物温室栽培用加热电缆

植物温室栽培用加热电缆的发热元件通常由高

电阻合金材料组成

,如铜、镍、铬、铝、铁等金属组成

的合金。电缆的一根导电线芯为铜线

,另一根为高电

阻合金线

,可采用单根实心导体或绞线结构

;绝缘可

用耐热聚氯乙烯

,最好用硅烷可交联聚乙烯

,两根导

电线芯平行放置一起挤绝缘

;护套多数用耐热以及

耐油聚氯乙烯等

,并要求护套不含有铅、镉等有害重

金属材料

;大多数情况电缆不要求铠装。这类电缆的

发热功率任意性较大

,按用户提出的使用电压、交货

长度和发热总功率等要求

,由电缆厂确定导线截面

和绝缘厚度后制造。但电缆必须是成套供应

,即其一

端将铜线和合金线可靠地焊接或压接

,并注塑密封

端头

;另一端则注塑电源接插件。

植物温室栽培用加热电缆也可以用并联供电方

式恒功率的电热带

,这样只需确定单位长度的发热

功率即可

,用户可以在一定长度范围内任意切割

,安

装十分方便。但恒功率电热带的成本较高

,考虑到这

种电缆使用温度不高

,为降低成本不选用氟塑料绝

级

,用硅烷交联聚乙烯已能满足耐温的要求

;铜线编

织层也可考虑取消

,采用绕包铜塑复合薄膜代替

,同

样可起到改善散热作用

,但为保证安全而不能忽略

铜线引接线

;护套材料选择可与前述相同。最后需要

指出

:作为发热元件的缠绕的合金线

,在经过多次热

循环后应不松动

,否则会造成局部合金线与载流铜

线接触不良

,甚至可能断路

,失去发热功能

,这需要

对绝缘支撑结构作适当改进。

4　矿物绝缘加热电缆

矿物绝缘加热电缆的绝缘材料是无机材料

,通

常采用氧化镁

,但不只是氧化镁一种

,还有其他耐热

更高的无机材料。这类加热电缆虽然价格很贵

,但有

些特殊场合选用是非常必要的。这种加热电缆几乎

是永久性的装置

,在正常运行条件下

,寿命将超过一

百年

,在很多场合中仍然作为优选品种。尽管电缆的

基本结构相同

,而其工作温度、制造长度随不同使用

场合而变更。如防止屋顶、机场跑道积雪以及输油管

道加热等

,其制造长度长

,内导体可采用铜芯

,因工

作温度也较低

,必要时导体外还可挤一层很薄的尼龙用来防腐。电缆可制造成单芯、二芯和三芯等不同规格。对于长度不长的管道及其阀门

,且要求工作温

度很高时

,则内导体和金属外套均采用合金材料。美

国瑞侃公司介绍

RMI串联式恒功率加热电缆

,用

Incoloy825合金材料作外套

,最高裸露温度可达到

538°

C,最高工作温度为

427°

C,发热功率(

W󰃗

m)为

13、

26、

39、

53、

79、

105等六种规格

,电缆的直径为

5

～

8

mm,最大线路长度为

60

m。

RMI电缆最特殊的

优点是能取代蒸汽夹套加热方式

,因为当加热温度

超过

120°

C时

,其他型式的加热电缆均不能维持长

期的稳定工作。

5　有关加热电缆的试验项目补充说明

生活用加热电缆很多试验项目取决于产品材

料

,

IEC800,额定电压

300󰃗

500

V生活设施加热和

防结冰用加热电缆标准中有详细说明

,本文只对几

项不常进行的成品机械性能试验略作介绍。该标准

明确说明不包括工业用加热电缆

,即要另外单独制

订专用的标准

,由此可见

,加热电缆在国际上的应用

已非常广泛。该标准的试验目的是说明加热电缆的

设计和结构是否满足耐电、耐热和机械应力的要求

,

以保证使用的可靠性

,并不危及周围环境。

电缆从机械性能方面分为三类

,

A类为低机械

强度

,

B类为中机械强度

,

C类为高机械强度

,这表

明电缆在敷设期间或以后使用中应具备的耐机械应

力的能力。成品电缆机械性能试验项目如下

:

(

1)变形试验。成品电缆放在

25±

5°

C环境条

件下

,水平放置于直径

6

mm的圆柱形钢棒上

,电缆

与钢棒的轴线应相互垂直

,钢棒放在钢板平面上。然

后

,用

100mm2

钢板对电缆施加压力

,但不能对试

样和钢棒任何点产生冲击力。压力的施加值为

:A

类为

300

N,

B类为

600

N,

C类为

2000

N。施加压力

30

s后

,在维持压力的情况下

,试样接入

1500

V交

流电压、

30

s后不击穿为合格。有屏蔽或铠装的电

缆

,电压施加在导体和屏蔽或铠装之间

;其余电缆则

施加在导体和钢棒之间。图

1为变形试验示意图。

(

2)屏蔽穿透试验。这试验是针对屏蔽结构可

靠性而提出的

,即屏蔽层应能防止直径为

1

mm及

以上的外来物

,在不触及屏蔽层的条件下穿透到绝

缘的表面

,显然这是针对最小编织密度的规定。试验

方法是电缆平直放置或卷绕在直径为

5倍于电缆外

径的芯棒上

,将直径为

1

mm的钢针透过屏蔽层到

绝缘层

,此刻试验装置的仪表应指示出钢针与屏蔽

层导通

,即钢针已经触及到屏蔽层。试验规定不允许

钢针在不触及屏蔽层的情况下直接推至绝缘。此方

・

51・No.5　

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