２０１４年第１期 Ｎｏ．１ ２０１４ 电线电缆 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｉｒｅ＆Ｃ ａｂｌｅ ２０１４年２月 Ｆｅｂ．，２０１４ 中压交联电缆导体屏蔽内嵌问题的探讨 张宗军 （特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司，山东新泰２７ １２１９） 摘要：针对中压交联电缆导体屏蔽内嵌问题，从导体结构、设备影响因素、导体屏蔽材料的选取、三层共挤模具 设计、绝缘线芯生产过程控制等方面分析了产生的原因并提出了解决的方法。 关键词：中压交联电缆；绝缘线芯；导体屏蔽内嵌 中图分类号：ＴＭ２４７．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—６９０１（２０１４）０１—００２２—０３ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ａｂｏｕｔ Ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ Ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｃｒｅｅｎ ｆｏｒ Ｍｉｄｄｌｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ Ｃａｂｌｅ ＺＨＡＮＧ Ｚｏｎｇ－ｊｕｎ （ＴＢＥＡ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｌｕｎｅｎｇ Ｔａｉｓｈａｎ Ｃａｂｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉｎｔａｉ ２７１２１９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ Ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｓｃｒｅｅｎ，ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｆｒｏｍ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｓｃｒｅｅｎ，ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｌａｙｅｒ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｍｏｌｄ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｒｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｓｅｄ．Ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｉｄｄｌｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ ｃａｂｌｅ；ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｒｅ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｃｒｅｅｎ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ０ 引 言 根据ＧＢ／Ｔ １ ２７０６－－２００８规定， 为１．８～ 低了电缆运行寿命。现就这一困扰电缆生产企业多 年的共性问题进行简要分析并探讨解决方法。 ３５ ｋＶ中压交联电缆的绝缘内外应有导体屏蔽和绝 缘屏蔽。导体屏蔽主要作用是均匀导体表面电场， 防止导体与绝缘层之间产生间隙而引起局部放电； 绝缘屏蔽的主要作用是均匀绝缘外表面电场，保护 绝缘不受损伤。随着交联电缆生产设备和工艺技术 水平的提高，中压交联电缆绝缘线芯的生产目前大 都采用了三层共挤方式，即内外半导电屏蔽层和绝 缘层三层一次挤出。这大大提高了绝缘线芯的圆整 度及绝缘层和半导电层界面的光滑度、紧密度，从而 １ 导体屏蔽内嵌现象 利用三层共挤机头进行导体屏蔽层挤出时，部 分屏蔽料挤进了导体缝隙内的现象就是导体屏蔽内 嵌，见图１。内嵌之处绝缘料会在挤出压力下进入 到导体屏蔽层内形成突起，严重时会造成导体屏蔽 层的断开，导体与绝缘材料直接接触，造成局部电场 强度集中，降低了电缆绝缘的耐压水平，影响电缆的 使用寿命。 提高了电缆的耐压水平和使用寿命。 ＧＢ／Ｔ １２７０６－－２００８规定，导体截面５００ ｍｍ２及 以上规格的中压电缆，其导体屏蔽应由半导电带和 挤包半导电层组成，即在导体外紧贴地绕包一层半 导电带，它的作用一是扎紧导体，二是避免导体屏蔽 在挤出压力下嵌入导体内层间隙中。５００ ｍｍ２以下 的电缆不要求绕包半导电包带，尽管采用了三层共 挤的设备及生产技术，但生产过程中仍然存在导体 屏蔽内嵌问题，造成绝缘层向导体屏蔽层的突起，致 使导体屏蔽层与绝缘层界面局部电场强度集中，降 图１ 导体屏蔽内嵌 ２ 造成导体屏蔽内嵌的原因 收稿日期：２０１３—０５—０９ 作者简介：张宗军（１９７３一），男，高级工程师． 国内各大电缆公司的生产工艺控制水平参差不 作者地址：山东新泰新汶工业园区翟良路６－￣Ｉ ２７１２１９ １． 齐，造成导体屏蔽内嵌的原因也不尽相同。现仅将我 ２０１４年第１期 Ｎ０ １ ２０１４ 电线电缆 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ ２０１４年２月 Ｆｅｂ．２０１４ 公司近几年生产中出现这一问题的原因分析如下： ２．１导体结构 置关系等因素密切相关。 （４）导体屏蔽料的选取。在相同的挤出压力 下，熔融指数较高的材料因粘度较低更易流动，更容 易嵌入导体缝隙内。 导体结构的选取不合理，单线直径公差的控制 不当。在导体绞合生产时，各层的生产工艺参数如 绞合节距、紧压系数等控制不合理，绞制模具的材 料、尺寸不合理，最终使导体绞制后结构松散、不紧 密。这是造成导体屏蔽内嵌的主要原因。 ２．２设备因素 ３解决方法 根据对导体屏蔽内嵌原因的分析，导体结构的 紧密度、设备的因素、导体屏蔽材料流动性、机头内 压力、交联管内氮气压力、模具装配等都会造成导体 屏蔽内嵌。现分别从导体生产控制、设备的调整、导 体屏蔽料的选取、模具设计改进及生产过程控制几 个方面进行分析解决。 ３．１导体生产 （１）导体绞制设备。导体绞制一般采用框绞机， 框绞机的牵引轮是有一定偏转角度的，若在安装时 调整的偏角方向跟导体最外层的绞合方向相反，导 体收线时在牵引轮上会逐渐松股，这也会导致导体 屏蔽内嵌。 （２）悬链线设备。中压交联电缆绝缘线芯的生 产大都在悬链生产线上完成，悬链线中储线器对导 体的影响与框绞机的牵引轮相似，储线器的旋转偏 角方向应跟导体最外层绞向一致。 ２．３生产过程控制 单线采用连续退火高速拉丝机一次拉制成形， 拉丝模具采用聚晶模具。紧压导体结构为正规绞 合，采用硬质合金模具紧压拉拔，最后一道紧压模具 使用聚晶模具或金刚石涂层模具。使用这类模具拉 拔的紧压导体结构紧密，不仅光洁度较高而且圆整 性好，不圆整度可达０ ０１ ｍｍ。 单线抗拉强度控制在１６０ ＭＰａ以下，伸长率 控制在３２％～３５％，绞合时控制张力均匀一致。 在最外层单线能排下的情况下，可适当减小内层 绞合节距，最外层节径比控制在１３ ５倍以下并增 大紧压系数，内层紧压系数取０ ８９，最外层紧压系 数取０ ９０，紧压后不会造成散股、断股及跳股现 象，也不会造成外层整体松股情况。导体绞合生 产线速度不宜过快，一般控制在１２～１５ｍ／ｒａｉｎ。 以３００ ｍｍ 铜导体的生产为例，各层节距及外径 公差控制参数见表１。 （１）导体牵引。在牵引导体时，若导体不在机 头中心线上，导体穿过模具后就会偏向一边，挤出的 导体屏蔽料在导体圆周面上的压力分布不均匀，在 挤出压力较大的一边往往会形成导体屏蔽内嵌 现象。 （２）氮气压力的选取。氮气压力应在一定范围 内，氮气压力选取不合理也会造成导体屏蔽内嵌。 （３）模具的装配。一般绝缘线芯的生产都采用 挤压式模具，因为可获得较好的绝缘同心度和圆整 度。机头内熔融状态下材料产生的挤出压力与导体 外径、模芯与模套内径以及模芯与模套间隙、相对位 表１紧压绞合导体工艺参数表 标称 截面 ／ｒａｍ １十６十１２十 第一层 结构 第二层 第三层 第四层 成品外径 绞向 节距／ｍｍ 外径／ｍｍ 绞向 节距／ｍｍ 外径／ｍｍ 绞向 节距／ｍｍ 外ｑｚ／ｍｍ陵向 节距／ｍｍ 外径／ｍｍ ３００ １８十２３／２ ６０ ／ｍｍ 右 １５０～１７０ ７ １０±０ １０ 左 ２２０～２４０ ＿Ｊ ５０±０ １０ 右 ２６０～３００ １６ ２７±０ １０ 左 ２９０～３２０ ２０ ６±０ １０ ２０ ６±０ １ ３．２设备的调整 的一个因素。一般中压交联电缆的导体屏蔽材料的 熔融指数在１ ８～２ ２ ｇ／１０ ｒａｉｎ，熔融指数较大的导 体屏蔽材料的流动性较好、韧性差，产生内嵌的几率 较大。可通过流变仪来对材料进行测定，进口的导 体屏蔽材料比国产的熔融指数小，产生导体屏蔽内 嵌的几率较小，但价格比国产的要高，各公司可根据 产品的不同要求来选择适合的导体屏蔽材料。 ３．４三层共挤工序模具设计 框绞机的牵引轮的偏转角度方向必须跟导体最 外层的绞合方向一致。若不一致，导体收线时在牵 引轮上会逐渐松股，导致导体屏蔽内嵌。同样，生产 绝缘线芯的悬链生产线中储线器的旋转偏角方向也 必须跟导体最外层绞向一致。另外，为了防止导体 的轻微松股，在悬链生产线上增加搓线器，搓线器工 作时会顺着导体外层绞合方向旋转，避免导体松股。 ３．３导体屏蔽料的选取 悬链式生产线有国产设备也有进口设备。国产 的３５ ｋＶ悬链生产线在生产工艺上已比较成熟，三 ．导体屏蔽材料的流动性也是引起导体屏蔽内嵌 ’ ． ２０１４年第１期 Ｎｏ．１ ２０１４ 电线电缆 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｉｒｅ＆Ｃ ａｂｌｅ ２０１４年２月 Ｆｅｂ．，２０１４ 层共挤工序用模具包括Ｉ芯、Ⅱ芯、中模及模套，一 般设备厂家给配备内径为＋ｓ５、６５ｏ一大一小两件 ｉ周整，通过对三层共挤模具的合理设计，大大减少导 体屏蔽内嵌现象，如图３所示。 中模，对于直径小于等于４５ １ＴＩ１ＴＩ的绝缘线芯使用 ６５ｏ的中模，大于４５ １ＴＩ１ＴＩ的使用＋ｓ５的中模。为减 少导体屏蔽内嵌现象，在模具设计上从减小导体屏 蔽挤出压力角度出发，进行了改进设计，如图２所示 （中模未画出）。 图３ 导体屏蔽内嵌改善后图片 ３．５绝缘线芯生产过程控制 导体牵引时要平稳，导体过上牵引后应保证导 体轴线在机头的中心线上。可采取在机头人口处加 设一并线模具，模具内径与Ｉ芯内径一致或大 Ｏ．１ １ＴＩ１ＴＩ，这样可以保证导体平稳进入机头且不偏 心，导体屏蔽料能均匀挤制在导体表面，避免了挤出 压力的不均匀引起的导体屏蔽内嵌现象。 增大Ｉ芯、Ⅱ芯外承径区 值，但是 值也不宜 过大，否则会因挤出压力过小导致绝缘线芯不紧密 不圆整现象，一般取２～３ １ＴＩ１ＴＩ。模套、Ⅱ芯、Ｉ芯的 内承径区 １、 分别取８～１ ０ １ＴＩ１ＴＩ、４～５ １ＴＩ１ＴＩ、 １ ５～２０ １ＴＩ１ＴＩ。各角度的设计遵循ＯＬ＞ 、０＞，），，若Ｉ芯 与Ⅱ芯间隙较小，可对Ⅱ芯的内锥角进行一个０ 的 二次过度角，另外还要对Ｉ芯与Ⅱ芯、Ⅱ芯与模套的 ３５ ｋＶ悬链线生产时氮气压力一般在Ｏ．８～ １．０ ＭＰａ，在保证绝缘线芯交联度很好的情况下，可 将氮气压力ｉ周小至Ｏ．８～０．９ ＭＰａ，可减小因氮气压 力过大加重导体屏蔽内嵌情况。 绝缘线芯生产时，收线牵引前采用搓线器，搓线 器的旋转方向与导体外层绞合方向一致，这样可对 轻微松股的导体进行校正。 间距Ａ１、Ａ２进行控制，尽量减小这两个值，避免增 大挤出压力，一般Ｉ芯与模套在轴向上有一个ｉ周整 ４ 结束语 除上述方法外，提高操作者技术素质和操作技 能也是一个重要因素。企业可根据自己设备情况采 余量，ｉ周整Ｉ芯与模套前后位置就可以ｉ周整间距 Ａ１、Ａ２值的大小，一般△１取２Ｏ～２５ １ＴＩ１ＴＩ，Ａ２取１ ５～ ２０ １ＴＩ１ＴＩ，可以根据各公司设备的具体情况进行适当 取针对措施解决中压交联电缆导体屏蔽内嵌问题。 【上接第２１页） 两根导体可以相对自由转动；当接头通过上旋转牵 引后，立即对准销孔，将另一端防转固定销插入，并 已经在本公司通过多次验证，分别在８００ １ＴＩ１ＴＩ２、 １ ０００ １ＴＩ１ＴＩ２１ ２００ １ＴＩ１ＴＩ２１ ６００ １ＴＩ１ＴＩ２２ ０００ １ＴＩ１ＴＩ２、、、、 用胶带缠牢，保证两根导体同步旋转。此时完成两 根导体之间的接续。待线芯到收线位置时分段，达 到连续生产的目的。 ２ ５００ １ＴＩ１ＴＩ２等铜铝导体及相应的１ １ ０ ｋＶ、２２０ ｋＶ、 ５００ ｋＶ交联电缆三层共挤生产中得到验证，成功率 １ ００％，完全能够达到导体连接的要求，保证了可靠 的连续生产。 ３ 结束语 悬链式连续硫化中交联电缆的导体连接件技术