0．6∕1kV硅烷交联聚乙烯绝缘电力电缆扇形导体最外层绞向的探讨.pdf

2 0 0 3年第 6期 No 6 2 OO3 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e& Ca b l e 2 0 0 3年 1 2月 De c， 2 0 03 0 6 1 k V硅烷交联聚乙烯绝缘电力电缆 扇形导体最外层绞 向的探讨 张智勇 ， 李 洁 ( 1 上海 电缆研究所 ， 上海 2 o o o 9 3 ； 2 上海 电缆厂 ， 上海 2 0 0 0 9 3 ) 摘要 ： 该文是作者根据生产 中碰到 的实际情况 ， 对千伏级 交联 电缆导 电线芯的绞 向提 出一种新 的观 点 ， 即绞线 最外层绞 向采 用右 向， 来解 决原 工艺绞向( 左 向) 在特定情 况下容易 出现的质量 问题 。 关键词 ： 0 6 1 k V 硅烷 交联 电缆 ； 扇形导 电线 芯 ； 绞 线最外层 绞向 ； 探讨 中图分类号 TM2 4 7 1 文献标 识码 ： A 文章编号 ： 3 1 1 3 9 2 ( 2 0 0 3 ) 0 6 0 0 4 1 0 2 Ex pl or a t i o n of t he d i r e c t i o n of l a y o f t h e ou t mo s t l a y e r o f t he s e g me nt c o n d u c t o r s i n 0 6 1 k V S i XLP E p o we r c a b l e s ZHANG Zhi yo un g e t a I ( S h a n g h a i El e c t r i c a l C a b l e Re s e a r c h I n s t i t u t e，S h a n g h a i 2 0 0 0 9 3 ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：A ne w i d e a was p ut f o r wa r d b a s e d on t h e p r a c t i c a l p r o duc t i on i n wh i ch t he out mos t l a y er o f t he s e gme nt c o ndu c t or s i n kV c l as s XLPE p owe r c abl e s may be s t r an de d i n t h e r i ght d i r e c t i o n of l a y t O e l i mi n at e t h e t r oub l e s t ha t a r e c o mm o n wi t h t he l e f t di r e c t i on of l ay i n s pe c i f i c c on di t i on s Ke y wo r d s ：0 6 1 k V S i XLP E c a b l e s ；s e g me n t c o n d u c t o r； d i r e c t i o n o f l a y o f t h e o u t mo s t l a y e r o f s t r a n d e d c o n d u c t o r ；e x p l o r a t i o n 1 引 言 导电线芯是作为电力电缆 的重要组 成部分 ， 其 作用是用来 传送 电流 。我 国制定 了等同采用 I E C 2 2 8 绝缘 电缆 的导体 的 电缆 导体 国家标 准 GB T 3 9 5 6 - 1 9 9 7 ( 电缆的导体 。 作为使用广泛 、 用 量很大的额定电压 1 k V塑料绝缘电力 电缆， 硅烷交 联聚乙烯绝缘电力电缆 占了其中相 当比重。其导体 结构 及性能采用 的是符合 GB T 3 9 5 6 -1 9 9 7第 2 种导体 的要求的绞合导体。 绞合 的导电线芯在生产过程中， 其最外层绞 向 都是采用左 向。在我 国的一些权威文章 和教材 ， 如 电气绝缘结构设计原理 中， 都指出绞线最外层绞 向应采用左 向。因成缆方向规定采用右向( S Z成缆 除外) ， 而作为其 中每一芯的电缆 的导体的最外层绞 向采用左向， 这样 ， 可使电缆结构更合理 、 稳定。 笔者在生产中曾经碰到 了这样情况 ， 即在生产 铜 芯 1 k V、 4 2 4 0 mm 硅烷 聚 乙烯 绝缘 电力 电缆 的 过程中， 为节约原材料 ， 减小电缆外径 ， 导体采用9 O 。 紧压扇形导体结构 ， 在成缆时， 有时会发生其中的一 收稿 日期 ： 2 0 0 3 - 0 5 - 2 6 作者简介 ： 张智勇 ( 1 9 6 9 一) ， 男 ， 江西 永修人 ， 工程 师 作者地址 ： 上海市军工路 1 0 0 0号 2 0 0 0 9 3 3 根绝缘线芯在进入成缆机的并线模模 口前绝缘内的 导电线芯把绝缘撑破 ， 导 电线芯 的最外层 绞线像撑 伞一样撑开的情况 ， 从而致使整根电缆定长报废 ， 只 能作分盘处理 。 而且这种情况时有发生， 说 明不是偶 然因素造成 ， 有其必然性 ， 在工艺上可能存在问题 。 这 就 需 要 分 析 、 找 出 问题 发 生 的原 因 ， 进 行 工 艺 改 进 ， 以避 免这 种情 况 的再 次发 生 。 2 原 因的分析 经分析导电线芯撑开情况产生的真正原因并非 是由于绞线节距不合适 或各层 紧压不好 ， 以及导体 韧炼程度不够而造成 。调节绞线节距及各层紧压程 度， 增加单线韧炼程度 ， 仅能减少这种情况发生的概 率， 而应找出产生问题 的主要原 因， 从根本上消除这 种情 况 的发生 。 扇形 线芯和圆形线芯的成缆情况不同 ， 圆形线 芯在成缆时为消除导线的内应力各绝缘线芯需要退 扭 ， 而 扇形 线 芯在 成缆 时需 要 预扭 。 以 四芯扇形 电缆 为例 ， 四根绝缘线芯成缆后应为圆形 ， 则每一根绝缘 线 芯横 截 面 应 为 1 4圆 ， 由两 条 互 为 直 角 的边 和一 条圆弧边构成。 成缆后 圆弧边在外 ， 四个线芯的圆弧 边 组成 一 个 圆 ， 四个 线 芯 的直 角 边 分 别 和 其他 线 芯 的直角边紧密贴合 。 为达到这一要求 ， 则要求各绝缘 线 芯 在进 入 并 线模 模 口时应 按 一 固定 的 角度 进 人 ， 维普资讯 2 0 0 3年第 6期 No 6 2 00 3 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e& Ca b l e 2 0 0 3年 1 2月 De c ， 20 03 使各绝缘线芯直角边顶点在圆心位置 。直角边预扭 角度要合适 ， 才能使各直角边所在面正好相合， 成缆 后 电缆才能成为圆形。否则绝缘线芯转动或角度不 对 ， 可能使线芯 的直角边和圆弧的交点移至 中心位 置 ； 或 圆弧 边转 向至 中心位 置 ， 这样 成缆 出来 的 电缆 就不会圆整 ， 俗称为“ 线芯翻身” 。 为了固定各线芯进 线角度及位置 ， 必须对各绝缘线芯施加一个扭力 ， 强 行控制线芯进线位 置， 该扭力通过对线芯预扭来达 到 ， 其大小通过调节放线盘转动圈数来调节 ， 即通过 调节预扭节距来调节 。该扭力大小主要与导电线芯 截面有关 ， 截面越大 ， 所需扭力越大； 同时还 与铜丝 韧炼程度及导体紧压情况有关 。 成 缆 方 向规 定 为右 向 ， 则 预 扭 方 向也 只能 为右 向， 否则无法达到平衡 。 预扭所产生的力作用于绝缘 导体上， 而导电线芯最外层绞 向为左向， 这样就给导 体最外层绞线施加了一个使导体最外层绞线松开的 力 。 导体的外面是绝缘层 ， 导体最外层维持不松开主 要是由于绝缘层的紧压作用。 当导体截 面较大时 ， 所 需 预 扭 的力 也 大 ， 作 用 在 绝 缘 层 上 的 力 也 大 。而 l k V硅烷交联 电缆 的绝缘厚度较薄 ， 当挤包在导体 外的绝缘不足以承受时， 就在绝缘 的最薄弱地方挤 破绝缘 ， 使导体最外层线芯松散 。 而 当导体截面较小 时 ， 该力也较小 ， 正常情况下不会挤破绝缘 。故这种 情况基本只发生在大截面导体的电缆上 。 3 解 决问题的方 法 找 出问 题 发 生 的 原 因 ， 接 下 来 就 是 寻 找 解 决方 法。 首先 ， 按常规思路 ， 提高铜单线的韧炼程度 ， 使之 更柔软 ； 在紧压过程 中调整各层节距 和压轮高度。 这 些措施 只是减小了成缆时绞线 的反绞 向应力 ， 从而 减少了上述的这类问题 的产生 ， 但并没有根本上得 以解决 。 若采用另一种方法 ， 即调整绞线最外层绞 向 为右向， 其他各层绞向也作相应的调整。 由于成缆方 向( 右向) 与其相同 ， 因此成缆时绞线产生反 向扭应 力可以得到根本上改善 ， 从而避免上述问题的产生 。 在 GB T 3 9 5 6 1 9 9 7 6 电缆的导体 中， 对导体 的绞向并没有作出规定。因而导体最外层采用右 向 没有和国标及 I E C标准相冲突， 是符合 国标和 I E C 要 求 的 。 42 。 - -_ l- - _- 一 大读者 ： 工 作愉 快 ! 而对电缆性能来说 ， 改变的是导 电线芯各层的 绞向， 对导体、 导体外 的绝缘及其外面的结构均没有 影 响 ， 因而对 电缆 性 能来 说是 没 有影 响 的 。 可能 造成 影响的是 电缆的外观 ， 而对扇形线芯来说， 其成缆后 各线芯结合紧密 ， 成缆时各线芯不退扭， 因而我们认 为也 没有 影 响 。 当然 ， 这些 还需 要 通过 产 品试 制进 行 验证。此外 ， 在工艺上是否可行也不存在问题 ， 只是 在 绞线 时调 整 一下 绞 笼旋转 方 向即可 。 4 试 制及验证 刚开始 ， 我们先选择一根成品长度为 2 8 0 m、 四 芯 1 k V硅烷交联 电缆上进行试 制， 规格为 4 2 4 0 mm。 ，导体最外层采用右向， 按照相邻层反 向原则调 整绞线其余各层绞线的绞向， 电缆其余 制造工艺不 变。 试制结果表明试制情况很好 成缆后电缆外观与 以前 相 比没 有变 化 ， 对 电缆性 能也 没 有影 响 。 然 后再 增加 电缆试 制长度 、 数量 ， 以及进行批量试制生产。 在三芯、 四芯 2 4 0 mm。 扇形导体电缆上共陆续试生 产 了三十余公里电缆 ， 结果很好 ， 没有一起导电线芯 撑 开 而 撑破 绝 缘 的 情 况 发 生 ， 对 电 缆性 能 和外 观 上 也 没 有影 响 ， 从而 从根 本上 解 决 了该 问题 的 发生 。 5 结 论 ( 1 )在二芯、 三芯 、 四芯采用扇形导体结构的大 截 面导体 ( 1 8 5 mm。 及以上截面) 的 1 k V硅烷交联 聚乙烯绝缘 的电缆中， 应考虑采用导体最外层 向 为右向的工艺 ； 小于 1 8 5 mm 的扇形导体截面毡可 以考虑 采 用这 种结 构 。 ( 2 ) 对 1 k V 聚氯乙烯绝缘 电缆 中采用扇形 导 体结构的多芯电缆， 当导体截面较大时， 也应考虑采 用导体最外层绞向为右向。虽然其绝缘厚度比硅烷 交联绝缘厚度要厚 ， 在实际生产中可能很少发生上 述情况， 但在导体截面较大时也有可能发生 ， 而采用 该 工艺 可 以避 免它 的发生 。 参考文献 ： 1 刘 子玉 电气绝缘结构设计原理 ( 上册 电力 电缆 ) M 北京 ： 机 械工业出版社 ， 1 9 8 1 合 家欢 乐 新春 如意! 电线 电缆 编辑部 、 - ， 维普资讯