扇形铝芯塑料绝缘电力电缆弯曲问题的解决.pdf

1 9 9 9年第 5期 No． 5 19 99 电 线 电 缆 El e mt i e W i r e＆ Ca b l e l 9 9 9年 1 0月 [ ) c t ．． 1 9 99 扇形铝芯塑 料绝缘 电力 电缆弯 曲问题 的解决 ＼暑 一 —~ - ~ — -V n ( 上 海 宝胜 电境 电器有 限套 司 ． 上 海 2 0 1 2 0 3 ) 1 摘要 ： 舟绍 太截 面铝 芯 塑料 地尊 电力 电缆在 成 缆过 程 中， 出现 严 重 弯 曲变形 的 原 因厦其 解 头 的 方 法 。 ， ： T M "2o 3 1 1 A境 中 圈 分 类 号 ： ． ． 文 j示 识 码 ： 随着 大截面铝芯 电力 电缆 的生产量 不断 增 加 ， 由于其在成 缆过程 中容 易出现严 重 弯 曲变形 ， 这不但损伤 绝缘 ， 使线 芯拱起 翻身 ， 且导致下一道铠装工序的连续叠加变形 。变 形愈 严重 ， 愈是无法 纠正 ， 因而只能报 废 ， 造 成严重经济损失 。 1问题提 出 ( 1 )弯曲同题多发生 于大截 面铝芯电力 电缆 ， 截面愈大愈为严重 ； ( 2 )弯 曲变 形产生 的应 力极 大 ， 仅仅 通 过并线模 、 包带 牵引张力 装置无法予 以调整 ； ( 3 )因线 芯绝缘受挤压 、 线芯拱起 、 翻身 造成 大外径挤包时无法过模 ， 外观 质量差 ； ( 4 )弯曲变形严重 ， 收排线混乱 ， 造成夹 线 、 排线 不齐 ， 以致敷设 困难 。 成缆过程 中出现的严 重弯 曲变形是如何 形成 的?需通过什么途径予 以解决成 为生产 扇形铝芯 电力 电缆急待解 决的关键所在 2弯 曲变 形原 因分 析及 探讨 2 ． 1 成缆 肘绝 缘线 芯的变形 大家都 知道 ， 为了避免绝 缘线 芯在成 缆 过程 中由于线芯变形 而损坏 绝缘 ， 圆形线 芯 在 成缆 时采 用浮动式 ． 而 扇形或半 圆形 的绝 缘线 芯 为了绞合成 圆形 电缆 ， 必 须以 固定式 收 稿 日期 ： 1 9 9 8 — 1 0 - 2 O 作 者简 介 ： 张学 军 ( 1 9 6 8 一 ) ． 男 ． 江 苏省 宝应 人 助理 工程 师 }玉a 毫 鱼 业 ； 成IR ； 解 头 的 方 法 f 冬 ／ 、 成缆 ( 即不退 扭成缆) 。成缆 中绝缘线芯在作 成缆 绞台运 动的 同时绕其 自身轴线 旋 转 ． 并 基本 与成缆动作 相 同步 ， 使 扇形芯 的尖角 顶 点始 终位于成 缆 圆芯上 ， 保 证 了成 缆缆芯 的 圆整性 。扇形线芯成缆时有两种情况共 同存 在于成缆过程 中， 一种 谓之“ 紧扭 ” 或“ 增绞 ” ， 即线芯 中的单线绞合方 向和绝缘线芯成缆方 向相 同 ， 每 一线芯在 一个成 缆节距 内会得 到 一 个 附加 的扭 绞 ， 线 芯会 比原 来增加 一个绞 线 节距 。一 种谓 之“ 松扭 ” 或“ 退绞 ” 即线 芯 中 的单 线绞 台 方 向和 绝缘 线 芯成 缆 方 向相反 时 ， 每一线芯在 一个成 缆 节距 内会减 少一个 绞线节距 。成 缆过程 中的“ 紧扭 ” 和“ 松扭 ” 导 致在 一定 电缆长度 ( 例如一个成缆 节距 ) 上导 线 的长度 和外 层绞线 节 圆周 长 ( 每 个节距 的 圆周 长) 发生变化 。根据数学分 析知 ： 紧扭 时 ， 周长 的变化为 △ 一 或 警一 ％⋯ 松 扭 时 周 长 的 变 化 为 A ,u -- 或 警一 ％( 2 ) 式 中： 为在一个成 缆节距 中 ， 线芯外层 单 线的绞线 节距 数 目。 由式 ( 1 ) ， 式 ( 2 ) 知 ， d越 大 ， 则 △ 越小 ， 即要使 变形 小些 ， n尽 可能大 ( 单线绞线节距 要 最小 ， 线芯成缆 节距要最大 ) 。“ 松扭 ” 成缆 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 f i g 9年第 5期 N0．5 l 9 99 电 线 电 缆 El e c t t i c W i r e Ca b J c 时 △ 变化 比 “ 紧 扭 ” 时 大 。 然而根 据单 线长 度 L的变 化规律 ： “越 大 ． 单线长度 △， ． 也就越大。为了减 少单线 长 度 的 变 化应 减少 。 “ 松 扭 ” 时 △， ． 比 “ 紧 扭 ” 时 要 小。 紧扭时导 电线芯外层单线拉长 ， 同时节 圆 周 长 有 所 减 少 ； 松 扭 时 导 线 将 有 所 缩 短 ， 节 圆周长增 大 松扭 对线 芯的不利影 响要大 于 紧扭 。 松扭时绞合导 电线芯的外径显著增大 ； 大规格 的绞 线 产生更大 的扭转 应 力 ， 并挤压 内层绝 缘 ． 有可能导致绝缘褶皱 、 线 芯拱 出等 现象 尤其是铝芯 电力 电缆 ， 因铝芯机械性能 较 铜芯差 ． 抗外 应力变形不如铜芯 ， 无法 消除 其弯曲应力 。因此当线芯单线长度和线芯 外 圆 周 长 的 变 化 达 到 极 限 时 ， 在 绝 缘 上 可 能 出 现皱纹 、 凹陷和线芯拱 起而穿 透绝缘层 等质 量 问 题 GB3 9 5 7 — 8 3 《 电力 电 缆 铜 、 铝 导 电缆 线芯 》 中规定绞合导体外层节 径 比不大 于 2 0 ．内层 不大于 4 0 在满足绞合导体结 构稳 定的前提下 ， 我们确定其绞线节距 ： 中心层不 大 于 3 O ． 第 一 层 2 0 ， 第 二 层 ( 外 层 ) l 4 d。 取 成 缆节 距 为 绞线 节距 的 5 ～ 8倍 ( 7倍 最 佳) ， 即一个成缆节距 中线芯外层 单线 的绞 合 节 距 数 目 为 ～8个 2 ． 2 成 缆 时 绝 缘 本 身 的 变 形 固定式不退扭成缆时除 了线芯变形影响 绝缘外 ． 由于绝缘线芯受 到较大 的扭转应力 ， 绝缘本身也会产生类似变形 。 由绞 合理论知 ： 在 一 个 成 缆 节 距 上 绝 缘 线 芯 扭 转 角 度 为 3 6 0 s i n a( 为 成 缆 绞 合 角 ) ， 线 变 形 为 7 r Ds i n ( ~ 为成缆 后外径 ) ， 绝 缘线 芯单位 长 度上 的线变形 为 ： y= ( 3) 式 中 ， 为成缆节距上线芯长度 。 由 L--h ／ s i n a ． h—mD 代人式 ( 3 ) 可得 y _7 r D 『- - s i n ( ~ 一 7 r s i n~ a ( 4) n ／Sl nd m 式 中^ —— 成缆节距 —— 成缆 节距 倍 比 考虑 到绝缘 线芯 中的变 化很 大 ． 绝 缘 变 9 9 q年 l 1 1 月 Oc r ． 19 99 形 相对较 小 ， 为减轻 成缆 中绝缘 线芯 受到 的 扭转 变形 ， 采 用 了 比圆 形 线 芯 更 长 的节 距 ． 一 般取 ( 4 0 ～7 0 ) D 但 由此 又带 来 r成缆线 芯 在弯 曲中困节距大 而产生相 对位移 的问题 2 3 成 缆 线 芯在 弯 曲时 的 相 对 位 移 电力 电缆 在使用 弯 曲时 ， 缆 芯 中的绝缘 线 芯与 电缆 中心轴 线之 间 ． 相邻 绝缘线 芯之 间都 会产生相对位移 。 节距越 大 ． 则产生的相 对位移越大 ， 弯曲所需的外力也就越大 ． 电缆 的柔 软 性 变 差 ， 相 互 摩 擦 所 导 致绝 缘 线 芯 的 损伤擦伤程度就 会增加 因此对 于解决铝芯 扇形 电力 电缆 的 弯曲变形 问题 ， 成 缆 节距倍 比对产品质量 的影 响至关重要 。我们经过反 复试验 ， 探索出了最佳的成缆节距 倍 比。 经 过以上讨论 分析 ， 我们 采取 以下途 径 解决扇形铝芯电力电缆弯曲问题： ( 1 )确定 合适的成 缆 节距 ， 以使 绝 缘线 芯变形和绝缘变形 以及相对位移值保持在一 个 合适 的范 围。 ( 2 )对 扇 形 绝 缘 线 芯 进 行 弹 性 预 扭 ， 以 解决 消除绝缘芯受 到的较大扭转应力变形和 绝缘本身 的变形 。 ( 3 )采用 合适 的收放线 盘 ， 以保 证 电缆 的弯曲半 径。 3制定 对 策 与实 施 3 ． 1 确 定 最 佳 的 成 缆 节 距 成缆节距的确定若从 电缆 的可挠性 和结 构稳定性 考虑 ， 电缆 应容易弯 曲 和经 多次弯 曲而不松开 ， 要求成缆节距小些 ； 而从 绝缘线 芯 的变形 、 避免绝缘 的擦伤 ， 挤压及产量的提 高等方 面考 虑则要求成 缆节 距大些 ， 应综合 考虑这两个方面 ． 选取合适的成缆节距 。 以往 工艺文件 中我们对于铜铝芯 电力 电缆成缆节 距 倍 比通 常 取 为 ( 4 0 ～ 6 0 ) D 的 范 围 ， 而 未 针 对每一规格来确定其具体节距值 节距 选择 具有 随机性 、 任 意性 ， 事实证 明这不够 恰 当 现 依 据 1 6 0 0盘式 成缆 机 的设备 特点 及 电 力 电缆 生产工 艺要求 ． 经过试 验后重 新调 整 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 1 9 9 9年第 5期 No． 5 1 999 电 线 电 缆 E] e c t r i c W i r e ＆ Ca h i e 了工 艺 参 数 ， 每 一 规 格 均 规 定 了 特 定 的 节 距 值及设 备 工艺参 数 ， 具 体技术 参 数见 表 l ～ 表 2 。 以 VL V 3 2 4 0电缆 为例 ， 工艺参 数按 表 2所 列 ， 节 距 经 调 整 后 ， 产 品 的 结 构 稳 定 ， 电缆 外径虽稍微 增大 ． 导 电线芯 直流 电阻也 略有 增 大 ， 产量 低 了一些 ， 原材 料 用量 略增 多 ， 但 电缆报废损失要少几百倍 ， 取得的经济 效益是十分明显 9 g 9年 1 0片 OCI ． 1 999 表1 表2 3 ． 2 对扇形线芯进行弹性预扭 线芯预扭是提高大截 面扇形 电力电缆质 量最为有效 的办法 ，预扭 是指 线芯 绞合成型 时 ， 绝缘 线芯 按成缆节距 扭转 、 方 向相 反 ， 放 线 线芯逆 成缆 方 向转过某 一角度 ， 使 绝缘线 芯 有 一 个 相 反 方 向的 弹性 变 形 ， 扇 形 顶 角 对 准电缆几何 中心， 其基本 原理是 脱去 盘式成 缆 机回扭装 置——行 星齿 轮系统 。若使线盘 架与绞笼 一起 回转 ， 不产 生 回扭 即成 固定式 成缆。预扭 目前依靠人 工调节 ， 以经验 为主， 预扭角度 的大小依据下列原则确定 ： ( 1 )放线 盘 到第 一 道 压模 的距 离 较 长 时． 预扭 的角度 要大些 ， 如 2 4 0 0成 缆机 较 1 6 0 0成缆机距离长 ， 所 以需 多扭一些 ( 2 )绝缘线 芯 的柔 软度 愈大 ， 预 扭 的角 度 也要 愈大 ； 大截 面 的比小截面 的预扭 角度 要大 ； 同样 规格 的绞合线芯 比单根线 芯预 扭 角度要大 。 ( 3 )绞笼 上的绝缘线芯 预扭量 在 0 ． 5圈 至 3圈的范 围 内， 绞笼后 面单 独放线架 上 的 扇形绝缘线芯预扭角度较前者要大些。 绝缘线 芯的预扭 角度应 选取 合适 ． 否 则 影响 电缆的对称性 ， 严 重 的还 会引起 扇形 线 芯的翻身。 对预扭角度偏 差不太大 的， 可利用 调整 压模架 与分 线板 的距 离 给 以少 量 的 补 2O - 偿 ， 若预扭不足则把压模调节靠近分线板 ； 反 之预扭过头 ， 则把压模 调至远离分线 板 ， 但压 模架 到分 线板的距 离不能太 小 ． 否则会 使绝 缘线芯弯 曲半径过小及扭伤绝缘或产生绝缘 皱折 。一般控制绝缘线芯进模角不大于 4 5 。 。 由于痢形 和半 圆形 线芯成 缆 的预扭 ， 线 芯将 产生 内应 力 ， 因此在第 一道 并线模 中要 产生很大的力来克服线芯的 内应力 。为避免 线芯 变形 而损伤绝缘 ， 成缆 时采用 多道 并线 模来完成 。第一道模 的孔径 比成 缆外径大 l -- 3 mm， 起合拢作用 ， 其 位置要正确 ， 不 允许 扇形线 芯 翻身 ； 第二 道模 的孔 径 比成 缆外 径 小 O ～O ． 6 mm， 将 已成缆 的线 芯进行一 次紧 压 ； 第三 道模 孔的直径 比成缆 直径小 0 --0 ． 4 mm。 包带模主要起定型作用 。 电缆从包带模 的距离应 尽可 能地缩 短 ， 以防紧压好 的成缆 芯 松 开 。 3 ． 3采 用 合 适 的 收 、 放线 盘 收放线 盘采 用合适 的盘具 。使其 弯曲相 对位移 最小。成 缆、 铠装 、 外护 套挤 制等 均应 选 用恰 当盘径的盘具 ， 盘具选用见表 3 。 表3 成缆后 外径／ ram 盘 具直径 ／ ram < 2 0 2 O～ 5 0 1 4 0 0 2 0 0 0 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 1 9 9 9年第 5期 NO．5 1 9 99 电 线 电 缆 F ．． 1 e c t r [ c W i r e＆ ( _ h l e 1 9 9 9年 1 0月 ( ) ct ．， 1 999 2 2 带有地线 的电力 电缆 陈善 同 、 ] I 1 ( 成 都三 电股份 有 限公 司 四川 成都 6 1 0 0 5 1 ) 。 摘 要 ： 本 文舟 绍 了带有地 线 的 电力 电缆 的 由来厦 其发 展 的过程 ， 对如 何 选择 地 线 的截 面作 了 较 详 细论述 ， 井展 望 交产 品 的发 展 方 向。 关超词 ： 带有地线的l 电力电缆； 结构； 地线截面； 选择 ； 展 望 中图分 类号 ： TM 2 4 7 ． 1 文献 标识 码 ： A 本 文 所要 评 述 的 “ 带 有 地 线 的 电力 电 缆 ” ， 是指在无铠装层 ( 钢丝 、 钢带铠装 ) ； 无 金 属 屏蔽 层 ( 铜 丝 、 铜 带 ) ； 无铝、 铅金属套 的 电 力 电缆 中 ． 包含有 一根用作保护接 地 的导体 ， 这 种 导 体 的英 文 名 为 Gr o u n d i n g C o n d u c — t o t s ， 简 称为地线 。在 传统的 电缆结构中 ， 某 些 构件 ( 铠装 、 屏蔽 、 金属套等 ) 在一定 的条件 下 ， 虽然也有地线 的功能 ， 但不属于本文讨论 的范 围 1 市场情况 众所周知 ， 在我 国现行 的力缆标 准 中， 设 有这样 的产 品。 就 国际而言 ， 从我们接触 到的 资 料 中 ， Gr o u n d i n g C o n d u c t o r s这 个 词作 为 电缆 构件 之一 出现在 电缆标 准 中 的时 问是 1 9 9 1 年 ： 美 国 UL 标准 ， UL 一 1 2 7 7电力 和控 制 托架 电缆 ( El e c t r i c a l P o we r An d C o n t r o l Tr a y C a b l e s ) 第 二版 ( 1 9 8 9年 3月版 ) ， 并在 1 9 9 1 年 l 1 月 的修 订 中 ， 在 电缆 结 构一 章 内 ， 掷 墨 列 入 了接 地 导 体 ( Gr o u n d i n g C o n d u c t o r s ) 一 节 ， 分 6个 问题 及 3个 表 ， 对 接地 导 体 的材 料 、 截面 ， 结构 、 标 志等 作 了详细规定 。 紧 随 其 后 ． 以 美 国 的 南 方 电 线 公 司 ( S o u t h Wi r e C O． ) 和通用 电缆公 司( Ge n e r a l C a b l e C O． ) 为代 表 的 电力 电缆 生 产 厂家 于 1 9 9 2年 推 出 了 “ TC 型 带 有 地 线 的 电 力 电 缆 ” ——“Ty p e TC Po we r Ca b l e W i t h Gr o u n d ” ， TC是托架 电缆 ( Tr a y Ca h i e ) 的缩 写 该类型 电缆 由于敷设 在托架 ( 盘) 上 ， 无需 铠装 ， 无需 金属屏蔽层及 金属外护套 ， 其使用 电压为 6 0 0 V。 导体材料全 部是铜 ， 绝 缘材料 有 X L P E和 P vc／ NYL ON 两种 ， 电缆 工 作 温度 9 0 。 C。电缆有三芯带地线 和四芯带地线 两个系列 ， 导 电线 芯 的几何形状 和不带地 线 的电缆一样 ， 全是圆形 。 多芯 电力 电缆不采用 扇 形 是 美 国 电缆 一 大 特 色 ， 其 规 格 范 围 从 8 AwG( 8 ． 3 6 7 mm。 ) 到 1 0 0 0 k c mi l ( 千 圆 密 耳 ) ， 1 0 0 0 k c mi l =5 0 7 F i l m 。 收稿 日期 ： 1 9 9 9 3 — 2 5 作 者 简介 ： 陈 善 同 ( 1 9 3 6 一) ， 男 ， 湖北 省 天 门县 人 ， 高 级工 程师 ， 原三 电公 司塑料 电缆 厂 总工 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯● ● 4结束 语 经过半 年多 的试 验 总结 ， 证明修 改后 的 工艺措施 应用 于生产 中后 ， 因成缆 弯曲 变形 带来 的一 系列质量 问题得 到圆满解决 。铝芯 扇形 电力 电缆外径 圆整 ， 弯曲性能好 ， 敷 设方 便。 由此体 会到生产制造 工艺 必须与生产实 践 相联 系 ， 才能真正解 决生产 中的实际问题 。 参考文献 [ 1 J上海交通 太 学 电力 电缆制遭 工艺 M] ． 1 9 8 4 [ 2 J蘸 采国 、 束 中柱． 橡 塑绝缘 电线 电缆生 产[ M] 1 9 9 4 、 ， ／ 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载