電纜生產工藝大全之：交聯電纜

發布時間：2022-02-19 15:29:38   

一、 交聯電纜用的原材料和半成品

1. 導體

交聯電纜的導體絕大多數為圓形銅、鋁絞線。也有實芯導體，1kV以下可采用扇形導體。

圓單線質量要求：表面光滑、無油污、無變黑、無碰傷、無劃傷等。

交聯電纜導體必須采用緊壓線芯。這是為避免在交聯管道中的高溫、高壓下將屏蔽料和絕緣料壓入絞線間隙而造成廢品；同時還可以阻止水分沿導體方向滲入，從而防止水樹枝的產生與發展。可見，緊壓工藝是保證電纜運行可靠性的一項關鍵措施。

2. 絕緣料

交聯電纜用的絕緣料是：交聯聚乙烯。

交聯聚乙烯的大致組成為：聚乙烯：抗氧劑：交聯劑=100：0.3~0.5：1.5~2.5。

為保證絕緣料的清潔（生產的產品合格），包裝物必須保證完整無損，凡有包裝損壞的絕緣料不得使用。

35kV及以上的交聯電纜，要求使用超凈料。

3. 內半導電料

內屏蔽料用于交聯電纜的導體屏蔽，長期工作溫度為90℃，20℃時體積電阻系數不大于1×103（Ω·cm）。

內屏蔽料有交聯型和非交聯型兩種，交聯型可避免過載或短路時內屏蔽料變形或向導體間隙流動，非交聯型材料加工和擠出都十分方便。

4. 外半導電料

外屏蔽料用于絕緣屏蔽，耐溫等級與絕緣料相一致。

外屏蔽料分為易剝離型（剝離強度為8~20牛頓/10毫米）、可剝離型（剝離強度為20~40牛頓/10毫米）和不可剝離型三種。26/35kV及以下的交聯電纜，為施工方便而要求采用易剝離型或可剝離型外屏蔽料，26/35kV以上的交聯電纜，應采用不可剝離型外屏蔽料。

5. 護套料

交聯電纜的外護套一般應采用耐溫90℃的聚氯乙烯電纜護套料，與電纜的工作溫度相一致。

6. 屏蔽銅帶

額定電壓大于0.6/1kV的電纜應有金屬屏蔽層。金屬屏蔽層一般采用銅帶（多見）或銅絲（少見）。金屬屏蔽層除了可保證絕緣屏蔽為地電位（中性點）外，還可使接地故障電流通過。

7. 鎧裝鋼帶/鋼絲

交聯電纜的鎧裝層一般采用鋼帶或鋼絲。鋼帶鎧裝層可承受徑向壓力，鋼絲鎧裝層可承受軸向拉力。

交聯電纜的鎧裝鋼帶有涂漆鋼帶和鍍鋅鋼帶兩種。

8. 內襯層

內襯層主要起成纜時的扎緊作用。其材料要求為不易吸濕且與絕緣層具有相匹配的耐溫等級。可采用聚氯乙烯帶、聚酯帶、無紡布帶等。

9. 隔離套

隔離層是為了防止金屬屏蔽層（銅）和外面的鎧裝層（鋼）形成原電池而加速腐蝕。因此，鎧裝交聯電纜的隔離層必須是不透濕的擠包隔離護套。一般采用與護套相同的聚氯乙烯護套料。

10. 填充

填充是為了使電纜成纜后圓整。其材料要求為不易吸濕且與絕緣層具有相匹配的耐溫等級。A級阻燃電纜采用石棉繩，其它電纜采用普通填充繩。

二、 交聯機組（簡介）

1. 收放線

為保證生產的連續性，最好采用雙收、雙放，當然儲線器（一般可儲100米以上）是必不可少的。收放線多采用龍門式的，也有采用地軸式的。

2. 上牽引

上牽引要求摩擦力大、牽引穩定、轉速均勻、不“打滑”，以確保懸垂度控制的穩定。

國內大多采用單牽引輪，直徑在1500mm以上，調速范圍在1.2～20米/分，有的為了增加摩擦力而在牽引輪外附加皮帶壓緊導線。

3. 擠出機

擠出機由機筒、螺桿、機頭、傳動部分組成。

機筒采用硬質合金制造，材料硬度要求達到洛氏75～76，機筒加熱以油加熱為好——溫控比電加熱穩定，但加熱系統復雜，熱量損失較多。

螺桿采用不銹鋼或氮化鋼制造，硬度略低于機筒硬度，一般為洛氏65左右。

機身和螺桿應具有強制冷卻能力，機身可風冷，螺桿可水冷。

由于擠出粘度較大（尤其外屏蔽料），所以擠出負荷較大，最好采用壓力表監視擠出壓力。

⑴ 內屏蔽擠出機

由于內屏蔽的結構用量小，一般采用Φ65機。

內屏蔽料中的填料成分比較多，擠出過程中的摩擦熱較大，因此螺桿不宜過長，一般長徑比選20∶1，壓縮比選3∶1，轉速范圍在10～60轉/分左右。

另外，最好配套安裝自動加料和預先干燥裝置。

⑵ 絕緣擠出機

由于絕緣層的結構用量較大，普遍采用Φ150機。

螺桿長徑比一般為25∶1，壓縮比為2.5∶1～3∶1，轉速范圍在9～45轉/分左右，出膠量應達到200公斤/小時以上。

另外，最好配套安裝自動加料和預先干燥裝置。

⑶ 外屏蔽擠出機

外屏蔽的結構用量比內屏蔽略大，一般采用Φ90機。

一般長徑比選20∶1，壓縮比選3∶1，轉速范圍在14～41轉/分左右。

⑷ 機頭

1+1+1機頭：太落后已被淘汰。1+2機頭：現在比較多見。0+3機頭：較少，先進。

采用1+2機頭或0+3機頭，使層間接觸緊密，消除了氣隙，避免了層間污染，從而提高了電纜的電性能。

4. 交聯管

由于交聯管承受高溫、高壓（力），應選用無縫鋼管，最好是不銹鋼管，管徑為200～300mm。

交聯管可分為懸鏈式和垂直式兩種。長度分別約為120米和100米，垂直式的偏正芯容易控制，但費用較高。

交聯管的加熱多為變壓器加熱（干法），以交聯管壁作為變壓器的二次回路，其熱效率很好。

5. 下牽引

為了確保牽引穩定運行，下牽引最好采用兩個牽引。第一個為牽引輪，第二個為履帶式牽引。

6. 水氣與電氣控制部分

水、氣控制可分為自動和手動，一般安裝在機頭附近，由機長負責指揮調控。

電氣控制部分分為集中控制（總控臺）和分散控制（各控制屏）。

7. 儀表操作維護規程

隨設備不同而差異較大——略

三、 交聯工藝

1. 交聯基本原理

為了使聚乙烯提高耐溫等級，我們可以采用化學或物理的方法使其變成體型分子結構，這就叫交聯。

化學法交聯就是在聚乙烯中加入一定量的交聯劑（常用過氧化二異丙苯——DCP），在加熱到一定溫度時迅速分解生成游離基，游離基不穩定，它奪取聚乙烯分子中的氫，使聚乙烯分子變成大分子游離基，它們的相互結合就形成了體型分子結構。

2. 交聯度與工藝參數

交聯度是電纜熱性能的一個重要指標。一般采用熱延伸法測量（200℃下承載20牛頓/厘米，15分鐘時的伸長率）。

⑴ 溫度

交聯過程是在硫化管的加熱段內完成的，硫化管的溫度越高，交聯度也越高（其它因素不變時）。一般來講，考慮到各種因素，干法交聯的硫化管溫度在290~310℃左右為宜。

⑵ 線速度

很顯然，線速度越高，生產效率也越高，但交聯度會變低（其它因素不變時）。一般來講，線速度受以下幾個因素控制：

① 額定電壓：電壓越高，絕緣越厚，交聯速度越慢，因此線速度越受限制。

② 電纜規格：截面越大，要求擠出機的出膠量越大，因此線速度不能太快。

③ 冷卻水溫和水位：冷卻水溫低、水位高，對冷卻有利，但對交聯度不利。

④ 硫化管：溫度越高、管路越長，線速度越可加快。

⑶ 擠出溫度

擠出溫度主要取決于原材料的配方。要求擠出的材料既充分塑化又沒有先期交聯。

3. 屏蔽與絕緣層的擠包

⑴ 內屏蔽層的擠出

l 擠出溫度

內屏蔽料分為交聯型和非交聯型兩種。前者溫度控制要求更高。由于材料、設備的不同，擠出溫度也有差異。但擠出溫度的選擇原則是：

① 總原則：要求擠出的材料既充分塑化又沒有先期交聯。

② 加料段：溫度不宜過高。以免料粒過早軟化或粘連，造成出膠量減少或不均。

③ 導膠管：溫度不宜過低。否則機身壓力過大，易損壞設備。

內屏蔽擠出參考溫度（±5℃）

由于內屏蔽料伸長率較小，擠包要求緊密，表面要求圓整，故采用擠壓式模具。

內屏蔽層應均勻，表面光滑、無明顯絞線凸紋，不應有尖角、顆粒、燒焦、擦傷痕跡。厚度以工藝性良好，經濟合理為準，一般取0.5~0.8mm。

l 模具選擇（擠壓式）

內屏蔽層模芯孔徑D1 = 導體直徑d +（0.3～0.6）

孔徑過大，易造成偏心；孔徑過小，易產生竹節。

內屏蔽層模套孔徑D2 = 導體直徑d + 2 × 內屏蔽層厚度t1

⑵ 絕緣層的擠出

l 擠出溫度

絕緣料為交聯聚乙烯。由于材料、設備的不同，擠出溫度也有差異。擠出溫度的選擇原則與內屏蔽層相同。

絕緣擠出參考溫度（±5℃）

絕緣層要求無氣泡、雜質等；厚度六點平均值不小于標稱值，最薄點不小于標稱值的90%－0.1。

l 模具選擇（擠壓式）

絕緣層模芯孔徑D3 = 內屏蔽后直徑D2 +（0.5～0.8）

孔徑過大，絕緣易形成“耳朵”；孔徑過小，易刮傷內屏蔽層。

絕緣層模套孔徑D4 = 內屏蔽后直徑D2 + 2×絕緣層厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ

對于三層共擠設備：

絕緣層模芯孔徑D3 = 內屏蔽層模套孔徑D2

絕緣層模套孔徑D4 = 內屏蔽后直徑D2 + 2×絕緣層厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ

⑶ 外屏蔽層的擠出

l 擠出溫度

外屏蔽層采用半導電絕緣屏蔽料。由于材料、設備的不同，擠出溫度也有差異。擠出溫度的選擇原則與內屏蔽層相同。

絕緣屏蔽擠出參考溫度（±5℃）

外屏蔽層應均勻，表面光滑、無明顯絞線凸紋，不應有尖角、顆粒、燒焦、擦傷痕跡。厚度以工藝性良好，經濟合理為準，一般取0.5~0.8mm。

l 模具選擇（擠壓式）

外屏蔽層模芯孔徑D5 = 絕緣后直徑D4 +（0.5～0.8）

孔徑過大，易造成偏心；孔徑過小，易產生竹節。

外屏蔽層模套孔徑D6 = 絕緣后直徑D4 + 2×外屏蔽層厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ

對于三層共擠設備：

外屏蔽層模芯孔徑D5 = 絕緣層模套孔徑D4

外屏蔽層模套孔徑D6 = 絕緣后直徑D4 + 2×外屏蔽層厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ

4. 交聯工藝（干法）

干法交聯設備與濕法交聯設備基本相同，只有交聯管路的加熱方式不同，干法交聯是采用電熱輻射加熱。

干法交聯管道溫度與線速度、管道加熱段長度、冷卻段長度、電纜規格等密切相關。

    交聯管加熱段溫度控制范圍參考表（±10℃）

干法交聯因為加熱溫度較高，高聚物會發生氧化降解，因此需要惰性氣體加以保護。氮氣由于來源豐富、價格便宜而被廣泛采用。

交聯型屏蔽料，特別是絕緣料中含有交聯劑（過氧化二異丙苯），在高溫下的分解產物及交聯副產物等小分子會變成氣體，如果沒有壓力的控制，就會形成較大的氣泡，所以，交聯反應一定要在壓力下進行，一般在0.7~1.2MPa。

5. 開停車程序

⑴ 開車前準備

① 選擇封閉墊及配模：按生產的電纜規格準備好上、下封閉墊和模具，并裝機。

② 擠出機加熱及保溫：為使擠出機溫度滿足工藝要求，應提前3～4小時升溫。

③ 穿牽引線：將牽引線從上牽引引至下密封，并繞在下牽引輪上，連接在收線盤上。

④ 導線接頭：將導線與引線用接頭鋼管（最好是銅管）液壓連接，放線盤升到位，張力適當，儲線器儲滿導線。

⑤ 牽引與收線：按工藝要求選擇上、下牽引，輔助牽引，收線的檔位。

⑥ 屏蔽料干燥：屏蔽料應在使用前進行干燥，溫度40～60℃，時間為4小時以上。

⑦ 收線：按計劃長度選擇收線盤，調好排線節距、限位、排線導輪的角度。

⑵ 開車

① 走線：調好上、下牽引，并使其同步。

② 張力調節：調節下牽引使導線張力適當，投入懸控器，當懸控器指示為零或擺動不大時，意味著張力調好。調好收放線張力。

③ 擠出機啟動：走線后先啟動內屏蔽機，調好后分別啟動絕緣和外屏蔽機，當各層厚度、偏心度外觀質量調好后，（待牽引線出下封后）將下封閉封好。

④ 水氣工藝：開啟水泵使冷卻水進入冷卻管道。

⑤ 封上封閉器：擠出機調整完畢后可封上封閉器。

⑥ 交聯管加熱：按給定工藝溫度加熱管道。

⑦ 供氮：按操作程序和工藝規定供氮。

⑧ 成品標記：當溫度、壓力符合工藝要求時，在下封閉處作出標記，X（60）米后為成品。

⑨ 啟車完畢：將成品線收在線盤上，調好速度和排線節距，轉入正常生產。

⑶ 停車

① 停止交聯管加熱電源。

② 分別將擠出機停止供料。

③ 把水位調到控制范圍的最高位置。

④ 停止供氮，降低擠出機轉速，減小電纜外徑，釋放氮氣，氮氣放完時全線停車。

⑤ 管道內壓力為零時，打開連鎖裝置和上封閉器。

⑥ 作出成品標志，將帶絕緣的廢線走出管路。

⑦ 停水泵，放掉冷卻水。

⑧ 擠出機按規定清理。

⑨ 關閉所有開關、閥門。

四、 質量缺陷的原因與排除方法

交聯廢品的種類及其原因和解決辦法

五、 產品實驗與檢驗

1. 例行試驗

例行試驗即出廠試驗。即每根電纜均需進行的試驗。它包括以下幾項：

⑴ 導體直流電阻試驗

執行標準：GB/T 3956

⑵ 局部放電試驗

執行標準：GB/T 3048.12 。每相在1.73U0下局部放電量應不超過10pC。

⑶ 交流電壓試驗

執行標準：GB/T 12706.2 。每相耐受工頻電壓5分鐘不應擊穿。

交流電壓試驗值

用三相變壓器同時對三芯電纜進行電壓試驗時，電壓應為表值的1.73倍。

2. 抽樣試驗

⑴ 結構尺寸檢查

① 導體結構尺寸：應符合GB/T 3956的有關規定。

② 絕緣厚度：平均值不小于標稱值，最小值不低于標稱值的90%－0.1。

③ 護套厚度：平均值不小于標稱值，最小值不低于標稱值的85%－0.1 / 80%－0.2。

⑵ 四小時交流電壓試驗

本試驗適用于3.6/6 kV以上的電纜 。試樣長度不少于5米，在每相上施加試驗電壓4小時。試驗電壓如下：

四小時交流電壓試驗值

青島華強電纜是一家專注生產電線電纜的廠家，公司生產的華宇牌電線電纜各項性能均達到國際電工委員會和國家標準的要求，主導產品有：鋁合金電纜、交聯電力電纜、聚氯乙烯絕緣電力電纜、控制電纜、計算機電纜、礦物絕緣電纜、電氣裝備用電線電纜等多種型號電纜，還可以根據用戶需求加工定做需要的特種電纜