填充条在电缆上的应用

曹永刚，靳继国，那希洋，周 剑，张 伟，张 蓓

(1.江苏亨通电力电缆有限公司，江苏苏州215234;2.上海亚龙电缆有限公司，上海 金山201506;3.九星控股集团沈阳电缆有限公司，辽宁沈阳110141)

0 引言

为了使成缆线芯圆整，提高外观质量，成缆时需要对绝缘线芯空隙进行填充。填充材料的选择对电缆圆整度起着至关重要的作用，通常采用的填充材料主要有填充绳和填充条两种。填充绳柔软，可以不同规格随意组合搭配满足不同空隙形状和面积的需要，使用方便，故被广泛应用。但是其松散，受压易变形，在应用中存在被压扁致使缆芯不圆整的问题，一直以来都是各个企业面临的难题。于是大家开始尝试采用填充条进行填充，试图解决填充造成的不圆整问题。填充条较硬，抗压变形较好，具有规则形状和尺寸。这样不仅可坚实填充电缆的边缘空隙，保证大外径圆形绝缘线芯成缆圆整度，还能有效支撑非正规绞合结构中绝缘线芯，避免被压扁。因此填充条在解决成缆圆整度问题上优势明显，但现有的填充条又存在各种缺陷，很难得到推广。

1 填充绳

填充绳是目前使用最广泛的填充材料，主要是聚丙烯(PP)填充绳。当用于以下两种电缆结构时，外观效果不理想。

第一，两根以上圆形大外径绝缘线芯成缆，由于填充绳松软，虽然成缆时填充很饱满，但是在经过牵引后，填充绳不能保证缆芯外圆弧面形状，这会造成缆芯不圆整。这种现象常见于中高压三芯电缆成缆上，填充后已使电缆呈三角形(如图1所示)，影响客户对产品满意度。

图1 填充不圆整

第二，对于非正规绞合的结构(如图2所示)，4芯、5芯、6芯等圆形绝缘线芯成缆，中心空隙较大，结构不稳固，填充绳柔软易变形，不能有效支撑。当缆芯通过牵引，缆芯受压变形，产生压扁现象，造成电缆最大外径超范围，引起很多客户投诉，这是很多企业碰到的问题。

造成以上问题的原因是其柔软、易变形，如果采用填充条，则以上问题可迎刃而解。

图2 非正规绞合中心空隙

2 填充条

填充条按形状分类主要有扇形填充条和圆形填充条。

2.1 扇形填充条

扇形填充条主要用于大外径圆形绝缘线芯边缘空隙，扇形填充条内角按照空隙形状设计，外弧按照成缆外圆弧设计，所以采用扇形填充条成缆表面圆整度较好。圆形填充条主要用来填充中心位置，对非正规绞合结构绝缘线芯起到支撑作用。

由于标准中对填充材料的物理机械性能没有严格要求，只要求满足电缆工作温度及材料相容性，所以在填充条的材料选择上，通常考虑更多的是成本。目前应用较多的是采用交联聚乙烯(XLPE)回收料粉末与聚烯烃共混附加发泡剂、增塑剂等添加剂挤出生产。这种填充条的优点是:密度小，成本低，填充后缆芯圆整。缺点是:(1)材料中有大量XLPE粉末和填充剂，使填充条硬度很高，影响电缆弯曲性能;(2)多采用回收料生产，其中杂质较多，采用发泡工艺生产，表面粗糙，整体外观质量较差;(3)成分混杂，不能保证环保性能，不适用环保要求较高的产品;(4)填充条易吸潮，用于中压电缆填充时，会造成金属屏蔽氧化。因为扇形填充条存在以上缺点，很多客户明确不允许使用，故逐渐被淘汰。

2.2 圆形填充条

为了解决4芯、5芯等成缆结构不稳定、容易压扁的问题，对于环保、外观等要求较高的产品，有些企业采用聚氯乙烯(PVC)等护套材料挤制成实心圆形填充条，作为这类结构电缆的中心填充条，边缘填充仍采用PP绳。这种填充条由于采用与护套同样质量水平的材料，表面光滑平整;材料性能满足电缆特殊要求;只填充中心位置，采用圆形结构，节省填充面积，是一种非常好的填充设计。但是这种填充条比常规填充绳密度高、成本高，很难推广使用。

3 一种复合型填充条

为了更好地推广圆形填充条，需要在保留圆形填充的优点的同时，降低填充条制造成本。本文介绍一种复合填充条结构，改变了以往采用的实心结构，中心采用密度低、价格便宜的PP填充绳，外表面包覆挤塑外套。这种结构的填充条，重量轻，可根据不同的外套材料硬度调整其厚度，来保证填充条的有效支撑性能和弯曲性能。

本文推荐采用中密度聚乙烯(MDPE)护套料，因为材料硬度较高，可以大幅减少主材的厚度。经过设计验证，采用MDPE护套料设计的各种规格填充条结构示意图如图3所示。

图3 复合填充条结构示意图(单位mm)比例1∶1

复合型填充条可以采用普通挤塑机挤压式生产，直接在挤塑机前加一个简单放线架，用于PP填充绳的拖放，生产工艺简单。MDPE护套料为外套的填充条的生产工艺参数如表1所示(供参考)。

4 复合型填充条成本分析

由于填充条为支撑填充，相对于PP填充绳节省了周围的填充面积(如图4所示)，以0.6/1kV YJV 4×300mm2的电缆为例，如果采用填充条，规格为 10mm，成本为400～500元/km。如果采用PP填充绳，重量需要约80kg，成本约400元。所以整体成本与PP填充绳相差不大，而且只填充中心位置，用量不大，不会造成电缆成本大幅增加。

表1 生产制造工艺参考 (单位:mm)

填充条主材料还可以换成PVC材料或者低烟无卤聚烯烃材料，以满足不同结构电缆的需要。不过主材料硬度各不相同，所以填充条外套的厚度需要重新调整验证。还可以通过更改模具制成扇形填充条，用于大外径圆形成缆线芯边缘填充。

图4 填充条应用示意图

5 结束语

电缆的不圆整问题一直以来是各企业面临的难题，会造成客户投诉，影响客户对产品的满意度。采用填充条可以有效解决这个问题，但是因为成本、质量等多种因素，一直没有推广使用。

本文介绍的这种复合型填充条，不但可以解决电缆圆整度问题，而且通过结构优化设计，大大降低了成本，是企业解决电缆圆整度问题很好的一种解决方案。由于标准对填充材料的性能无特殊要求，只要满足相容性和电缆的工作温度即可，对于库存或生产中产生的一些废料也可以回收利用生产填充条，进一步降低成本。