交联电缆绝缘厚度的合理控制

2014-06-26华伟清

电线电缆 2014年2期

华伟清

(无锡电缆厂有限公司，江苏无锡214028)

0 引言

中压交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘层的厚度，是保障电缆绝缘经受正常运行电压和各种可能过电压作用能可靠运行的基础。国内外中压电缆产品市场准入主要以IEC标准作为准则，例如根据IEC 60502.2—2005修改的 GB/T 12706.2—2008与前版标准GB/T 12706.2—2002关于交联电缆厚度的要求是不同的。

2002年版中17.5.2条对绝缘的要求是，每一段绝缘线芯的绝缘厚度测量值的平均值应不小于规定的标称厚度，最小测量值应不小于规定标称厚度的90%再减0.1 mm;而2008年版中17.5.2条对绝缘的要求则是，每一段绝缘线芯，最小测量值应不小于规定标称厚度的90%再减0.1 mm。

新版标准中增加了绝缘偏心度的考核要求，取消了绝缘平均厚度的考核要求，仅仅考核绝缘最薄处厚度和绝缘偏心度，对中压交联电缆绝缘原材料消耗来说是一场革命。

1 绝缘厚度控制调整的必要性

按新的国标，只要绝缘厚度的最薄点和偏心度满足标准要求，则绝缘的结构尺寸就为合格，而不再受平均厚度不小于标称值的制约，即中压交联电缆的绝缘平均厚度可以小于标称值。这对竞争异常惨烈且质量控制水平参差不齐的我国中压交联电缆市场，既是利好又是挑战。只有设法通过改进工艺、合理控制绝缘厚度，才能做到质量成本最优化。

2 影响绝缘厚度控制的因素

2.1 偏心度

偏心度的大小直接影响到绝缘厚度的控制，偏心度越小，材料消耗越好。图1为绝缘偏心未控制好的示意图，最薄厚度 4.03 mm，最大厚度4.96 mm，偏心度18.75%。

图1 绝缘线芯偏心现象

绝缘后的电缆偏心度取决于整个交联生产线上的各个工艺流程，即挤出、交联和冷却等。

在交联生产线中为了保证绝缘偏心度指标，可以从设备及操作上采取以下控制方法:

(1)模具应确保不变形。确保模具的圆整是保证电缆圆整度的基本要求，因此对所用的模具应加强保管、检查和维护，防止受损模具流入生产工序。

(2)开机前的准备应保质保量。要选用合适的引线，引线的重量和外径应与所生产的产品规格电缆相适合或基本相同。这样引线在硫化管内时的悬挂曲线基本与正常生产电缆时一致，有利于开机时调偏心。

(3)保持电缆绝缘偏心度的稳定。首先设备的稳定是影响偏心度的主要因素。三层共挤十字机头的温度变化很关键，若温度波动大，挤出的成熔融状态的绝缘及屏蔽料就不能象正常状况那样包覆在导体上，而引起偏心度变化。当需要拆卸机头时，应掌握机头拆卸方法，减少对机头部件的损伤，确保其结构的完整性。另外导体不能弯折，采用铁制周转盘卷绕导体并整齐排列，也有利于电缆绝缘偏心度指标的稳定。

2.2 绝缘层的厚度收缩率

悬链式交联机组当绝缘材料受热塑化挤出时，在融熔状态未交联固化之前将受到重力作用而产生下垂，很容易导致平均厚度低于标称厚度。交联机组配备了测偏仪，能在正常生产的同时观察到电缆导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层的热态实际值，就可以更加准确地控制绝缘层的厚度。但是，由于测偏仪测量出的是绝缘层的热态实际值，在经过交联、冷却后，绝缘层的厚度会有一定程度的收缩。

对不同的绝缘料生产时专门进行了收缩率的测量，测量办法如下:当正常生产到有两盘导体要进行焊接时，在焊接头进入机头的同时，记录下此时测偏仪上显示的绝缘层的热态平均厚度，而机头到测偏仪测量点的距离为1 m。在收线处把电缆开断后，找到焊接点前1 m处，测量绝缘层的厚度，并计算出绝缘层的实际平均厚度值。然后，用如下计算式算出所用绝缘层厚度的收缩率:(热态平均厚度－实际平均厚度)/实际平均厚度×100%。

测量出经常用的绝缘料的收缩率后，在生产中需要控制的绝缘层热态平均厚度可按下式确定:工艺规定的绝缘层标称厚度×(1+所用绝缘层的收缩率)。

确定了各种绝缘料的收缩率后，在生产不同电压等级的产品时，还需要对收缩率进行调整。由于不同的电压等级电缆生产时挤出的绝缘厚度相差比较大:如6/10 kV电压等级的绝缘标称厚度为3.4 mm，8.7/10 kV电压等级的绝缘标称厚度为4.5 mm，12/20 kV电压等级的绝缘标称厚度为5.5 mm，26/35kV电压等级的绝缘标称厚度为10.5 mm，因此其厚度收缩率也不相同。通过观察，发现在用同一种绝缘料生产不同电压等级的电缆时，电压等级越高、绝缘厚度越厚其收缩率也越大。例如:在用某一厂家的绝缘料生产6/10 kV电压等级的电缆时其收缩率为6%，生产8.7/10 kV电压等级的电缆时其收缩率为8%，生产12/20 kV电压等级的电缆时其收缩率为9%，生产26/35 kV电压等级的电缆时其收缩率为12%。

因此，径向收缩率数值的正确与否对绝缘层厚度的控制有非常大的影响，为了保证绝缘线芯下坠后的最薄点厚度，往往在生产时将绝缘控制厚度适当加厚。

3 合理控制交联电缆绝缘厚度的成效

在工艺、材料和装备等环节得到充分保证的前提下，当偏心度得到有效控制，并充分考虑到绝缘材料熔融加工的固有特性后，合理控制中压交联电缆绝缘厚度，既能保证最小厚度符合标准规定，又能降低材料的耗用。

以YJV22 8.7/15 kV 3×300为例，当按GB/T 12706.2—2002要求生产时，绝缘厚度的最薄点测量值应不小于规定标称厚度的90% －0.1 mm，同时平均厚度不小于标称值。为了满足这一要求，工艺至少需要按照标称厚度4.50 mm并适当增加厚度控制才能规避最薄厚度不达标的风险，相关检测数据见表1。

表1 绝缘线芯的检测结果 (单位:mm)

仍以 YJV22 8.7/15 kV 3×300为例，当按GB/T 12706.2—2008要求生产时，只要绝缘厚度的最薄点和偏心度满足标准要求，则绝缘的结构尺寸就视为合格，而不再受平均厚度不小于标称值的制约，即绝缘厚度控制就可以小于标称值。工艺控制的厚度只要按照4.40 mm，就能保证最薄厚度达标，相关检测数据见表2。

同样的YJV22 8.7/15 kV 3×300，当绝缘线芯按不同控制要求执行时，其结构净重及外径对比见表3。