电线电缆产品的质量特性浅析

2020-01-06罗杰

通信电源技术 2020年13期

罗杰

（成都德源电缆有限公司，四川成都 611731）

0 引言

电线电缆产品基本结构为“导体+绝缘+护套”三层结构。其中：导体用来传输电能，材质有铜、铝以及铝合金；绝缘起触电保护作用，材料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯以及乙丙橡胶等；护套的作用是保护绝缘不受外界环境的腐蚀或损伤，材料通常有聚氯乙烯、聚乙烯以及弹性体等。产品关键指标有电性能、结构尺寸、机械物理性能、老化性能、交联性能以及阻燃耐火性能等。它的质量状况不仅关系到电力系统的正常运行，还与人们的生命财产安全息息相关。

1 电性能指标

1.1 导体直流电阻

导体直流电阻是考核电线电缆载流能力的最基本参数，也是关系到制造成本的最重要因素。20 ℃导体直流电阻不合格，是由于铜材电阻率过高或导体截面积不够引起的。前者是原材料的质量问题，后者是生产企业工艺设计问题。20 ℃导体直流电阻不合格属于a类不合格，即严重不合格，使电缆在正常使用时导体发热过高。绝缘、护套等结构受热程度超过设计值，会大大降低其安全性能指标，缩短电缆的使用寿命，易引起短路等安全事故，还将增加线路的损耗，浪费能源。因此，针对由于铜材电阻率过高或导体截面积不够引起的20 ℃导体直流电阻不合格问题，生产企业要有正确并合理的检验规范和检验手段，检测生产过程中的导体电阻，以避免发生不合格的情况。针对生产企业工艺设计引起的20 ℃导体直流电阻不合格问题，要有正确的工艺设计做指导，在导体生产过程中选择正确的压轮，避免压形导体出现飞边咬边的发生，控制好导体绞制过程中的单丝张力，从而避免单丝拉细引发导体截面不够而发生20 ℃导体直流电阻不合格的情况。

1.2 4 h耐压

电缆耐压是重要的安全指标。耐压不合格会造成漏电，引发人身安全事故或短路造成火灾，后果相当严重。电缆的例行检验都进行火花试验，且应进行成品耐压试验。4 h耐压试验虽属型式试验项目，比成品耐压试验稍严酷，但经过绝缘火花和成品耐压试验后一般不会造成击穿。因此，需严格进行绝缘的火花试验和成品耐压试验，要保证100%试验。试验电压和试验时间必须按规定进行，并加强过程检验的监督，由巡检员抽查挤塑工序的火花试验质量。另外，需严格控制挤出工艺，因为绝缘平均厚度和最薄厚度不合格也容易造成耐压击穿。成缆工序中，需要保护好绝缘线芯，避免碰伤和划伤绝缘线芯。

2 结构尺寸

2.1 绝缘厚度

绝缘厚度低于标准规定，会危及线路安全和使用者的人身安全，易出现漏电及击穿现象。究其原因，在于设备性能差导致出胶量不稳定、主机挤出给定不足以及收线张力过大等。此外，还有工厂在生产产品时不按标准及工艺规定进行生产，出厂检验中未认真按产品标准及工厂检验要求进行检验。因此，需严格控制挤出参数，定期检查模具，保证厚度足够，避免太快挤出，并加强成品检验。在实际生产中，生产企业要完善并准确根据自身的设备和人员情况制定可靠的工艺控制参数，并严格按照工艺纪律对产品进行中间检测，加强生产工艺的控制力度。

2.2 护套最薄处厚度

电缆的护套起着耐腐蚀、抗压以及抗冲击的作用。若它的厚度偏小，在电缆使用过程中易被磨损，降低其抵抗外界各类腐蚀的能力，易使绝缘暴露在外界环境中降低其介电性能。出现这类不合格现象的原因：一是企业对产品出厂检验项目把关不严，未严格进行抽检；二是企业的生产工艺水平差，人员操作水平低，未选择合适的模具或正确调整模具之间的距离和控制出线速度，从而无法在生产过程中严格控制外形尺寸和厚度。针对该问题的质量控制的建议与绝缘厚度控制的改进建议相同，在此不再赘述。

3 绝缘和护套的机械性能

绝缘和护套的抗张强度和断裂伸长率不合格，在电缆使用过程中易被磨损，降低其抵抗外界各类腐蚀的能力，易使导体暴露在外界环境中出现漏电现象。不合格是因为材料不过关，如原材料配方中基料含量不够、填充料用量不适当、分散性过大或者过量使用了回收料等，还因为工艺把控不严，包括挤塑温度、牵引速度等。因此，建议采用优质的原材料，严格控制挤出参数，加强成品检验。此外，严格控制对供方，必要时对原材料送检或制成小样后检验其机械物理性能，不能仅凭供方信誉而不进行进货检验。

4 绝缘和护套的老化性能

绝缘和护套老化前后抗张强度和断裂伸长率变化率不合格，在电缆使用过程中无法满足使用寿命。随着时间的推移，绝缘和护套发脆甚至断裂，使导体裸露发生触电危险或短路、火灾发生。不合格原因也是因为原材料不过关。因此，建议采用优质的原材料，加强原材料的进货检验。严格控制对供方，对供方进行评价，在合格供方中进行定点采购。必要时送检原材料，或制成小样后检验其老化性能。

5 交联性能

热延伸不合格主要是由于交联度不够。交联聚乙烯绝缘的交联度不够会降低绝缘的耐热性能，限制了电缆正常使用的载流量，使电缆在导体允许最高温度下运行时绝缘材料熔融变形，造成短路的电气安全事故甚至引发火灾。绝缘的交联度不够，原因主要有交联工序的温度或时间不够、绝缘挤塑的温度不够致使聚乙烯的接枝度不够以及材料本身的配方质量问题。前两个原因是由于生产企业的工艺控制问题，后一个原因是原材料的质量问题。因此，建议采用优质的原材料严格控制工艺，并加强过程工艺控制和成品检验。

6 燃烧性能

6.1 阻燃性能

在火灾情况下，电缆易持续性燃烧，不仅加大了火情，造成了严重的人身财产伤害，还容易引起电路故障，进一步造成短路引发火灾等安全事故，且阻碍了消防救援设备的使用。阻燃电缆是当发生火灾时，该产品可以阻止火焰的蔓延，主要指标为成束燃烧。成束燃烧不合格，主要是外护套材料的阻燃性不高和电缆结构设计不合理造成的。前者是由于原材料本身的质量问题，后者是因为电缆生产企业研发能力的问题。因此，生产企业应通过大量的实验数据，确定合理可行的电缆结构和材料，从而针对阻燃电缆的材料制定严格的进货验收检验规范和可靠的工艺文件。

6.2 耐火性能

在火灾情况下，电缆绝缘极易碳化造成短路，致使系统无法正常工作。而一些应急救援措施（如消防栓、应急照明、安全救援逃生通道等）要求正常工作，这就要求电缆的耐火性能需发挥作用。线路完整性是考核该性能的重要指标。该指标不合格的主要原因是耐火层的质量不符合要求，或是生产工艺设计不合理，耐火层的层数不够，也可能是生产过程控制出现差错，云母带绕包出现漏包或搭盖不够。因此，生产企业应通过大量的实验数据确定合理可行的电缆结构、材料及可靠的工艺文件，加强生产过程控制，使耐火层按工艺要求进行生产。

7 其他性能

7.1 绝缘热收缩

绝缘热收缩不合格，在使用过程中会应力集中导致绝缘拉薄，造成不能承受规定的电压，减少电缆使用寿命，影响使用安全。电缆的终端连接处长时间裸露，易造成漏电、触电、短路等电气安全事故。交联聚乙烯热收缩的指标影响因素较复杂，但主要可分为原材料质量因数和生产加工因数。交联聚乙烯主要是基料（一般采用低密度或线性低密度聚乙烯）、交联剂、抗氧化剂等。基料本身的热收缩很大程度上决定了电缆绝缘或护层的热收缩。由于聚乙烯为结晶高聚物，在加工中易形成残留应力，所以生产加工条件对热收缩的影响很关键，主要的工艺参数挤塑模具的类型（挤压、挤管）、挤塑温度及冷却形式（分段冷却）、挤塑生产线牵引与主机的配合（生产线速度的稳定性）等，均对其有较大影响。因此，建议采用优质的原材料并制定原材料进货验收检验规范，严格按照工艺要求进行生产，加强过程工艺控制和成品检验。

7.2 绝缘和护套的热失重

绝缘和护套的热失重不合格是因为原材料在生产过程中各种添加剂过多，致使热质量损失过大，加速了护套和绝缘的老化，减少了使用寿命。建议采用优质的原材料，严格按照生产工序进行生产。此外，原材料在生产过程中不能添加太多增塑剂等。

7.3 控制电缆的绞合节距和成缆方向

绞合节距不合格易造成电缆不紧密，外形不圆不均匀，影响美观且不方便使用。绞合节距过大降低了电缆的弯曲特性，并使电缆在相同弯曲程度下，绝缘线芯的变形程度更大，从而造成导体断裂和绝缘开裂，引起断路或短路的电气安全事故。成缆方向不合格往往为电缆在安装使用过程中的接续带来困难，原因是生产企业对产品标准理解不够或过度提高生产效率忽视该质量控制点。以上原因均属于生产工艺的控制或质量意识问题，是由企业主观原因造成，因此企业应对生产工人和检验员进行标准培训，明确生产要求，控制绞笼速度和牵引速度，不能求快而造成节距比过大。要注意最外层电缆的绞向，不能设置错误。此外，加强成缆后的过程检验，防止产生不合格品。