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0.6/1 kV 硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜扇形導(dǎo)體最外層絞向的探討

摘要： 該文是作者根據(jù)生產(chǎn)中碰到的實際情況，對千伏級交聯(lián)電纜導(dǎo)電線芯的絞向提出一種新的觀點，即絞線最外層絞向采用右向，來解決原工藝絞向(左向)在特定情況下容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題。

關(guān)鍵詞：0.6/1kV 硅烷交聯(lián)電纜；扇形導(dǎo)電線芯；絞線最外層絞向；探討
1 引 言

導(dǎo)電線芯是作為電力電纜的重要組成部分，其作用是用來傳送電流。我國制定了等同采用 IEC228《絕緣電纜的導(dǎo)體》的電纜導(dǎo)體國家標(biāo)準(zhǔn)——GB/T3956-2008(電纜的導(dǎo)體》。作為使用廣泛、用量很大的額定電壓 1kV 塑料絕緣電力電纜，硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜占了其中相當(dāng)比重。其導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及性能采用的是符合 GB/T 3956-2008 第 2 種導(dǎo)體的要求的絞合導(dǎo)體。絞合的導(dǎo)電線芯在生產(chǎn)過程中，其最外層絞向都是采用左向。在我國的一些權(quán)威文章和教材，如《電氣絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》中，都指出絞線最外層絞向應(yīng)采用左向。因成纜方向規(guī)定采用右向(SZ 成纜除外)，而作為其中每一芯的電纜的
導(dǎo)體的最外層絞向采用左向，這樣，可使電纜結(jié)構(gòu)更合理、穩(wěn)定。筆者在生產(chǎn)中曾經(jīng)碰到了這樣情況，即在生產(chǎn)銅芯 1kV、4×240mm

2硅烷聚
乙烯絕緣電力電纜的過程中，為節(jié)約原材料，減小電纜外徑，導(dǎo)體采用 9O0緊壓扇形導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，在成纜時，有時會發(fā)生其中的一根絕緣線芯在進入成纜機的并線模模口前絕緣內(nèi)的導(dǎo)電線芯把絕緣撐破，導(dǎo)電線芯的最外層絞線像撐傘一樣撐開的情況，從而致使整根電纜定長報廢，只能作分盤處理。而且這種情況時有發(fā)生，說明不是偶然因素造成，有其必然性，在工藝上可能存在問題。這就需要分析、找出問題發(fā)生的原因，進行工藝改進，以避免這種情況的再次發(fā)生。

2 原因的分析
經(jīng)分析導(dǎo)電線芯撐開情況產(chǎn)生的真正原因并非是由于絞線節(jié)距不合適或各層緊壓不好，以及導(dǎo)體韌煉程度不夠而造成。調(diào)節(jié)絞線節(jié)距及各層緊壓程度，增加單線韌煉程度，僅能減少這種情況發(fā)生的概率，而應(yīng)找出產(chǎn)生問題的主要原因，從根本上消除這種情況的發(fā)生。扇形線芯和圓形線芯的成纜情況不同，圓形線芯在成纜時為消除導(dǎo)線的內(nèi)應(yīng)力各絕緣線芯需要退扭，而扇形線芯在成纜時需要預(yù)扭。以四扇形電纜為例，四根絕緣線芯成纜后應(yīng)為圓形，則每一根絕緣線芯橫截面應(yīng)為 1/4 圓，由兩條互為直角的邊和一條圓弧邊構(gòu)成。成纜后圓弧邊在外，四個線芯的圓弧邊組成一個圓，四個線芯的直角邊分別和其他線芯的直角邊緊密貼合。為達到這一要求，則要求各絕緣線芯在進入并線模�？跁r應(yīng)按一固定的角度進人，使各絕緣線芯直角邊頂點在圓心位置。直角邊預(yù)扭角度要合適，才能使各直角邊所在面正好相合，成纜后電纜才能成為圓形。否則絕緣線芯轉(zhuǎn)動或角度不對，可能使線芯的直角邊和圓弧的交點移至中心位置；或圓弧邊轉(zhuǎn)向至中心位置，這樣成纜出來的電纜就不會圓整，俗稱為“線芯翻身”。為了固定各線芯進線角度及位置，必須對各絕緣線芯施加一個扭力，強行控制線芯進線位置，該扭力通過對線芯預(yù)扭來達到，其大小通過調(diào)節(jié)放線盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)來調(diào)節(jié)，即通過調(diào)節(jié)預(yù)扭節(jié)距來調(diào)節(jié)。該扭力大小主要與導(dǎo)電線芯截面有關(guān)，截面越大，所需扭力越大；同時還與銅絲韌煉程度及導(dǎo)體緊壓情況有關(guān)。

成纜方向規(guī)定為右向，則預(yù)扭方向也只能為右向，否則無法達到平衡。預(yù)扭所產(chǎn)生的力作用于絕緣導(dǎo)體上，而導(dǎo)電線芯最外層絞向為左向，這樣就給導(dǎo)體最外層絞線施加了一個使導(dǎo)體最外層絞線松開的力。導(dǎo)體的外面是絕緣層，導(dǎo)體最外層維持不松開主要是由于絕緣層的緊壓作用。當(dāng)導(dǎo)體截面較大時，所需預(yù)扭的力也大，作用在絕緣層上的力也大。而 lkV 硅烷交聯(lián)電纜的絕緣厚度較薄，當(dāng)擠
包在導(dǎo)體外的絕緣不足以承受時，就在絕緣的最薄弱地方擠破絕緣，使導(dǎo)體最外層線芯松散。而當(dāng)導(dǎo)體截面較小時，該力也較小，正常情況下不會擠破絕緣。故這種情況基本只發(fā)生在大截面導(dǎo)體的電纜上。
3 解決問題的方法
找出問題發(fā)生的原因，接下來就是尋找解決方法。首先，按常規(guī)思路，提高銅單線的韌煉程度，使之更柔軟；在緊壓過程中調(diào)整各層節(jié)距和壓輪高度。這些措施只是減小了成纜時絞線的反絞向應(yīng)力，從而減少了上述的這類問題的產(chǎn)生，但并沒有根本上得以解決。若采用另一種方法，即調(diào)整絞線最外層絞向為右向，其他各層絞向也作相應(yīng)的調(diào)整。由于成纜方向(右向)與其相同，因此成纜時絞線產(chǎn)生反向扭應(yīng)力可以得到根本上改善，從而避免上述問題的產(chǎn)生。在 GB/T 3956—2008《電纜的導(dǎo)體》中，對導(dǎo)體的絞向并沒有作出規(guī)定。因而導(dǎo)體最外層采用右向沒有和國標(biāo)及IEC標(biāo)準(zhǔn)相沖突，是符合國標(biāo)和IEC要求的。而對電纜性能來說，改變的是導(dǎo)電線芯各層的絞向，對導(dǎo)體、導(dǎo)體外的絕緣及其外面的結(jié)構(gòu)均沒有影響，因而對電纜性能來說是沒有影響的。可能造成影響的是電纜的外觀，而對扇形線芯來說，其成纜后各線芯結(jié)合緊密，成纜時各線芯不退扭，因而我們認(rèn)為也沒有影響。當(dāng)然，這些還需要通過產(chǎn)品試制進行驗證。此外，在工藝上是否可行也不存在問題，只是在絞線時調(diào)整一下絞籠旋轉(zhuǎn)方向即
可。
4 試制及驗證
剛開始，我們先選擇一根成品長度為 280m、四芯 1kV 硅烷交聯(lián)電纜上進行試制，規(guī)格為 4×240mm
2導(dǎo)體最外層采用右向，按照相鄰層反向原則調(diào)整絞線其
余各層絞線的絞向，電纜其余制造工藝不變。試制結(jié)果表明試制情況很好．成纜后電纜外觀與以前相比沒有變化，對電纜性能也沒有影響。然后再增加電纜試制長度、數(shù)量，以及進行批量試制生產(chǎn)。在三芯、四芯 240mm
2。扇形導(dǎo)體電纜上共
陸續(xù)試生產(chǎn)了三十余公里電纜，結(jié)果很好，沒有一起導(dǎo)電線芯撐開而撐破絕緣的情況發(fā)生，對電纜性能和外觀上也沒有影響，從而從根本上解決了該問題的發(fā)生。
5 結(jié) 論
(1)在二芯、三芯、四芯采用扇形導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的大截面導(dǎo)體(185mm
2。及以上
截面)的 1 kV 硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣的電纜中，應(yīng)考慮采用導(dǎo)體最外層 向為右向的工藝；小于 185mm
2的扇形導(dǎo)體截面氈可以考慮采用這種結(jié)構(gòu)。
(2)對 1kV 聚氯乙烯絕緣電纜中采用扇形導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的多芯電纜，當(dāng)導(dǎo)體截面
較大時，也應(yīng)考慮采用導(dǎo)體最外層絞向為右向。雖然其絕緣厚度比硅烷交聯(lián)絕緣厚度要厚，在實際生產(chǎn)中可能很少發(fā)生上述情況，但在導(dǎo)體截面較大時也有可能發(fā)生，而采用該工藝可以避免它的發(fā)生