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电缆基础知识培训教材 第一章电线电缆总论 定义电线电缆是用以传输电力 传递信息和实现电磁能量转换的一大类电工线材产品 应用相当广泛 品种极其繁多 第一节产品社会发展中的重要作用 产品无处不在 工业的血管 社会的神经 电机的心脏 二十一世纪将是线 电线电缆 的世界 使用特点和重要性1电线电缆是量大面广 用途遍及所有领域的一大类产品参与工业生产 交通运输 国防科研 现代农业 2电线电缆产品是任何一个用电场合必须的配套产品高压高频输电计算机网络系统耐高温辐射3电线电缆产品安全可靠运行的重要性电缆线路的损坏 牵涉的面比较广电缆等级越高 则造成的损失越大 第二节电线电缆的产品分类1裸电线与裸导体制品2电力电缆3电气装备用电线电缆4通信电缆与光缆5电磁线 绕组线 第三节电线电缆产品的命名和型号行业中对电线电缆产品名称的表达一般顺序 导体 绝缘 内护套 铠装结构 外护套 附加特征 类别名称1大多数采用汉语拼音字母大写来表示高分子材料以英文商品名称的字母表示举例 铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套控制电缆2型号编制顺序 类别用途 导体 绝缘 护套 其他特征 外护层装铠或派生3型号编制原则之一省略原则非常重要 电线电缆产品的导体以铜为主 特规定除裸导线及裸导体制品外 所有铜芯电线电缆的型号中省去表示铜导体的拼音字母 4电线电缆用小类 系列代号作为型号的首位 如裸电线制品产品型号的首位字母是导体代号 电力电缆型号的首位是绝缘层代号 电气装备用电线电缆以代表用途的小类或系列代号放在首位 如船用 矿用 软线 移动软电缆 5外护层用阿拉伯数字表示举例 22钢带铠装聚氯乙烯护套23钢带铠装聚乙烯护套32细钢丝铠装聚氯乙烯护套43粗钢丝铠装聚乙烯护套6附加型号的阻燃耐火类在GB T19666 2005标准新规定举例 Z ZA ZB ZC ZD ZAN ZBN ZCN 7裸线产品代号含义 类别 C 电车线L 铝线T 铜线G 钢芯J 绞制F 防腐 具体型号举例 LGJFTJ等8电磁线举例 QZG 1 155155级改性聚酯漆包薄绝缘圆铜线9光缆举例 GJ通信用局用光缆 电线电缆产品的生产特征 1原材料用量大 种类多 要求高2工艺范围广 专用设备多比如挤塑机的分类3生产过程的连续性强归纳如下 1材料保证了产品的先天素质2设备是实现工艺技术要求的保证 又是提高生产效率的关键手段 3上述两项的实现要狠抓生产管理和现场工艺纪律 4线缆产品质量控制的关键应是 自检 互检 和中间检查 出厂产品检测是制造厂交给用户的保证书 第二章电线电缆产品介绍 第一节裸电线与裸导体制品仅有导体而无任何绝缘层的产品称为裸电线与裸导体制品裸单线有色金属圆线 扁线 镀锡线 双金属线裸绞线主要作为架空导线使用绝缘依靠外部布置 导线本身不分电压等级 主要有铝绞线 铜绞线 铝合金绞线等等 占据整个电网线路长度的90 以上主要型号 LGJLJTJLGJFLJX等软接线与编织线是指以很细的单线束绞 复绞或编织制成的极柔软的导线 导体全部用铜 如电刷线 蓄电池线等型线与型材不是圆形的裸导电制品 1铜和铝的排材2接触网导线3各种异形排材 第二节电力电缆一 简介导线外带有优质绝缘结构 并有良好保护层的电缆 主要功能与架空导线一样 在电力系统中传输和分配大容量的电能用 区别在于电力电缆可在各种场合下敷设 安全隐蔽 不受外界气候干扰 可较少维护 经久耐用 成本较高 电力电缆具有以下特性 1能承受较高 极高的工作电压 具有优良电气绝缘性能2能传输很大的电流 几百安 几千安 应具有较好的耐热性和散热性3要求敷设在各种环境下 因此有多种结构的护层保护 4由于电力系统的容量 电压 相数的不同和敷设环境的变化 使电力系统的品种 规格相当多 电力电缆的分类主要按绝缘结构 绝缘材料进行分类按照电力系统的规定 我国电力电缆的额定电压等级分为 1KV及以下 称为低压 3kv 6kV 10kV 15kV 20kV 30kVv 35kV 6 35kV称为中压 括号内电压级 国内一般不用 66kV 110kV 220kV 330kV 66 330kV称为高压 500kV 500kV及以上称为超高压 750kV及以上称为特高压 针对中性点不同的接地方式 标准中规定的中低压电力电缆的电压等级系列是 0 6 1 1 8 3 3 3 3 6 6 6 6 6 10 8 7 10 8 7 15 12 20 18 20 18 30 21 35 26 35 64 110单位为千伏常用电力电缆芯数为1 2 3 4 5芯 只有低压电力电缆采用4 5芯 低压电缆为用户网 须配中性线及直接接地线芯 电缆导体截面规格为 2 546101625355070951201501852403004005006308001000单位为平方毫米 二 电力电缆的分类 1聚氯乙烯绝缘电缆大规格的电缆的导体结构一般以扇形为主 热塑性电缆额定工作温度 70 代表产品型号 VVVLVVYVV22VLV22VV23VV32VV33VV42VV43等2交联聚乙烯绝缘电缆热固性电缆额定工作温度 90 工作温度和短路工作温度大有改善 工作温度由70上升到90 短路工作温度 5秒 由160上升250 对于低压电缆来说 主要采用扇形导体 对于中高压电缆导体来说 采用圆形导体最高电压等级为 220kV代表产品型号 YJVYJLVYJYYJV22YJLV22YJV23YJV32YJV33YJV42YJV43等3天然丁苯橡皮绝缘电缆用于极少场合 主要型号为XLQXQXQ21XQ20XVXV224粘性油纸绝缘电缆目前已较少使用 即将淘汰5充油电缆仍是高压特别是超高压电缆的主要品种6架空绝缘电缆单芯用的较多 3 4芯绞合成束称集束电缆 第三节电气装备用电线电缆使用范围最广 品种最多 生产量最大通用绝缘电线 软线主要型号 BVBLVBVRBVVBLVVBV 105BLV 105BVR 105RVRVBRVSRVVBXBLXBXR等等通用橡套电缆主要型号 轻型橡套电缆YQYQW中型橡套电缆YZYZW重型橡套电缆YCYCW 计测 信号控制电线电缆对于该类电缆来说 主要考虑耐高温特性和屏蔽特性及耐油 耐酸碱 阻水性能主要型号 KVVKVVPKVVP2KVV22KVV32KVVRKVVRP 若将绝缘材料由PVC改为XLPE 则变成另一个系列 船用电线电缆供舰船及水上浮动建筑物的电力 照明 信号控制及通信联系专用的产品 采用绝缘材料主要有聚氯乙烯 天然橡皮 乙丙橡皮 硅橡皮 交联聚乙烯 护套 聚氯乙烯 氯丁橡皮和氯 磺 化聚乙烯采掘用电线电缆 矿用橡套软电缆 主要型号为 UC 0 38 0 66UCP 0 38 0 66UCP 0 66 1 14UY 0 38 0 66UYP 0 38 0 66UYP 0 66 1 146电缆附件 是指电线电缆产品在构成系统中的线路必须的中间连接或终端连接器件及其相应的配套器件 电缆附件是独立的产品 相当重要 线路事故的80 左右都发生在电缆本体和附件的连接处 所以附件的质量和安装工艺就显得尤为重要 MT818 XX 1999规定煤矿用电缆在电缆通用型号前加M 第四节电磁线和通信光缆 一 电磁线1漆包线采用涂包漆膜和高温烘烤工艺 圆的用于中小电机和仪表 扁的用于大型电机和变压器 2绕包线绕包纸带 薄膜 棉纱 合成丝和无碱玻璃丝 浸涂粘结漆并烘干 多用于大变压器 二 通信光缆是指通信电缆 光缆和电子线缆 电子线也叫射频电缆都属有线传输 保密性好 不易受气候和电磁波的干扰 第三章电线电缆结构与材料 第一节概述电线电缆产品有四个基本结构元件 导体 绝缘 屏蔽和护层导体的最基本要求应有较高导电率和传输光波绝缘材料的基本要求具有优异的绝缘性能电线电缆产品的使用性能和寿命 很大程度上取决于先进的结构设计和合理的材料选用 护层材料的基本要求是适应环境的能力 第二节导体结构与材料裸单线主要用于下道工序的半制品 普通绞线一般是由直径相同的同一种单线按一定规则绞制而成相邻层绞向相反 最外层为右向 相邻层的节径比 一般外层小于内层 组合绞线由两种单线 即导电金属单线和高强度金属单线绞制而成常用的钢丝须镀锌层 以免空气氧化电车线电气化铁道 工矿电机车 城市交通用车以及起重行车等使用的滑馈电线主要工艺参数有绞合节距 节径比 绞入系数绞入率 填充系数和绞向 二电力用电线电缆导电线芯圆形导线正规绞合结构与架空导线结构相同 每层递增六根 相邻层绞向相反 紧压导线结构分为圆形和扇形对绞合后的线芯采取一次紧压和多层紧压 提高填充系数 缩小外径 中空导线结构常用于充油电缆分裂导线结构常用于大截面 指1000mm2 以上 以减少集肤效应 提高通电能力外包半导电带 电气装备用电线电缆导体频繁移动用的电线电缆产品主要全部用铜作导电线芯材料对于某些恶劣环境的移动式电线电缆 要采用镀锡铜线 以防止铜芯的氧化 锈蚀和铜对某些绝缘材料老化促进的作用通信电缆用导体该产品包括对称电缆和同轴电缆 1对称电缆对导体公差要求高 0 005 我国主要采用1 2mm软铜线 也有用半硬铝线的 2中小同轴电缆的内外导体采用铜导体 外导体结构形式有锁齿式和皱边式 主要用后者 铜带厚度和同心度对低频段的衰减影响较大 第三节绝缘结构与绝缘材料 橡塑材料挤包绝缘结构橡皮绝缘结构及其材料橡皮电缆绝缘层常用的材料有天然 丁苯 丁基橡皮 乙丙橡皮三种 橡皮绝缘标称厚度的确定 从电压等级来说 电压越高 绝缘厚度越大绝缘厚度的最薄考虑 1工艺上的可能性2长期老化因素 塑料绝缘结构及材料塑料绝缘电缆的绝缘层由热塑性塑料挤包而成常用材料 聚氯乙烯 PVC 聚乙烯 PE 交联聚乙烯 XLPE 氟塑料6KV及以上的电缆导体表面均有屏蔽层 PVC绝缘结构以扇形为主 间隙采用非吸湿性材料填充 分相采用颜色分色 XLPE低压绝缘结构采用扇形为主 分相采用色带分色 主要为红 黄 绿 蓝 黑现在用户要求较高 要求接地线芯为黄绿双色 要注意 主要是长三角 上海 北京等市场 中压的XLPE绝缘电缆采用圆形 绝缘组成要有内屏蔽 绝缘 外屏蔽 外面有金属层 中高压绝缘电缆的绝缘厚度主要考虑绝缘耐压强度 而低压电缆主要考虑绝缘机械性能 屏蔽主要为了均匀电场 防止局部放电 一般半导体层是PE与炭黑的混合物 分为可剥离性 交联性及非交联性三类 20KV及以下的绝缘屏蔽采用可剥离性半导电材料为最佳 以便于安装接头 35KV及以上的绝缘屏蔽采用交联性半导电材料 它与PE一起挤出 需用特别工具剥离 第四节屏蔽结构及填充结构 屏蔽的含义 1是指高频或弱电线电缆为了阻拦外界电磁波的干扰或是防止电线电缆中的高频信号对外界发生干扰或线对之间相互干扰 2是指中高压电力电缆导体表面的屏蔽层和绝缘外表面的屏蔽 屏蔽层的作用 1吸收能量 涡流损耗 2反射能量 电磁波在屏蔽层的界面反射 和抵消能量 从而起到减弱干扰的作用 屏蔽结构薄铜带一般在电力电缆和通信电缆常用铜丝编织结构稳定 防干扰效果好绕包结构铜带 铝箔 金属化纸 铝塑复合带综合屏蔽结构薄铜带 钢带分相屏蔽 总屏蔽 屏蔽材料高导电材料 如铜 铝电场屏蔽电磁屏蔽半导电材料 橡皮 塑料均含碳黑高导磁材料 如低碳钢 用于电磁场屏蔽 填充结构及材料填充的目的是为了是成缆后所得的缆芯结实 圆整 稳定 以符合下道工序的要求填充材料 黄麻 棉纱 橡皮条 聚丙烯PP许多电缆产品标准都规定填充材料必须是非吸湿性材料 为了符合这项技术规定 在橡皮绝缘电缆中常采用橡皮条或聚丙烯薄膜 在交联聚乙烯绝缘电缆常采用聚丙烯薄膜 第五节护层结构及材料 电力电缆护层结构和材料电缆护层分为内护层和外护层 主要是起机械强度和防腐蚀作用 1纤维材料有纸 麻等 2钢带 钢丝主要有普通冷轧钢带 预涂沥青钢带 镀锌钢带 涂漆钢带 镀锌钢丝 3塑料主要有PE PVC 4石油制品有沥青 环烷酸铜和柴油等电气装备用电线电缆护层结构与材料大致类似 第四章线缆生产工艺及专用设备 第一节概述工艺与设备对所生产的产品质量 材料利用率 生产速度均起着决定性的作用 先进的专用线缆设备与最优化的工艺条件是制造一流线缆产品的前提条件 大型电线电缆制造设备有上千台 从工艺类型来分析有熔 铸 轧 拉 绞 挤 编等工艺制造方法 所谓的工艺流程是指一处产品从头至尾要经过几个加工步骤以及其先后程序 在线缆生产中 工艺设备按工艺流程合理布置可以使半制品流动合理 路程短 没有或减少逆向流动 线缆生产工艺流程一般包括以下几个加工部分 导线的加工工艺 绝缘加工工艺 成缆工艺 护层加工工艺等不同类型 不同用途的电线电缆有不同的工艺流程 如绝缘电线 BV 的工艺流程 导体加工 检 塑料绝缘挤出 印字检 包装 检 入库再如中压电力电缆的工艺流程 导体加工 检 内屏蔽层加工 挤包绝缘层 外屏蔽层加工 检 成缆 检 内衬层和内护层加工 检 装铠 检 保护层加工 检 包装 检 入库 第二节导体杆材和拉线导体单线的加工工艺流层 金属原料 熔炼 轧制 拉线熔炼的目的主要是改变材料进行轧制加工和改变材料的组织结构成分 以保证产品对材料的性能要求 铜杆生产厂普遍采用上引法和连铸连轧法铝杆厂普遍采用连铸连轧工艺方法加料 熔化 保温 铸造 轧制 绕杆 拉线工艺与设备对金属杆材施加拉力 使之通过模孔 以获得模孔尺寸形状相同的制品的塑性加工方法称拉线或线材拉制 一 拉制圆铜线的要点1凡调换出现模及调换规格 应仔细地测量线径和观看线材表面质量2成盘线要排线整齐 张力均匀 排险开档是否适当3润滑液含油脂量应符合规定要求4成盘铜线中间断头的处理要求 对可以焊接的 一定要求平整5每盘线的装盘量 其盘边距离应按规定要求6经常检查线径 即时换模二 拉制圆铝线的要点1铝杆表面不允许有水分 2拉制铝线要有专用铝线模3拉制铝线的润滑剂为专用的4铝线表面不应有油污5拉线配模应按配模工艺卡进行三拉线模的种类 钨模聚晶模钻石模四拉线的配模原则与方法1 采用最少的拉伸道次 每道拉伸充分利用金属的塑性2 达到最少的断线次数 提高拉伸完全系数3 得到精确的需要尺寸 使金属完成塑性变形4 得到所需的机械及电气性能五 拉伸设备主要分为滑动式拉丝机或非滑动式拉丝机拉丝机的发展趋势是高速度 高效率 连续化和多头化 连续化是指拉线同退火 镀锡挤塑 漆包等工艺实现连续化生产 多头化是指多根进线 接着进行绞制 线材的退火在金属材料拉伸过程中 材料发生了变形 其本质是金属的金相结构变紧 因此造成加工硬化 不利于进一步加工 电阻也变化需要将金属材料在一定温度下加热 使金属的金相结构在一定温度下重新排列 成为再结晶 现在常用的为连续退火和电炉退火 连续退火应注意 1线材的张力适当2线材的接触轮允许上下抖动3退火电压和电流应恒定 第二节导线的绞合和束合 概述电线导线通电后 因有电阻而发热 温度升高 会影响导体 绝缘层和护层材料的使用寿命 所以当输送大容量的电能时 应增大导体截面积 但大截面的单根导线不易弯曲 给生产 运输 安装 敷设和使用带来困难 同时 由于截面大 涡流损耗大 导线引起的电能损耗大影响输电效果 因此 将铜 铝杆拉细 再由多根线绞合起来 绞制成的大截面导线又是必然的 绞合与束合的区别束合是将多根单线以同方向 同节距不分层的扭绞在一起 的方式 其制品成为束线 其特点各单线在制品中的相对位置不是固定和有序的 绞合的导线不仅增加了线缆的柔软性 还能提高导体的强度和可靠性 复绞与正规绞合方法相似 它是以股线代替正规绞合中的单线 股线可以是绞线 也可是束合线 复绞的方向可以与股线的绞合方向相同 也可以相反正规绞合线 最常用的正规绞合是中心为一根单线的同心层的绞合 扇形线芯是在同心层绞的基础上 同具有一定孔型的压辊或模具紧压制成的 扇形线可大大减少电缆的直径 绞线工艺绞线工艺参数 绞合节距 绞合系数 绞合方向 绞合规律等 绞合节距是指单线沿绞线轴线旋转一周所前进的距离 节距 h 与绞线外径 D 之比称为节距比 m 节距比的大小同绞线的质量和绞线过程有很重要的关系 在一般情况下 节距比较小 弯曲性能较好 绞合密实 但是 单线的实际长度和绞线的重量也随之增加 生产效率低 同时降低了绞线的导电率 节距比过小 绞线中个别单线会产生局部拱起 破坏绞线的圆整性和稳定性 不小于10 过大容易松散 绞入系数展开长度 L 与节距 h 之比绞入系数越大表示单线实际长度与节距差值越大 绞合方向分为右向 Z向 和左向 S向 在产品标准中不但规定了绞线的层间绞向 相反 而且规定最外层的绞向 钢芯铝绞线最外层绞向为右向 而橡皮塑料线缆线芯外层绞向为左向 这是为了是产品统一 便于连接 防止松散 绞线设备 主要分为笼式绞线机 盘式绞线机 叉式绞线机 管式绞线机也可分为退扭绞线机 无退扭式绞线机绞线机组成 绞线部分 放线部分 长度计米器 电气 液压 分线板 压模 预扭 自动停车 束线制造绞线或绞合线芯 除采用绞合工艺外 还有一些产品主要是小规格的软线芯和复绞线的股线常采用束合工艺 束线的截面是无规则排列 故不紧密 易变形 不圆整 束线机的主体是收线部份 这一点与绞线机不同 所以束线机的类型以收线部份的不同形式来命名 一般生产设备有2503154005006301000型及更大型的束线机 第三节塑料绝缘 电线电缆广泛采用树脂作为绝缘及护层材料 合成树脂是塑料的基本成份 在树脂添加配合剂 在一定条件下可以塑性成形的材料称为塑料 一挤塑设备挤塑机是挤塑生产线的主体 工作原理是 利用特定形状的螺杆在加热的机筒内旋转 将由料斗中送来的塑料向前挤压 使塑料均匀地塑化 即熔融 通过机头和不同形状的模具 使塑料挤压成连续的各种形状的塑料 挤塑机是挤压机中关键部件之一 它不仅起到输运料的作用 同时对于塑料的挤压塑化和成型的难易起着极其重要的作用 螺杆的工作部份分为三部份 加料段塑化段和均化段 螺杆分为三种 等距不等深螺杆 等深不等距螺杆 不等深不等距螺杆 挤塑机的机头分为三种类型 直角机头直线机头斜角机头一般采用斜角机头挤塑机的模具 挤塑工艺包括温度 螺杆转速 牵引线速 制品冷却等方面的控制 温度是挤塑工艺中的最重要的工艺参数模具的选择 1 模芯孔径的选择原则上要比线芯稍大些 若孔径过大 偏芯难调 过小易产生竹节2 对模距离的选择 即模芯与模套之间的距离 对模距离远时 挤出的压力大 挤出的表面光滑且紧密 但太远时 由于侧面压力大 容易使线芯刮伤 并出现倒胶及偏芯现象 对模距离太近时 将会挤包的不紧 冷却包括螺杆的冷却和制品的冷却 废品的种类 焦烧塑化不良疙瘩线径粗细不均合胶缝不好塑料层正负超差气孔气泡脱节等 第四节交联聚乙烯电缆的制造 概述材料资源丰富 交联聚乙烯具有优良的电气特性 良好的热过载特性以及安装维修方便 广泛应用于35kV 66kV 110kV等场合 还开始应用于220kV线路 交联方法的分类 高能载体物理交联 主要应用于特殊场合电缆如环保型电线 耐高温环保电缆 化学交联 CDCC 应用常规的6kv及以上电缆的交联 硅烷交联 应用于1kv及以下电缆的交联 干法交联生产线即惰性气体保护热辐射交联 和饱和蒸汽比 此法交联的电缆在交联过程中不与水或水蒸气相接触 最大限度地控制了吸水量和微孔尺寸 限制了水树的生成 提高了产品的寿命 其次决定生产速度的交联温度与气体压力无关 故可根据工艺要求设计交联管的温度 以取得可能高的生产速度 加压气体是为保证产品的致密性而采取的 亦能传导热能 提高加热速度 并能防止制品表面氧化 全干式工艺 即氮气加压传热 氮气冷却 完全避免了生产过程中产品吸收水分的可能性 CDCC生产线其管道呈悬链线状态 主要由于电缆的自重所需要 由于高压电缆的绝缘厚度较厚 为了不致受重力影响而产生大的偏芯通常将上端悬链线倾角增大 有的厂家干脆做成竖式生产线 但造价昂贵 干式交联生产工艺 挤出成型交联冷却定型挤出成型 XLPE的挤出与PEPVC基本相同由于XLPE中混有DCP过氧化物交联剂 它与PEPVC挤出又有所不同 A采用带有干燥器的气流输送料斗 以保证材料有较低的含水量和一定的清洁度 B为了增强塑化能力 螺杆设计的较长 其长径比为20 25C挤出机采用三层同时挤出 D挤出温度应在交联剂分解温度以下 以防交联剂的分解 E挤出模具一般采用挤压式模具 交联度是产品性能的关键指标 影响交联的因素有材料的活性 交联温度和交联时间 交联的温度应在交联剂的塑化温度至分解温度之间在交联过程中 对产品施加一定压力是完全必要的 因为交联过程中 制品材料中的水分 低分子挥发物都会以气体形式在绝缘层中出现 如无外界压力的抑制作用 气体汇集就会形成气泡或夹层 轻者会降低产品的物理机械性能 重者会造成废品 冷却由交联管出来的电缆需冷却才能卷绕到收线盘上 冷却的目的是固化和定型 但要使绝缘都冷却到室温温度又会严重影响到生产速度 一般都冷却到允许的最高温度 这个温度称为冷却度 冷却介质可以是水 也可以是惰性气体 惰性气体冷却可避免绝缘吸收水分 第五节橡皮绝缘 一原材料的准备原材料的准备一般需经过温胶 切胶 原材料的称量是准备的一个至关重要的工序 二 塑炼橡胶在常温下具有较高的弹性 不便于加工 因此要改变它的高弹性 使它具有一定的可塑性 将橡胶由高弹性状态转变为可塑性状态的工艺过程称为塑炼 影响塑炼的因素 辊距温度塑炼时间速比和转数天然橡胶必须进行塑炼 合成橡胶可不进行塑炼 三 混炼混炼是将各种配合剂均匀地分散到橡胶中 使之具有一定塑性的胶料 一般分为开炼机混炼 密炼机混炼 连续混炼 四 滤橡对用于绝缘和薄护套制品的混合胶料要求比较高 而在实际生产过程中 各种胶料都不可避免地含有杂质 在运输过程和混炼过程中也会混入杂质 滤橡的目的是为了消除上述各类杂质 滤橡的方法有两种 生胶塑炼后滤橡和混炼中滤橡一般情况下 生胶可以不必滤橡 挤橡工艺及设备挤橡是用挤橡机在导体上挤包绝缘层或者在成缆后的线芯上挤包橡套层的工艺方法 挤橡工艺 温胶 模具的选择和调整 挤橡温度的控制冷喂料挤出工艺 用来挤包绝缘橡皮或护套橡皮的设备成为挤橡机主要分为30 45 60 90 120 150 200 250等八种 挤橡机由主机 牵引装置 收线装置 计米器 冷却装置及传动系统等组成主要技术参数 螺杆 外径 螺杆长径比 螺杆转速范围 每小时出胶量 主电机型号功率及设备中心高和外形尺寸 硫化工艺在加热条件下 胶料中生胶与硫化剂发生化学反应 使橡胶由线形结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子 导致胶料的物理机械性能及其他性能有明显改善 该过程称为硫化 整个硫化过程分为四个阶段 硫化诱导阶段 焦烧 预硫化阶段 欠硫 正硫化阶段 正硫 过硫化阶段 过硫 焦烧时间是指橡料开始变硬 门氏粘度增大 从此不能进行热塑性流动的时间 焦烧时间到正硫化之间的阶段称欠硫 欠硫严重影响老化性能 对于电线电缆用橡皮要严格控制欠硫现象 正硫是指硫化交联度达到工艺要求 物理机械性能符合使用要求的硫化时间 正硫化时间称为硫化平坦区 硫化平坦性是指正硫化区内有宽阔的平坦硫化曲线 过硫是表明硫化交联温度过高 这时抗张强度和定伸强度凡个人下降硫化工艺方法 硫化管固定硫化连续硫化 硫化条件包括硫化温度 硫化时间 硫化压力 正确地制定硫化条件是保证质量的决定性因素 连续硫化的最基本原理 利用提高温度的方法来加快硫化速度 根据硫化速度和硫化温度的关系可知硫化温度每升高10度 硫化速度平均可以增加一倍 即硫化时间可以减少一半 根据硫化管的位置不同 可以分为水平式 倾斜式 悬链式和立式四种 介质出饱和蒸汽外 还有过热蒸汽 低熔点金属盐和红外线 连续硫化与罐式硫化相比有许多优点 生产效率高 产品质量好 制品的长短不受设备的限制 操作方便 连续硫化已成为电线电缆行业最重要的硫化方式 硫化管硫化则退居次要地位 第六节绕包和编织 一 绕包带子绕包层的主要功能 1 增强绝缘线芯机械强度2 成缆扎带 根据产品标准规定 应选用工艺操作性能好的带 即要求带子机械强度高 不相互滑移 成缆经包带扎紧后使之成为结实的圆形整体 便于下道工序加工 3 屏蔽层包带 对中高压电力电缆的绝缘线芯 为了改善电场分布和作为短路时的回路导体 通常在绝缘线芯上挤包一层半导电橡皮塑料 在绕包一层铜带4 耐火层的绕包在绕包工艺中 绕包角度是一项重要参数 绕包角太大 绕包层不容易服帖 平整 太小时 生产效率太低 选用的绕包带宽度要正好合适 不宜太宽或太窄 二 编织 1 编织的含义和作用 编织层具有柔软性好 连续性强和不易松散的特点 就是将纤维材料或金属丝并成的股线以一定规律相互交织覆盖在电线电缆上成为一层紧密的保护层 主要功能有 用作电磁场屏蔽层 通信电缆 信号电缆 仪器仪表电缆 控制电缆等产品为了减少或免受本身线芯间或外界电磁场的干扰 通常用镀锡铜线或铜线进行编织来作为屏蔽层 加强机械强度 用铜线编织层作为同轴通信电缆的外导体 2 编织设备 主要有12锭 16锭 20锭 24锭 32锭 36锭 48锭多种规格等 3 编织工艺 编织工艺首先要满足标准的规定 特别是对编织密度的规定 编织密度也称覆盖率 是编织覆盖面积与编织线芯表面积之比 当编织层的编织材质 规格 密度确定后 再确定编织角度 节距 锭数 每锭根数等工艺参数 编织角度是编织层和编织工艺中很重要的工艺参数 编织角太小 不仅产量低 而且编织层不宜平整 角度太大 产量虽高 但编织层松 电缆弯曲易断线 常用编织角为40 50度 编织线的放线张力和编织角度可以控制编织层的松紧程度 若要求编织层对产品紧贴些 则编织角要小些 放线张力可通过编织机的张力调节来控制 第七节成缆与铠装 1 成缆 为避免成缆中绝缘线芯受扭转的损害 圆形线芯成缆采用退钮工艺 扇形线芯成缆时 一定要采用预扭工艺 保证扇形线芯成缆时扇形的顶点正对圆心 以免绝缘线芯受到损坏 填充材料主要有黄麻 棉纱 橡皮条 塑料条和聚丙烯撕裂薄膜 采用何种填充材料 要按产品标准规定和工艺设计而定 成缆设备 笼式成缆机 盘绞式成缆机 2 铠装 在外护层中 铠装层的主要作用是防止电缆在敷设过程中遭到可能遇到的机械损伤 以确保内护层的完整性 并可以承受一定的外力作用 装铠所用材料 钢带 钢丝等 钢带铠装均为间隙绕包 两层钢带 不许漏包 钢带接头处应剪成45度斜口 其斜口以绕包后应与电缆轴向平行 接头要平整 牢固 接头的边缘部分不得有毛刺 尖角等现象 钢带绕包时应严格控制张力 满盘钢带时 张力应力最大 否则 钢带容易飞出 当钢带用去一半时 钢带的张力应调松 否则 会拉坏电缆或则造成钢带卷边以致压伤电缆 钢丝铠装必须排列整齐 紧密 不得有跳线 重叠 不应有大于一根钢丝直径的间隙 钢丝接头应对准中心 接头平整牢固 钢丝盘的张力要随时检查 各线盘的张力应均匀一致 不得有过紧或过松的现象出现 第五章产品测试 一 概况电线电缆产品性能的测试目的是通过电 热 机械和其他物理性能的考核 来确定线缆产品在生产 储存 运输 辐射和运行时的可靠性和稳定性 试验类别 例行试验抽样试验型式试验1 电性能 大多数产品要求有良好的导电性能绝缘性能 绝缘电阻 介电系数 介质损耗耐电压特性等传输特性 指高频传输特性 防干扰特性等2 机械性能是指抗拉强度 伸长率 弯曲性 弹性 柔软性 耐振动性 耐磨性等 3热性能是指产品的耐温等级 工作温度 4耐腐蚀和耐气候性能是指耐电化腐蚀 耐生物和细菌腐蚀 耐化学药品 耐盐雾 耐光 耐寒 防霉 防潮性5老化性能是指在机械应力 电应力 热应力以及其他各种外加因素的作用下 或外界气候条件作用下 产品及其组成材料保持其原有性能的能力 6其他性能包括部分材料的特性以及产品的某些特殊使用性能 二 结构尺寸检测 导体的结构尺寸包括导线的根数 单线外径 导体外径 绝缘层厚度 护套层厚度 成品线外径 节距等指标 测量的工具有 千分尺 精度为0 01mm游标卡尺 精度为0 02mm 使用上述两类工具时 要注意轻拿轻放 首先应校准零误差 以免影响测量值的精确性 三 电性能的检测 电性能测试包括导线电阻 绝缘电阻 介质损耗角正确值 电容等导体或绝缘品质的基本参数测试 电缆的工作电压愈高 对其电性能要求也愈严格 导电线芯直流电阻试验每一标称截面的电缆的电阻应当不超过某一相当的数值 否则将会增加电缆在使用时线芯损耗 从而引起电缆发热 这样不但消耗料电能 加速塑料电缆的老化 而且给电缆运行的可靠性 稳定性带来危险 现在常用的是双臂测量电桥 绝缘电阻的测试绝缘上所加的直流电压U与泄漏电流I的比值称为绝缘电阻R 电缆的绝缘电阻主要是判断电缆绝缘层的潮湿程度和绝缘质量 如果电缆在制造过程中干燥不够 或者受潮过多 绝缘电阻就大大降低 此外如果绝缘层或浸渍剂中含有过多的导电杂质 也会使绝缘电阻降低 电缆绝缘电阻值太小时 会造成较大的漏电流 而是绝缘中的温度升高 加速电线的老化 电压 电流法越来越普遍地用于线缆绝缘电阻的测定 浸水电压试验大多数电气装备用电线电缆没有金属护套或金属丝编织作为电压试验时的外电极 对这些产品进行耐压试验时必须浸入水中进行 也就是以水作为与产品绝缘表面和均匀接触电阻的外电极 主要适用于产品的绝缘线芯和单芯护套电线电缆 浸水电压等级 U 2 5U0 2000试验时须注意 导电线芯接高压端 水中接低压端 试验前要检查接地可靠 试验后要充分放电 火花试验火花耐压试验是一种快速和连续进行的耐电压试验方法 此试验的目的主要发现工艺中的缺陷或试样材料中是否混有杂质 以保证产品的基本电气性能 注意 在火花试验过程中 导体必须接地 局部放电试验 局部放电是指由于绝缘介质内部存在弱点 在一定外加电压下发生局部和重复的击穿和熄灭的现象 局部放电试验的目的是 1判断试样在工作电压下有无明显的局部放电存在 考核绝缘内的游离性能 2测量绝缘内局部放电的起始电压 3测量在规定电压下的局部放电强度 研究局放的重要意义 几点说明1 局部放电会导致绝缘的逐渐老化 使绝缘在工作电压下不发生局部放电或不超过一定量的局放放电 可以保证绝缘的长期工作可靠性 运行部门可利用局部放电作为绝缘的预防性试验2 局放检测是一种非破坏性试验 用来评定产品工艺质量及检测内部缺陷 塑料绝缘力缆将局放检测列为型式试验之一 高压电缆及附件的放电测试是提供产品质量的主要指标之一 3 提供设计参数 为改进结构提供依据 局部放电的原理绝缘中发生局部放电时 引起电 化 光 声等各种效应 目前最常用的为高频电脉冲方法 具有较高的灵敏度 可以测量放电量为微微库的微弱放电信号 四 机械物理性能检测 绝缘和护套的机械性能试验 本试验是用于测量电线电缆橡皮或塑料绝缘和护套的抗张强度和断裂伸长率 试样可以是未经老化处理的 也可以是经过空气热老化或其他老化处理的 拉力试验机 1杠杆和摆锤式试验机2电子式拉力试验机 空气箱热老化试验 橡塑材料和其他高分子材料一样 在使用和加工过程中 材料的性能缓慢地变坏 直至丧失其工作性能的过程称为老化 老化的因素有 氧气的存在 日光辐射 油溶剂腐蚀等常使用的烘箱法 交联聚乙烯交联度试验 交联聚乙烯的交联度直接影响交联质量 交联聚乙烯的交联度应不低于80 交联度的测定现在常用热延伸方法 这种方法是通过测定交联聚乙烯式样在热和负重下的伸长和永久变形来确定其交联程度 氧指数试验试验概念和目的 所谓氧指数 是在规定条件下 试样在氧氮混合气流中 维持平稳燃烧所需的最低氧气浓度 以氧所占体积百分数表示 氧指数越高 证明该材料越难燃烧 空气中的氧气体积约占21 特殊性能检测电缆安装完毕后进行试验 它要包括所有的接头和终端 对其要进行直流电压 DC 和交流电压 AC 试验 第六章线缆专用设备 一类别与型号1类别 共分17类 不含光缆设备 分类代号举例 拉制 L 金属包制 B 镀制 D 导体绞制 J 成缆 C 挤制 S 铠装 K 编织 P 复绕 F 2设备组成 主机 辅助装置 传动系统 控制系统3辅助设备不可缺少 如焊机和钢带复绕机4组合流水线如三层连续挤出交联流水线 5型号举例SPV 165 25塑料挤出机螺杆直径65毫米长径比25提示 每台设备都有铭牌拉线设备1拉线机主要分类拉线机有单模拉线机 多模滑动式拉线机 LH 多模非滑动式拉线机 LF 拉轧混合拉线机四个系列按线材的进线直径和出线直径的范围分大 中 小和微型拉线机举例 铜大拉机进线8 0出线1 0 4 0铜中拉机进线1 6 3 5出线0 10 1 5铜小拉机进线0 5 0 7出线0 05 0 12 三绞制设备 绞制运动方式 被绞制单线 盘 围绕设备中心轴转动 单线到并线模绞合 绞合制品做匀速直线运动 如笼绞机叉绞机框绞机 单线被引致外围绕设备中心轴转动 到并线模绞合 绞合制品做匀速直线运动 如管绞机弓式绞线机 单线基本直线运动 经过并线模上收线盘 收线盘围绕设备中心轴转动并自转 如收线盘转动式束线机 绞线机 1组成 由主机牵引收线传动系统控制系统组成细分 摇篮式绞线机叉式绞线机筒式绞线机框式绞线机管式绞线机弓式绞线机按放线盘数量有6盘12盘30盘36盘54盘60盘等放线盘规格有400型500型等举例 400 6 12 18为放线盘直径400毫米的三段式36盘绞线机2简要介绍 摇篮式绞线机有栏架可以退扭单线不扭转 叉式绞线机笼体为叉形结构转速高不能退扭做紧压线芯 筒式绞线机放线架各组成一字排列结构紧凑转速高无退扭 框式绞线机放线盘装在框形架内容易采用机械化或自动化上下盘 管式绞线机筒体旋转时 摇篮架保持水平位置 起单线退扭作用 绞线筒体转速达500 1200转 分 弓式绞线机工作原理与管式机相似将管体改用弓形 转速很高 束线机 实用范围 要求单线很细 直径在0 8mm及以下 束合后的导体又特别柔软 原理 多个放线盘分层 分排地放在固定支架上一起通过分线板经过束合进入收线盘的主机中 由回转体旋转使单线产生扭绞分类 束线机分为横盘式和直盘式两种 按放线架支架布置的形式又可分为卧式和立式 按收线盘的直径 规格有160 1000mm几种 也有更大的束线机 四 成缆机 1定义 多芯电缆的绝缘线芯绞合工艺称成缆成缆机的绞合原理与绞线机相似成缆机最好有退扭功能大成缆机的放线盘直径可以达到3150mm1 5mm及以下多芯成缆可采用束绞式成缆机成缆机配有包带头填充物并入装置 还可以串进去钢带头 钢丝放线装置 2分类 常用成缆机有笼式成缆机和盘绞式成缆机两类 笼式成缆机放线盘环绕机组中心轴转动设备规格由放线盘的外圆直径和盘数组成 三盘成缆机的放线盘外圆直径一般为1600 20002400三种还有3 2五芯大成缆机70平方毫米以下缆芯用1米及以下6盘成缆机笼式成缆机优点可以退扭 相对占地少 缺点是转动惯量大而转速慢 盘绞式成缆机 放线盘不环绕机组中心轴转动 而由收线盘环绕中心轴转动型号为CP 规格由收线盘外圆直径表示 有10001600200025003150mm五种常用规格放线架与履带牵引 收线架既可同步转动 也可单独静止 以满足退扭 不退扭 预扭 不预扭等成缆工艺要求 该设备转速高 线速快 装盘量大 可以生产大长度电力电缆 特别适用于大对数市内通信电缆多个线芯单位的成缆 四挤出设备 定义 将塑料或橡皮挤包到导线上作为绝缘 或挤包到成缆线芯上或挤包到铠装层等外部作为护套而采用的机械设备称为挤出设备 挤出设备是电线电缆行业应用最广 数量最大的的设备系列 分类有挤塑机组 挤橡机组 塑料绝缘线芯连续生产线 橡皮挤出连续硫化生产线 挤塑机组 1 挤塑机组由主机和多项辅助装置组成 辅助装置包括放线 冷却 牵引 计米 收排线装置及传动系统和控制系统等 根据需要还可配置导线预热 带有预热的真空加料 打印和火花试验等装置 换盘不停机需两套放线架和两套收线架 通信电缆挤绝缘还采用了外径 厚度自动测量和自动调节装置 2挤塑机分两个系列 两个系列为普通挤出机SPV 塑料温度300 及以下 高温挤出机SPF 塑料温度300 以上 规格用螺杆直径和长径比表示 长径比是螺杆长度与螺杆直径之比 长径比大 使塑料混合充分 塑化好 挤推压力大 可以提高螺杆转数和挤出量 可采用共模挤出组合 在挤绝缘同时挤出分色条纹 如将两机串列 也可共模挤出两层塑料 3挤塑机主机 挤塑主机由挤压系统 传动系统 加热和冷却系统组成 挤压系统包括螺杆 机筒 料斗和模具等 均匀塑化 连续均匀挤包在导线和缆芯 加热机筒 螺杆旋转生热 挤出塑料三阶段 塑化阶段变粘流态在机筒完成 成型阶段在机头经模具挤出成型 定型阶段即挤出后经水槽冷却又回到固态 玻璃体 2 挤塑机的螺杆 螺杆是挤塑机核心 有渐变形 等距不等深和等深不等距 和等距突变型 前者常挤PVC 75 180 后者常挤低密度PE 120 150 螺杆分三段 加料段对塑料压实和输送 压缩段进一步压实塑料 使之加热塑化 全部成粘流态 均化段使粘流体输送中进一步塑化和均匀化 定压 定量 定温从机头中挤出 各段长度不同 3 加热和冷却系统 加热和冷却系统十分重要 机身部分加热举例 挤PVC 加料段 后机身 140 150 压缩段 中机身 155 160均化段 前机身 170 单位 机头部分加热举例 挤PVC 后机头和中机头170 左右 前机头160左右 机筒设冷却管路 当螺杆转速高和环境温度高时 协助控制各段温度 设冷却水槽 PVC用冷水冷却 PE逐级冷却 挤橡机组 挤橡机组的组成与挤塑机组相似 挤橡机分为热喂料和冷喂料两个系列 热喂料螺杆长径比为3 5 4 8 冷喂料螺杆长径比为11 15 随螺杆直径加大而比值加大 冷喂料挤橡机简化了工序 改善了劳动条件是发展方向 挤橡机型号为XJ X为橡胶 J表示挤出 挤橡机规格也以螺杆的直径和长径比表示 塑料绝缘线芯连续流水线 电缆制造具有大长度 连续 叠加式工艺特征 已经有 拉线 退火 挤塑 发泡生产线 三层共挤交联电缆生产线 交联电缆生产线一般在150 230米之间 必须配置 导线的储线装置 氮气供应装置 绝缘料 屏蔽料净化加料系统 生产高压 超高压电缆时采用循环氮气冷却 交联生产线分为半干式 交联段用氮气 冷却段用水 代号CDC 全干式代号CDCC 橡皮挤出连续硫化流水线 橡皮作为绝缘和护套 必须硫化 因此连续流水线出现已经有60年的历史 用2台或3台挤橡机串列 分别挤出内半导电层 绝缘层 外半导电层再进行连续硫化 有的交联生产线和连续硫化生产线共用一套机组 备有两套螺杆和模具 装铠机 1 分类 电缆铠装有金属带和金属丝 金属丝又