铜包铝线作为编织屏蔽线的可行性分析.doc

铜包铝线作为编织屏蔽线的可行性分析0 引 言铜包铝线兼备铜、铝两种金属的特性，具有导电性好、密度小、柔软性好、加工简易、单位成本低等优点；随着铜包铝线的“包覆焊接法”生产工艺Et趋成熟，铜包铝线替代纯铜线在国内电线电缆行业中正逐步得到了应用。作为电力传输二次保护系统以及各类电器、仪表及自动装置之间控制、监控联锁回路及保护线路的连接线，主要采用编织屏蔽型电缆，其编织屏蔽层材料主要采 用圆铜线以及镀锡圆铜线。本文从经济和技术角度人手，验证并分析了铜包铝线替代圆铜线作为编织屏蔽型控制电缆屏蔽材料的可行性。1 铜包铝线的特点及性能1.1 铜包铝线的特点(1)独特的复合性能。铜包铝线兼具铜线良好的焊接性、导电性和铝线重量轻的优点；(2)好的延展性和可加工性。可以进一步科学地深(细) 加工成铜包铝各种规格的裸线及镀锡线、漆包线；(3)明显的经济效益。铜包铝线的密度仅为纯铜线的37 40 ，其长度是同等质量、同等直径的纯铜线的245265倍，必将大大降低生产成本，最大降幅可达55 ；(4)显着的社会效益。节省大量稀缺的铜资源，减轻电缆重量，便于运输和施工，减轻工人劳动强度。1.2 铜包铝线主要的性能铜包铝线执行标准为SJT 11223-2000铜包铝线，按铜层体积比和软硬状态的不同分为：10A 铜层体积比为10 的软态铜包铝线、10H 铜层体积比为10 的硬态铜包铝线、15A 铜层体积比为15 的软态铜包铝线、15H 铜层体积比为15 的硬态铜包铝线。由于铜包铝线规格众多，而且要求性能指标也不相同，本文以常用直径为0203 Inn为例，并与铜线作比较，列于表1。从表1可以看出，编织屏蔽用铜包铝线的抗拉强度与铜线相近，远优于铝线的抗拉强度(96 MPa)。在实际应用中大多采用机械性能更优的铜包铝镁合金线。铜包铝镁合金线作为铜包铝新型材料，其芯线采用铝镁合金，强度相比普通铜包铝有大幅提升，达到240 MPa，解决了铜包铝线直径在05 mm以下时强度低、易断线等缺点，通过适当提高单丝规格还可以进一步弥补其机械性能的不足。所以采用铜包铝线代替铜线作为编织屏蔽材料，在技术上是完全可行的。2 铜包铝线的屏蔽性能试验2.1 影响屏蔽体屏蔽性能的因素屏蔽性能就是屏蔽体在产品工作时保护其不受外界电磁场的干扰，同时限制产品中的电磁场不对外界的电子设备产生干扰的能力。理论和实践证明，在相同的干扰频率，采用适当的编织角的前提下，屏蔽层编织厚度愈厚、直流电阻愈小、编织覆盖率愈高，则屏蔽效果愈好。因此在编织角、覆盖率等参数不变的前提下，只要通过适当增大铜包铝线的规格降低编织屏蔽层直流电阻，就可以确保其屏蔽性能不低于铜线编织结构。2.2 屏蔽性能试验原理屏蔽体屏蔽作用的大小通常用屏蔽系数表示。屏蔽系数S在数值上等于有屏蔽层时，被屏蔽空间内某一点的电场强度E 或磁场强度日 与没有屏在假定电缆屏蔽层的接地电阻为零(即所谓理想的接地条件)时的屏蔽系数称为理想屏蔽系数。另外在评定电力传输二次保护系统用控制电缆的屏蔽性能时还常会用到屏蔽抑制系数R。这一指标。上海电缆研究所通过模拟试验测试屏蔽抑制系数的原理是：将高压导线水平放置在支柱瓷套上，模拟高压变电站的高压母线(暂态高压源)。在高压导线的正下方，沿地坪水平放置电缆样品，与高压导线相互耦合长度约20 m。各电缆样品一端浮空，另一端均直接引入控制测量室内，任一线芯接至脉冲峰值电压表或记忆示波器。对有屏蔽层的电缆样品，利用短的引接线将其屏蔽层接至测量仪器的接地端并接地。对无屏蔽层的电缆样品，仅测量任一线芯对地的电压。当暂态高压源通过直径为250mm导火球隙放电而施加至高压导线时，测量仪器立即自动记录电缆样品线芯上所耦合的暂态电压值。在暂态高压源为同一电压值下，测得屏蔽电缆样品线芯上所耦合的暂态电压值 与无屏蔽层电缆样品线芯上所耦合的暂态电压值 U U。即为该屏蔽电缆样品的屏蔽抑制系数R3 实例与验证分析验证产品名称、型号和规格：编织屏蔽型控制电缆，KVVP 44。编织材料：圆铜线和CCAM-15A型铜包铝镁合金线，它们的编织屏蔽有关参数见表2，蔽层时该点的电场强度E或磁场强度日之比值。 屏蔽效能参数见表3。表3中1#试样编织层为圆铜线，2#、3#试样均为铜包铝镁合金线。从试验结果可知，1样试样屏蔽效能参数优于2#试样，其原因是在同等编织的工艺参数和相同的线径条件下，由于1#试样的直流电阻要低于2#试样；而3#试样在编织密度相同的条件下，由于适当提高编织丝的直径，其电流电阻与1#试样相近，所以屏蔽效能及参数也相近。商提供的技术数据，3 kg的注塑料一次射胶仅需23 s，射胶压力在7080 MPa，可见短时间里有如此巨大的射胶压力。这对于无卤低烟阻燃聚烯烃类材料因其剪切力及挤压力过大作用下，将会造成高聚物断键、阻燃剂过热分解，注塑后的材料质量可想而知，甚至会因聚烯烃类材料粘度大，反过来限制注塑机正常熔体的注射，进而引发设备损坏。4 无卤低烟阻燃聚烯烃注塑成型的工艺研究针对上述问题，我公司研究了相关国内外资料文献，采用了各种试验方法和手段，进行了多次试验，并掌握了大量的试验数据，现总结出以下几点技术措施和制作经验：(1)提高注塑机容量。注塑机容量最好能满足预期的最大规格要求，虽然投入成本增大，但效果很好。(2)选择合理和科学的注塑工艺。技术储备阶段必须进行试制验证，掌握不同规格电缆(主要指主电缆)需要的模腔参数及注塑流道尺寸，对注塑模具、卡口进行精密化设计，保证流道通畅，压力均衡。合理调整射塑压力、射塑量及射塑速度，最好能做到一次注塑成型，保证注射后的熔胶温度保持一致。(3)对注塑设备进行改进，采用多重冷却方式。我公司针对现有注塑设备，安装冷却水塔、风冷却装置，在模头部位增加PID加热感温系统，这样使得冷却效果更好，温度控制精度更高。(4)联合科研院所，并与原材料供应商合作开发注塑级无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料，使其在品种、性能和加工等方面有所改进和提高。针对特殊领域要求较大断裂伸长率的情况，研发出断裂伸长率不小于350 的注塑级无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料。(5)无卤低烟阻燃聚烯烃预制分支电缆的本体截面不宜设计过大，应因势利导，避免技术误导。根据经验，注塑量满足YFDYJV 4185+195525一次注塑成型的，要适当降低注塑量，适宜生产YFD，WDZYJY 4120+170516及以下范围的分支连接体。经过反复试验，我公司生产出的无卤低烟阻燃聚烯烃预制分支电缆，经浸水电压试验和浸水绝缘电阻试验，均通过检验。部分产品经用户运行使用，历时近一年，反映良好。5 结束语随着无卤低烟阻燃聚烯烃电缆应用