电力电缆制造工艺.docx

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1、电力电缆制造工艺1根本工艺流程电力电缆的制造包括许多工序,一般可分为四个主要方面：导体制造,包括1）拉丝拉细单线到所需的直径；2）绞合把多根单线绞合到一起,有时需要再包带；3）组合在HV和EHV电缆制造中,把#圆形的股块绞合成准圆形的结构；绝缘线芯制造,包括1）三层挤出：电缆绝缘线芯在这个过程中形成,包括内半导电屏蔽层、绝缘层和外半导电屏蔽层；2）交联：可在挤出后直接进行（过氧化物交联），或者在挤出后采用单独设备进行（湿法交联）；3）除气：通过离线加热把过氧化物副产物去除,这通常是HV或EHV电缆的根本工序,但也是经常用于中压海底电缆；电缆护层制造,包括1）绝缘线芯包带：在此过程中，把缓冲层、

2、保护层和阻水层绕包到挤包的绝缘线芯上；2）中性线绞包：把铜线、铜带或扁铜带包绕在电缆上；3）金属护层：施加金属的防潮和保护层；4）护套：采用聚合物护套起到机械保护（对金属箔的保护特别重要）和防腐蚀作用；5）装铠：采用高强度金属构件（钢）来保护电缆,特别是海底电缆：质量限制，包括1）原材料的操作处理；2）例行试验；3）抽样试验；导体制造有些电缆制造采用直接用于屏蔽和绝缘加工的制成导体,或用铜杆或铝杆，并将其拉丝到适宜的直径,然后绞合（扭结成一体）成电缆导体.那些拉丝绞合制造导体的电缆制造必须遵循根本但重要的工艺，以保证导体获得适宜的物理性能和电气性能.由于拉丝工艺使金属产生加工硬化,因此拉丝后的

3、线材通常必须加热以获得适当的物理性能,这个工艺叫退火.退火可以通过感应加热过程实现.在这个过程中，通过感应到绞线上的电流来产生热量,并提升导体的温度到正确的退火温度.此外也可以把绞线放置到炉箱中实现退火.退火能同时影响绞线的物理和电气性能,因此在退火过程中必须谨慎操作和监控.必须进行定期的测试来保证绞线的特性符合标准的要求.绞合导体是通过扭绞多根单线完成的,有多种类型的扭绞（或绞合）型式.尽管绞合工艺相对容易完成,但必须仔细操作，以保证在绞合的过程中单线没有损伤以及绞合系数（单位长度上绞绕的次数）正确.导体中的水分十分不受欢送，由于水分会导致绝缘中生长水树从而使电缆过早击穿,也可导致电缆接头过

4、早击穿.在制造、安装或运行过程中可能使水进入导体,应考虑使用阻水结构的导体.3绝缘线芯制造挤出绝缘电缆的生产线是一种高度精密的制造过程,运转时必须严格限制，以保证最终的产品能够可靠地运行多年.它包括许多前后密切衔接的了工艺.如果生产线上的任一局部有故障,就会导致生产出质量差的电缆,并可能会产生出很多米的废电缆.在导体屏蔽料、绝缘料和绝缘屏蔽料挤出到电缆导体上后，必须进行交联.交联（也称为硫化）是一个化学反响,它能提升这些标准的热性能和机械性能，尤其是提升高温下的强度和稳定性.绝缘线芯制造工艺起始于绝缘和半导电材料的颗粒在挤出机内熔融的时候.熔融是在加压的情况下进行的,压力把电缆料向十字机头输送

5、,并在十字机头内形成电缆的各个层.在螺杆末端和十字机头的顶部,应放置用于过滤的滤*或过滤板.在挤出型电缆制造的早期,放置这些滤*或筛子是为了除去材料中的小颗粒,或者是熔融进程中产生的杂质.虽然如今仍在应用滤*,但由于现今材料较好的净化特性,减小了材料对该类型滤*的需求.实际上,如果滤*太细的话,其本身就能以焦烧或预交联的方式而产生杂质.然而,适当尺寸（100-200口m孔径）的过滤*用来帮助稳定挤出机内熔融的均匀度以及预防在材料处理过程中从外界混入大尺寸杂质是很有益的.在挤出型电缆制造的早期,采用二次挤出工艺来生产电缆绝缘线芯.先同时挤出导体屏蔽和绝缘,然后交联并绕到线盘上.经过一段时间后,再

6、挤出导体屏蔽和绝缘,这种工艺会在绝缘和绝缘屏蔽之间形成不规那么并可能遭受污染的界面.在这个工艺中，绝缘屏蔽可能是不交联的，因此电缆只有有限的热学性能.现在,有两种制造工艺用来在一道工序中完成所有三层的挤出.第一种方法是1+2三层挤出工艺,它是先挤出导体屏蔽,经过较短的距离（通常是2m到5m）后,再在导体屏蔽上同时挤出绝缘和绝缘屏蔽.第二种方法是三层共挤工艺,它是将导体屏蔽、绝缘和绝缘屏蔽同时挤出.在这两种方法中,绝缘屏蔽都是交联的，因此电缆的高温性能有很大改善.1+2三层挤出在其首次被推行时是一个重要的开展.由于它能产生一个较为洁净、均匀的绝缘和绝缘屏蔽界面.但是在这个工艺中，导体屏蔽从导体屏

7、蔽挤出机到绝缘和绝缘屏蔽挤出机时,是暴露在空气中的.如果不采取严格的举措保护导体屏蔽,那么导体屏蔽可能产生缺陷，降低电缆的寿命.正是基于这个原因,三层共挤工艺被认为是更好的工艺，由于在这个工艺中导体屏蔽在绝缘挤出前不会暴露在空气中.三层共挤工艺能产生十分洁净、均匀的导体屏蔽和绝缘界面.在实验室对两种不同工艺生产的电缆进行了加速寿命试验.试验结果说明，用1+2工艺生产的电缆比三层共挤工艺有更高老化速率.在这个特定的试验中，电缆样品放置在水箱中,感应到导体上的电流以提升导体温度,在导体和绝缘屏蔽上施加较高的交流电压.电缆在这些条件下老化规定的时间.到了规定的时间，把电缆取出并进行交流击穿试验.应用

8、1+2或者三层共挤工艺生产出三层电缆绝缘后,没有交联的绝缘线芯直接进入硫化管.在这里有完全不同的硫化工艺.在过氧化物硫化过程中，电缆进入到一个高温高压的管道中.这个管道很长，以便有足够的时间来完成交联过程.尽管氮气是较好的媒质，由于热蒸汽硫化会在绝缘中产生水分和大量的微孔,但管道内可以采用蒸汽或者热氮气加压.另一个重要的易被忽略的步骤是应充分冷却交联好的绝缘线芯,保证外部绝缘和导体的温度降低到可以离开硫化管的温度.当电缆线芯引出硫化管时,绝缘线芯应是根据正确的制造标准和标准已进行了充分的交联和冷却.采用湿法交联工艺，挤出机后面的管道的长度需要保证热塑性绝缘线芯充分冷却，以免导体上的绝缘偏芯（下

9、垂）.实际的交联或硫化过程是在挤出后离线进行的.在所有挤出工艺中,经常采用X射线或超声波技术来检查电缆同心度和进行缺陷定位,如内导电（导体屏蔽）缺陷.在其他层后续加工前找出重大缺陷很重要.挤出一过氧化物硫化过氧化物硫化电缆的3种根本的电缆绝缘线芯挤出和硫化过程：CCV一悬链式连续硫化VCV一立式连续硫化MDCV-MitsubishiDainichi连续硫化，也叫长承模连续硫化悬链式连续硫化（CCV）CCV技术中,硫化布置成了悬链状,当它悬吊在两点之间时，象一概弦线.导体在馈送方式与VCV相同,都是从放线架进入到储线器.这样可以保证在连续挤出工艺不停止的情况下，当旧的线盘用完能够换一个新的导体线

10、盘到放线架上.储线器也为两个导体的焊接提供了时间.通过严格地限制电缆张力来保持电缆处在硫化管的中央位置.使用先进的自动限制系统,做到这点已经变得较为容易.还注意保证不让已经融化但未交联的塑料聚合物在重力的作用下从导体上滴落或垂落,这个效应一般叫做“下垂”.下垂效应随着绝缘厚度与导体尺寸的比率啬而趋于增强.一些工艺,包括使用特殊的低融流指数聚合物、旋转电缆、绝缘外表急冷等,可以有效地减少绝缘的下垂效应.对于大截面电缆（重电缆），还存在另一个问题.就是施加一个很大的拉力（必须保证电缆在管中央）以及张力的限制变得困难.这实际上限制了导体截面要小于1400-1600mm2.CCV线上可以生产绝缘厚度最

11、大为25mm的电缆.悬链线的管子长度是可变的,但总长度均在16Om左右.管内的硫化媒质是加压蒸汽或高温高压的氮气.冷却可由水或者冷却的氮气来完成.CCV线主要用来生产MV和HV电缆.立式连续硫化（VCV）VCV技术中，硫化管是垂直导向的.通过限制电缆的张力维持电缆在管的中央位置.导体的馈送方式与CCV相似.将导体牵引到机塔顶端,该塔高度可达100n1,位于一个巨大的牵引轮的正上方,然后导体经由预热器进入到三层挤出机头.通过高温氮气加热电缆来完成硫化.气体加压是保证过氧化物的分解物不产生充气的微孔.VCV技术中交联管道是垂直布置的，从而保证了导体和绝缘线芯的同心度.在生产大截面（160Omm2）

12、导体电缆时,VCV技术非常有效，由于在保持张力方面,不会面临和CCV技术那样的困难.VCV线可以用来生产绝缘厚度最大约35un的电缆.与CCV技术相比,VCV技术不会遭受由于重力的影响而使聚合物产生低垂或从导体滴落的结果.然而，由于昂贵的立式建设本钱,VCV线要短于CCV线.VCV线一般为80100m,而CCV线一般为140200m.由于同样的电缆需要相同的硫化时间,CCV线生产速度较快.Y制线通常只用于HV和EHV电缆.同CCV生产线一样,VCV线的硫化媒质也使用高温高压的氮气.但是生产HV电缆时，由于蒸汽硫化会导致绝缘中产生水分和大量的微孔，所以氮气是首选的媒质.长承模连续硫化（MDCV）

13、在MDCV工艺中，硫化管是在挤出机后水平布置的.与CCV和VCV线不同的是,硫化管中不需要使用氮气来加热和硫化电缆MDCV工艺要求模具的外径等于电缆外径，因此电缆可以充满管道和模具.把聚合物加热到熔融态以及以及进行交联时,产生的热膨胀造成的压力阻止了微孔的生成.与CCV工艺相比，由于电缆被模具全部封套,MDCV工艺没有下垂的问题.但是,在聚合物熔融而没有交联时,保证导体中央位置非常重要.中央位置的保持,可以通过对一短段电缆施加很大的张力,使电缆处于真正的水平位置而到达.这也降低了对长冷却管的需求.也可以使用特殊的高粘度聚合物.这些特殊的方法通常用于1000mm2以上的导体.凶03仅用于生产HV

14、和EHV电缆.挤出一湿法交联工艺在湿法交联工艺中,采用同CCV生产线上把经过硫化的过氧化物混合物挤出到导体上的相似方法,把绝缘线芯的混合物挤出到导体上,但不用随后通过高温高压的硫化物.与之相反,挤出后立即用水冷却电缆.把电缆卷绕到线盘上后，放入到较高温度（约7075C）和温度的房间或者水浴中来完成交联.湿法交联只有在不存在以及有适宜的催化剂的条件下才能发生，因此它完全没有过氧化物交联工艺的热激发的预硫化等情况出现.过氧化物交联工艺中,挤出停车和过于精细的滤*都会导致焦烧.特别是用硅烷作为交联剂的聚合物.在电力电缆制造中，湿法交联的挤出机更适合使用滤*（100200口m孔径），而且适应于停车时没

15、有过氧化物那种材料焦烧的危险.硫化一概述在过氧化物硫化工艺中,通过在钢质的硫化管内施加循环的高温、高压、通常是枯燥的氮气来产生热和压力.氮气的温度量级为30OC到450C,压力是10kg.高温导致了过氧化物反响形成交联*状结构.在60m之后,外表温度迅速降低到接近室温,但是导体温度的下降十分缓慢.高压促使交联过程中释放的气体保存在熔融态聚合物中，从而预防了产生微孔.这些微孔能产生局部放电以及使电缆绝缘性能快速下降.在绝缘完全固化离开CV硫化管前,都必须保持压力.湿法交联和过氧化物交联工艺各有利弊.过氧化物交联需要高且长的厂房来安置交联线,还需要配备气体加热和压力设备.使用湿法交联生产电缆制造成

16、本相对较低,由于厂房本钱和能耗较低.对于生产多种不同规格短段电缆厂来说，湿法交联工艺生产线相对较短的长度是一个特别的优点，由于在从一种规格到另一种规格的转变过程中，所产生的废料最少.过氧化物交联工艺使用的半导电材料不能用于湿法交联工艺，由于存在过氧化物交联剂.用于湿法交联的半导电料必须小心制造,导电碳黑须仔细选择，以保证良好的加工和交联.对于湿法交联的电缆,可剥离和粘结型绝缘屏蔽都是可行的.湿法交联工艺与过氧化物交联工艺相比的另一个可能缺点,是瞬时生产量低.由于在高温度房间内，所需停留的时间将导致工艺中啬很多工作,降低整个制造过程的速度.但是,它能够预防焦烧以及在生产中快速改变电缆规格等诸多优点会弥补上述缺乏.电缆绝缘厚度的增加会大大增加交联时间.在给定条件下的交联时间是绝缘厚度平方的函数.湿法交联完成之后，电缆绝缘层通常会存在非常少量的水分(