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电力电缆制造工艺

第一篇：电力电缆制造工艺基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，把非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电缆的基本工序，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、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；质量控制，包括1）原材料的操作处理；2）例行试验；3）抽样试验；3.2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，并将其拉丝到合适的直径，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基本但重要的工艺，以确保导体获得合适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，并提高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确保绞线的特性符合规范的要求。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，以确保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迎，因为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。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，运转时必须严格控制，以确保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部分有故障，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）是一个化学反应，它能提高这些标准的热性能和机械性能，尤其是提高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，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网或过滤板。在挤出型电缆制造的早期，放置这些滤网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网，但由于现今材料较好的净化特性，减小了材料对该类型滤网的需求。实际上，如果滤网太细的话，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（100－200μm孔径）的过滤网用来帮助稳定挤出机内熔融的均匀度以及防止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则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发展。因为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。如果不采取严格的措施保护导体屏蔽，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，因为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。试验结果表明，用1＋2工艺生产的电