導(dǎo)體毛刺對電纜電氣性能的影響及其消除

趙曉明

(鄭州電纜有限公司，河南鄭州450006)

0 引言

在電線電纜制造過程中，絞合導(dǎo)體毛刺是廣大技術(shù)人員經(jīng)常遇到的質(zhì)量問題。由于導(dǎo)體毛刺產(chǎn)生的因素有諸多方面，雖然后期可通過多種工藝方法消除，但從實際情況來看，各個生產(chǎn)企業(yè)都無法徹底杜絕導(dǎo)體毛刺的產(chǎn)生。導(dǎo)體毛刺會造成中高壓交聯(lián)電纜擊穿，本文希望通過還原絞合導(dǎo)體生產(chǎn)過程，找出導(dǎo)體毛刺產(chǎn)生的原因及克服辦法。

1 導(dǎo)體毛刺影響中高壓交聯(lián)電纜電氣性能

在中高壓交聯(lián)電纜制造過程中，由于各種原因使得導(dǎo)體毛刺問題無法徹底杜絕，并且每次導(dǎo)體出現(xiàn)毛刺的輕重情況也不一樣。雖然在絕緣擠出之前可通過許多工藝方法消除，但仍有漏網(wǎng)之魚會被帶到絕緣層中。較小的毛刺會造成內(nèi)屏蔽凸起，較大的毛刺會刺破內(nèi)屏蔽直接進入到絕緣層中。

在隨后的電纜例行試驗過程中，由于較大的毛刺造成了導(dǎo)體和內(nèi)屏蔽幾何形狀發(fā)生畸變，從而使電場也隨之發(fā)生畸變，在導(dǎo)體毛刺周圍聚集了大量不平衡電荷不斷沖擊絕緣介質(zhì)，較大的導(dǎo)體毛刺正常情況下會在耐壓試驗過程中造成絕緣擊穿。由于試驗電壓較高，在擊穿的瞬間導(dǎo)體毛刺就會被碳化，因此許多技術(shù)人員會給出絕緣雜質(zhì)或其他工藝問題的錯誤擊穿分析結(jié)論。雖然擊穿處導(dǎo)體毛刺已蕩然無存，但如果仔細觀察擊穿處導(dǎo)體表面，會發(fā)現(xiàn)在毛刺附近會遺留毛刺產(chǎn)生時造成的導(dǎo)體表面劃痕，這是導(dǎo)體毛刺造成絕緣擊穿的最有力證據(jù)。

更可怕的是那些雖有導(dǎo)體毛刺問題，但正常通過了耐壓和局部放電試驗的電纜。由于這些導(dǎo)體毛刺未刺穿內(nèi)屏蔽只是造成了內(nèi)屏蔽凸起，在短期的耐壓和局部放電例行試驗過程中，由于絕緣層密閉良好，凸起處集中的電荷不足以在短時間內(nèi)造成絕緣擊穿，并且這些凸起造成的絕緣介質(zhì)放電量更是微乎其微，基本被局放設(shè)備背景值覆蓋。但這些缺陷未徹底消除，在客戶的正常使用過程中，隨著時間的延長和電荷的不斷沖擊，缺陷處的放電樹枝也不斷地向絕緣外層生長和擴散，最終會造成電熱擊穿。尤其是煤礦電纜在使用過程中如果發(fā)生擊穿，后果更是不堪想象。因此導(dǎo)體毛刺問題必須引起廣大生產(chǎn)和技術(shù)人員的重視。

2 導(dǎo)體毛刺產(chǎn)生的原因及解決辦法

絞合導(dǎo)體的生產(chǎn)要經(jīng)過以下工藝過程:銅或鋁的熔鑄 →銅或鋁桿的軋制→單線拉制→導(dǎo)體絞合。

由于目前許多生產(chǎn)企業(yè)直接采購已加工好的銅、鋁桿，因此本文只從單線拉制工序開始介紹。

(1)銅、鋁單線拉制。單線拉制過程就是將金屬桿材在一定的拉力作用下，通過一系列孔徑逐漸減小的模孔，產(chǎn)生截面減小長度增加的塑性變形過程。并且許多拉線機都配備在線連續(xù)退火裝置，單線通過退火處理后能提高材料伸長率并降低電阻率。在此過程中，銅、鋁單線產(chǎn)生毛刺的原因及解決辦法見表1。

表1 單線拉制中毛刺產(chǎn)生原因及解決辦法

(2)導(dǎo)體絞合及緊壓。將多根細單線按一定規(guī)則絞制成較大截面的導(dǎo)電線芯的工藝過程稱為絞合，而緊壓的目的是使絞合導(dǎo)體填充系數(shù)增大，縮小導(dǎo)體絞合外徑，從而節(jié)約絕緣和護層材料，對于中高壓電力電纜該過程還可提高導(dǎo)體表面光潔度并改善導(dǎo)體表面電場均勻性。該過程若工藝細節(jié)控制不好，會在導(dǎo)體表面出現(xiàn)大量毛刺，嚴重影響電纜的電氣絕緣性能。該工序毛刺產(chǎn)生原因及改進措施見表2。

(3)其它消除導(dǎo)體毛刺的方法。如果在拉線和絞線生產(chǎn)過程中由于工藝原因造成導(dǎo)體表面輕微毛刺，可通過以下方法加以消除:

表2 導(dǎo)體絞合中毛刺產(chǎn)生原因及解決辦法

1)在絞線后和擠制絕緣前派專人反復(fù)擦拭導(dǎo)體表面毛刺，此法對輕微的毛刺可起到很好的消除作用。

2)在擠制絕緣前安裝專用毛刺清理設(shè)備，對常規(guī)導(dǎo)體上的少量毛刺可起到很好的消除作用。

3)對于嚴重的導(dǎo)體毛刺，可將導(dǎo)體通過接近導(dǎo)體外徑的拉模，通過多次復(fù)繞并配合擦拭會起到將較大、較長毛刺折斷的效果。

4)對于嚴重的導(dǎo)體毛刺，如果反復(fù)處理仍達不到理想效果，還可在導(dǎo)體表面繞包半導(dǎo)電尼龍帶的方式克服導(dǎo)體毛刺對內(nèi)屏蔽和絕緣的影響，起到均勻?qū)w表面電場的作用。

3 結(jié)束語

對于中高壓交聯(lián)電力電纜，導(dǎo)體毛刺問題對其電性能的影響不可忽視。以上消除導(dǎo)體毛刺的方法可能許多生產(chǎn)廠家都在使用，也可能還有更好的方法，希望廣大電纜技術(shù)人員加強交流，為電纜產(chǎn)品質(zhì)量的提高做出貢獻。