環(huán)保電纜特性及全冷縮附件缺陷改進(jìn)措施

方 菊，姚 光

（長(zhǎng)園電力技術(shù)有限公司，廣東 珠海 519085）

在市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)的背景下，不同層面對(duì)于環(huán)保電線電纜的重視與投入也不斷加大。目前，環(huán)保型電線電纜、全冷縮型電纜附件已經(jīng)成為電線電纜行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)的環(huán)保型電纜及其電纜附件的設(shè)計(jì)研發(fā)也有較大進(jìn)展。但是，由于人才與技術(shù)因素等短缺，國(guó)內(nèi)環(huán)保電線電纜及其附件質(zhì)量仍與國(guó)外先進(jìn)水平存在較大差距。本文以環(huán)保電纜和全冷縮電纜附件為對(duì)象，展開(kāi)相關(guān)研究。

1 環(huán)保型電線電纜特性

1.1 高阻燃性

目前，從綠色環(huán)保方面考慮，建筑使用的電線電纜需要做到不易自燃，其附件也需要具有一定阻燃性，可以有效防止火勢(shì)的蔓延，最大程度上減小燃燒和災(zāi)害事故造成的危害。

1.2 無(wú)鹵素與低毒素

現(xiàn)今的環(huán)保電線電纜采用的材料均具有綠色絕緣性能，電線電纜的護(hù)套使用了氧氣阻隔性新材料。這樣不僅保證了電線的電氣傳輸屬性及機(jī)械性能，也使得產(chǎn)品本身不再因含有鹵素而在燃燒中產(chǎn)生有害物質(zhì)。同時(shí)，其不含鉛、鎘等重金屬元素，絕緣和護(hù)套也可以有效阻止其進(jìn)入水體而造成污染。此外，一般的前期毒性試驗(yàn)很大程度上確保了電線電纜使用的安全性。

1.3 不產(chǎn)生無(wú)腐蝕性氣體

電線電纜的涂層采用新型環(huán)保材料，這樣就可以在使用過(guò)程中和燃燒時(shí)產(chǎn)生很少的酸性氣體，保護(hù)相關(guān)工作人員與設(shè)備，防止儀器損壞，具有更環(huán)保的特點(diǎn)。環(huán)保型電線電纜在燃燒過(guò)程中只有少量煙霧散發(fā)，對(duì)于相關(guān)人員的疏散及滅火工作幫助巨大。

1.4 防水，防紫外線

環(huán)保型電線電纜微觀分子結(jié)構(gòu)比較特殊，這決定了其具有超低的吸水率。電線電纜的外部涂有紫外線吸收劑，其防紫外線功能顯著。一家日本公司提出“綠線”環(huán)保型電纜標(biāo)準(zhǔn)后，英國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼研發(fā)了環(huán)保電線電纜，隨著技術(shù)進(jìn)步，環(huán)保型電線電纜逐漸拓展到發(fā)展中國(guó)家[1]。

2 冷熱縮電纜附件異同分析

2.1 冷縮施工

人為因素對(duì)于冷縮電纜附件影響較小，具體施工時(shí)，只需要將塑料線芯拔掉，即可以實(shí)現(xiàn)附件的自動(dòng)收縮。值得一提的是，沒(méi)有了人為因素的干擾，可以使絕緣管均勻收縮，使得施工質(zhì)量得到可靠保證。依據(jù)固定程序，冷縮收縮一般按照一端向另一端進(jìn)行收縮，這是一個(gè)不可逆的過(guò)程，確保收縮過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的氣泡。

2.2 熱縮施工

施工技術(shù)影響熱縮過(guò)程，因?yàn)椴痪鶆虻募訜釙?huì)致使絕緣管不均勻地收縮，導(dǎo)致薄厚差異明顯，有時(shí)部分沒(méi)有完全收縮，這樣就可能使得較薄區(qū)域出現(xiàn)擊穿事故。在熱縮加熱中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因沒(méi)有很好掌握加熱尺度而導(dǎo)致絕緣管被燒焦的情況發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣管的絕緣性能大幅度降低。與冷縮不一樣的是，熱縮加熱的程序能夠由一端向另一端，同時(shí)也能夠從中間開(kāi)始，向兩端進(jìn)行加熱，這樣極易引發(fā)收縮過(guò)程產(chǎn)生氣泡。在一些嚴(yán)禁明火的地方，如石化、化工等場(chǎng)地，熱縮施工無(wú)疑增加了安全風(fēng)險(xiǎn)，極可能導(dǎo)致事故發(fā)生。

由于電纜的熱脹冷縮特點(diǎn)，冷縮電纜附件能夠與電纜基本保持一致的膨脹與收縮尺度。熱縮電纜附件卻不具備上述特征，較長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)致使電纜與其附件之間的間隙擴(kuò)大，從而引發(fā)電力事故[2]。

3 冷縮電纜附件性能

3.1 冷縮電纜附件密封效果好

本質(zhì)上講，全冷縮電纜附件，即人們常說(shuō)的彈性電纜附件，就是利用硅橡膠自身的彈性原理，然后在工廠進(jìn)行初步的加工。施工時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)添加到指定位置，抽掉支撐條就可以實(shí)現(xiàn)自然收縮。這個(gè)全冷縮附件擁有良好的彈性特征，能夠適應(yīng)多變的外界環(huán)境影響，及時(shí)填充電纜與絕緣之間的空隙，避免擊穿事故發(fā)生。因此，在晝夜溫差較大、氣候惡劣的環(huán)境中，全冷縮的附件是最佳的選擇之一。

3.2 冷縮電纜附件絕緣強(qiáng)度高，局放性能好

液體硅橡膠是全冷縮附件的主要原料，它的介電強(qiáng)度一般大于23 kV/mm。而熱縮附件多為復(fù)合材料混合制作而成，經(jīng)過(guò)后期加工才具有熱收縮效能，它的介電強(qiáng)度介于1.8～2.0 kV/mm。

冷縮硅橡膠材料的彈性特征優(yōu)異，加上合理的設(shè)計(jì)，如此強(qiáng)勁的回彈力使得其不僅擁有較強(qiáng)的抱緊力，也保證了冷縮電纜附件可以緊緊抱著電纜，防止水和潮氣的侵入，內(nèi)爬電距離也得到安全保證?；谝后w硅橡膠所擁有的優(yōu)異絕緣和彈性性能，其局放性能往往強(qiáng)于熱縮附件。

3.3 冷縮電纜附件電場(chǎng)控制均勻且穩(wěn)定性好

幾何結(jié)構(gòu)法是冷縮電纜附件電場(chǎng)處理的常用方法，采用應(yīng)力錐致使電場(chǎng)分布發(fā)生改變，通常采用適合的幾何形狀與精度高的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)[3]。此方法易于控制與檢驗(yàn)，在工廠環(huán)境中便可以輕松實(shí)現(xiàn)。

4 全冷縮電纜附件的缺陷與改進(jìn)

4.1 缺陷分析

目前，與熱縮電纜附件相比，市場(chǎng)上流通的全冷縮電纜附件在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)仍存在一些缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)為產(chǎn)品管壁厚度處于臺(tái)階處陡變，會(huì)導(dǎo)致其擴(kuò)張背景下受剪切力作用而引起撕裂與損傷[4]。

在制造冷縮型電纜附件等相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，需要使用金屬材質(zhì)的擴(kuò)張錐桿對(duì)其作業(yè)，而金屬擴(kuò)張桿本身外表的銹蝕會(huì)很容易劃傷產(chǎn)品內(nèi)部。當(dāng)終端產(chǎn)品上端口完成注塑后，進(jìn)行擴(kuò)張工序以及后續(xù)的安裝工序過(guò)程，就會(huì)常出現(xiàn)端頭處的開(kāi)裂危險(xiǎn)。

4.2 改進(jìn)措施

4.2.1 優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改進(jìn)加工技術(shù)路線

例如，在進(jìn)行l(wèi) kV全冷縮電纜終端的四指套與絕緣管圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，需要依據(jù)圖紙?jiān)黾? kV的四指套與絕緣管模具?；陂_(kāi)發(fā)成本的考慮，首先對(duì)全冷縮附件的四指套模具與絕緣管模具進(jìn)行加工試驗(yàn)，生產(chǎn)初步的附件產(chǎn)品，然后按照公司的產(chǎn)品檢驗(yàn)與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)后，再逐步逐個(gè)對(duì)其他型號(hào)的模具進(jìn)行加工，同時(shí)完成跟蹤評(píng)價(jià)與改進(jìn)。

按照以上方法，依據(jù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)1 kV的四指套與絕緣管模具，然后進(jìn)行試模生產(chǎn)、評(píng)價(jià)與改進(jìn)，最后進(jìn)行驗(yàn)收。而后就是對(duì)擴(kuò)張?jiān)O(shè)備完成改造，生產(chǎn)l kV的四指套擴(kuò)張爪與配套的定徑套絕緣管。最終完成l kV的多芯全冷縮電纜終端產(chǎn)品的制作，同步完成相應(yīng)的改進(jìn)。生產(chǎn)完成后，對(duì)產(chǎn)品的機(jī)械性能、電氣性能及使用性能進(jìn)行測(cè)試。完成產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)等技術(shù)資料的編制，同時(shí)完成安裝操作試驗(yàn)過(guò)程。

4.2.2 改進(jìn)電纜附件安裝工藝——以電纜附件的四指套安裝為例

除了上述缺陷外，在安裝全冷縮電纜附件時(shí)，操作失誤會(huì)導(dǎo)致一些缺陷出現(xiàn)。因此，人們不僅要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械、電氣以及使用性能方面的檢測(cè)，也要對(duì)產(chǎn)品外觀進(jìn)行嚴(yán)格檢查。同時(shí)，人們要及時(shí)改進(jìn)電纜附件的安裝工藝，有效避免產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上存在的缺陷。下面以電纜附件的四指套安裝為例，分析其具體的安裝程序[5]。

（1）剝切電線電纜的內(nèi)護(hù)層和護(hù)套層。將電纜的一端做必要的清潔，同時(shí)需要校直處理，以電纜端部開(kāi)始量取長(zhǎng)度為500 mm，剝切掉護(hù)套層。只需要保存鋼鎧約30 mm，然后使用綁扎線進(jìn)行處理，剩余部分剝切去掉處理，內(nèi)護(hù)層只需保存10 mm，剩余部分采取剝切。

（2）固定地線。其間多數(shù)使用紗布帶打磨鋼鎧，可以有效清除鋼鎧上遺留的防銹漆及鐵銹等，隨后將打磨部位充分清洗干凈，在鋼鎧上采用恒力彈簧將地線固定起來(lái)。需要注意的是，為確保地線保持牢固可靠狀態(tài)，地線的端頭位置得預(yù)留約20 mm的長(zhǎng)度，這樣就可以使恒力彈簧方便地扣于第2層。

（3）對(duì)絕緣層進(jìn)行剝切。其間，電纜的每個(gè)相線絕緣層都需要?jiǎng)兦?，從電纜其中的一端開(kāi)始量取剝切長(zhǎng)度。

（4）絕緣層進(jìn)行清理。這時(shí)，需要使用清洗劑對(duì)電纜的相線絕緣體外表面進(jìn)行徹底清洗。

（5）填充膠的包繞。這個(gè)過(guò)程一般會(huì)從根部將電纜芯線逐一分開(kāi)，然后在護(hù)套層、鋼鎧及內(nèi)護(hù)層內(nèi)進(jìn)行包繞填充膠。通常從護(hù)套層的一端開(kāi)始，逐漸向下半搭接拉伸繞包大于2層的填充膠，填充膠長(zhǎng)度不小于50 mm。需要注意的是，填充膠的標(biāo)準(zhǔn)一般以冷縮指套能夠輕松套入為好，可以全部覆蓋為最佳，而后再進(jìn)行一層PVC膠帶繞包程序。

（6）冷縮指套裝配。其間，前期已經(jīng)分開(kāi)的電纜芯線逐個(gè)套入指套，而后將指套推入芯線根部位置，這候需要先將指端的支撐條抽出，使得指端發(fā)生收縮，而后將尾端支撐條抽出，使得尾端收縮。同時(shí)，人們需要做好以下準(zhǔn)備工作：為便于附件的安裝，在指套完全套入電纜之前，需要把指端部位的支撐條稍微抽出一些，抽出的距離以支撐條的端頭與指根對(duì)齊為標(biāo)準(zhǔn)；需要對(duì)電纜端頭使用PVC膠帶進(jìn)行包繞，避免安裝中對(duì)指套產(chǎn)生劃傷。

（7）絕緣管的收縮。在指套指端的根部依次套入冷縮直管，而后拉出支撐條，絕緣管開(kāi)始收縮固定。

（8）端子的壓接。將相線端頭的PVC膠帶去掉，金屬材質(zhì)的端子套入，然后進(jìn)行固定壓接，使用銼刀等工具將金屬端子的尖角及毛刺去除掉，金屬碎削也得使用相應(yīng)材料清理干凈。

（9）防水相色帶。防水相色帶主要置于金屬端子和絕緣管間，采用半搭接拉伸的方法，纏繞2層硅橡膠防水相色帶，防水相色帶分別搭接于金屬端子和絕緣管各15 mm。

5 結(jié)語(yǔ)

環(huán)保型電線電纜具有不含有鹵素、不含鉛和鎘等重金屬、產(chǎn)生的有害氣體少、發(fā)煙量小等特性，同時(shí)可以再生利用，不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害，使用過(guò)程不改變產(chǎn)品的物理性能和使用特性。人們需要從結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)和安裝等三方面的工藝考慮，不斷提升全冷縮電纜附件產(chǎn)品的質(zhì)量和使用性能，同時(shí)應(yīng)進(jìn)一步對(duì)電纜附件材料進(jìn)行研究，提高其環(huán)保性能。

1 于蓮芝，徐 操.改進(jìn)電纜附件設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析法[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2003，（2）：3-4.

2 賈寶璟，金海峰.淺談冷縮電纜附件防水防火的問(wèn)題[J].大科技，2015，（18）：39-40.

3 張 健.中壓冷縮電纜附件的技術(shù)與性能分析[J].廣東電力，2007，20（7）：16-18.

4 史宏杰.全冷縮型電力電纜附件[J].電力系統(tǒng)裝備，2003，（1）：55.

5 李仁飛.兩種電纜附件的技術(shù)和安全性比較[J].山東電力技術(shù)，2004，（3）：78-79.