電線電纜產(chǎn)品的質(zhì)量特性淺析

羅 杰

（成都德源電纜有限公司，四川 成都 611731）

0 引 言

電線電纜產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)為“導(dǎo)體+絕緣+護(hù)套”三層結(jié)構(gòu)。其中：導(dǎo)體用來傳輸電能，材質(zhì)有銅、鋁以及鋁合金；絕緣起觸電保護(hù)作用，材料有聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯以及乙丙橡膠等；護(hù)套的作用是保護(hù)絕緣不受外界環(huán)境的腐蝕或損傷，材料通常有聚氯乙烯、聚乙烯以及彈性體等。產(chǎn)品關(guān)鍵指標(biāo)有電性能、結(jié)構(gòu)尺寸、機(jī)械物理性能、老化性能、交聯(lián)性能以及阻燃耐火性能等。它的質(zhì)量狀況不僅關(guān)系到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還與人們的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)。

1 電性能指標(biāo)

1.1 導(dǎo)體直流電阻

導(dǎo)體直流電阻是考核電線電纜載流能力的最基本參數(shù)，也是關(guān)系到制造成本的最重要因素。20 ℃導(dǎo)體直流電阻不合格，是由于銅材電阻率過高或?qū)w截面積不夠引起的。前者是原材料的質(zhì)量問題，后者是生產(chǎn)企業(yè)工藝設(shè)計(jì)問題。20 ℃導(dǎo)體直流電阻不合格屬于a類不合格，即嚴(yán)重不合格，使電纜在正常使用時(shí)導(dǎo)體發(fā)熱過高。絕緣、護(hù)套等結(jié)構(gòu)受熱程度超過設(shè)計(jì)值，會(huì)大大降低其安全性能指標(biāo)，縮短電纜的使用壽命，易引起短路等安全事故，還將增加線路的損耗，浪費(fèi)能源。因此，針對(duì)由于銅材電阻率過高或?qū)w截面積不夠引起的20 ℃導(dǎo)體直流電阻不合格問題，生產(chǎn)企業(yè)要有正確并合理的檢驗(yàn)規(guī)范和檢驗(yàn)手段，檢測生產(chǎn)過程中的導(dǎo)體電阻，以避免發(fā)生不合格的情況。針對(duì)生產(chǎn)企業(yè)工藝設(shè)計(jì)引起的20 ℃導(dǎo)體直流電阻不合格問題，要有正確的工藝設(shè)計(jì)做指導(dǎo)，在導(dǎo)體生產(chǎn)過程中選擇正確的壓輪，避免壓形導(dǎo)體出現(xiàn)飛邊咬邊的發(fā)生，控制好導(dǎo)體絞制過程中的單絲張力，從而避免單絲拉細(xì)引發(fā)導(dǎo)體截面不夠而發(fā)生20 ℃導(dǎo)體直流電阻不合格的情況。

1.2 4 h耐壓

電纜耐壓是重要的安全指標(biāo)。耐壓不合格會(huì)造成漏電，引發(fā)人身安全事故或短路造成火災(zāi)，后果相當(dāng)嚴(yán)重。電纜的例行檢驗(yàn)都進(jìn)行火花試驗(yàn)，且應(yīng)進(jìn)行成品耐壓試驗(yàn)。4 h耐壓試驗(yàn)雖屬型式試驗(yàn)項(xiàng)目，比成品耐壓試驗(yàn)稍嚴(yán)酷，但經(jīng)過絕緣火花和成品耐壓試驗(yàn)后一般不會(huì)造成擊穿。因此，需嚴(yán)格進(jìn)行絕緣的火花試驗(yàn)和成品耐壓試驗(yàn)，要保證100%試驗(yàn)。試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)時(shí)間必須按規(guī)定進(jìn)行，并加強(qiáng)過程檢驗(yàn)的監(jiān)督，由巡檢員抽查擠塑工序的火花試驗(yàn)質(zhì)量。另外，需嚴(yán)格控制擠出工藝，因?yàn)榻^緣平均厚度和最薄厚度不合格也容易造成耐壓擊穿。成纜工序中，需要保護(hù)好絕緣線芯，避免碰傷和劃傷絕緣線芯。

2 結(jié)構(gòu)尺寸

2.1 絕緣厚度

絕緣厚度低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，會(huì)危及線路安全和使用者的人身安全，易出現(xiàn)漏電及擊穿現(xiàn)象。究其原因，在于設(shè)備性能差導(dǎo)致出膠量不穩(wěn)定、主機(jī)擠出給定不足以及收線張力過大等。此外，還有工廠在生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)不按標(biāo)準(zhǔn)及工藝規(guī)定進(jìn)行生產(chǎn)，出廠檢驗(yàn)中未認(rèn)真按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及工廠檢驗(yàn)要求進(jìn)行檢驗(yàn)。因此，需嚴(yán)格控制擠出參數(shù)，定期檢查模具，保證厚度足夠，避免太快擠出，并加強(qiáng)成品檢驗(yàn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)企業(yè)要完善并準(zhǔn)確根據(jù)自身的設(shè)備和人員情況制定可靠的工藝控制參數(shù)，并嚴(yán)格按照工藝紀(jì)律對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行中間檢測，加強(qiáng)生產(chǎn)工藝的控制力度。

2.2 護(hù)套最薄處厚度

電纜的護(hù)套起著耐腐蝕、抗壓以及抗沖擊的作用。若它的厚度偏小，在電纜使用過程中易被磨損，降低其抵抗外界各類腐蝕的能力，易使絕緣暴露在外界環(huán)境中降低其介電性能。出現(xiàn)這類不合格現(xiàn)象的原因：一是企業(yè)對(duì)產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目把關(guān)不嚴(yán)，未嚴(yán)格進(jìn)行抽檢；二是企業(yè)的生產(chǎn)工藝水平差，人員操作水平低，未選擇合適的模具或正確調(diào)整模具之間的距離和控制出線速度，從而無法在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格控制外形尺寸和厚度。針對(duì)該問題的質(zhì)量控制的建議與絕緣厚度控制的改進(jìn)建議相同，在此不再贅述。

3 絕緣和護(hù)套的機(jī)械性能

絕緣和護(hù)套的抗張強(qiáng)度和斷裂伸長率不合格，在電纜使用過程中易被磨損，降低其抵抗外界各類腐蝕的能力，易使導(dǎo)體暴露在外界環(huán)境中出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。不合格是因?yàn)椴牧喜贿^關(guān)，如原材料配方中基料含量不夠、填充料用量不適當(dāng)、分散性過大或者過量使用了回收料等，還因?yàn)楣に嚢芽夭粐?yán)，包括擠塑溫度、牽引速度等。因此，建議采用優(yōu)質(zhì)的原材料，嚴(yán)格控制擠出參數(shù)，加強(qiáng)成品檢驗(yàn)。此外，嚴(yán)格控制對(duì)供方，必要時(shí)對(duì)原材料送檢或制成小樣后檢驗(yàn)其機(jī)械物理性能，不能僅憑供方信譽(yù)而不進(jìn)行進(jìn)貨檢驗(yàn)。

4 絕緣和護(hù)套的老化性能

絕緣和護(hù)套老化前后抗張強(qiáng)度和斷裂伸長率變化率不合格，在電纜使用過程中無法滿足使用壽命。隨著時(shí)間的推移，絕緣和護(hù)套發(fā)脆甚至斷裂，使導(dǎo)體裸露發(fā)生觸電危險(xiǎn)或短路、火災(zāi)發(fā)生。不合格原因也是因?yàn)樵牧喜贿^關(guān)。因此，建議采用優(yōu)質(zhì)的原材料，加強(qiáng)原材料的進(jìn)貨檢驗(yàn)。嚴(yán)格控制對(duì)供方，對(duì)供方進(jìn)行評(píng)價(jià)，在合格供方中進(jìn)行定點(diǎn)采購。必要時(shí)送檢原材料，或制成小樣后檢驗(yàn)其老化性能。

5 交聯(lián)性能

熱延伸不合格主要是由于交聯(lián)度不夠。交聯(lián)聚乙烯絕緣的交聯(lián)度不夠會(huì)降低絕緣的耐熱性能，限制了電纜正常使用的載流量，使電纜在導(dǎo)體允許最高溫度下運(yùn)行時(shí)絕緣材料熔融變形，造成短路的電氣安全事故甚至引發(fā)火災(zāi)。絕緣的交聯(lián)度不夠，原因主要有交聯(lián)工序的溫度或時(shí)間不夠、絕緣擠塑的溫度不夠致使聚乙烯的接枝度不夠以及材料本身的配方質(zhì)量問題。前兩個(gè)原因是由于生產(chǎn)企業(yè)的工藝控制問題，后一個(gè)原因是原材料的質(zhì)量問題。因此，建議采用優(yōu)質(zhì)的原材料嚴(yán)格控制工藝，并加強(qiáng)過程工藝控制和成品檢驗(yàn)。

6 燃燒性能

6.1 阻燃性能

在火災(zāi)情況下，電纜易持續(xù)性燃燒，不僅加大了火情，造成了嚴(yán)重的人身財(cái)產(chǎn)傷害，還容易引起電路故障，進(jìn)一步造成短路引發(fā)火災(zāi)等安全事故，且阻礙了消防救援設(shè)備的使用。阻燃電纜是當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，該產(chǎn)品可以阻止火焰的蔓延，主要指標(biāo)為成束燃燒。成束燃燒不合格，主要是外護(hù)套材料的阻燃性不高和電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成的。前者是由于原材料本身的質(zhì)量問題，后者是因?yàn)殡娎|生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)能力的問題。因此，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定合理可行的電纜結(jié)構(gòu)和材料，從而針對(duì)阻燃電纜的材料制定嚴(yán)格的進(jìn)貨驗(yàn)收檢驗(yàn)規(guī)范和可靠的工藝文件。

6.2 耐火性能

在火災(zāi)情況下，電纜絕緣極易碳化造成短路，致使系統(tǒng)無法正常工作。而一些應(yīng)急救援措施（如消防栓、應(yīng)急照明、安全救援逃生通道等）要求正常工作，這就要求電纜的耐火性能需發(fā)揮作用。線路完整性是考核該性能的重要指標(biāo)。該指標(biāo)不合格的主要原因是耐火層的質(zhì)量不符合要求，或是生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)不合理，耐火層的層數(shù)不夠，也可能是生產(chǎn)過程控制出現(xiàn)差錯(cuò)，云母帶繞包出現(xiàn)漏包或搭蓋不夠。因此，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定合理可行的電纜結(jié)構(gòu)、材料及可靠的工藝文件，加強(qiáng)生產(chǎn)過程控制，使耐火層按工藝要求進(jìn)行生產(chǎn)。

7 其他性能

7.1 絕緣熱收縮

絕緣熱收縮不合格，在使用過程中會(huì)應(yīng)力集中導(dǎo)致絕緣拉薄，造成不能承受規(guī)定的電壓，減少電纜使用壽命，影響使用安全。電纜的終端連接處長時(shí)間裸露，易造成漏電、觸電、短路等電氣安全事故。交聯(lián)聚乙烯熱收縮的指標(biāo)影響因素較復(fù)雜，但主要可分為原材料質(zhì)量因數(shù)和生產(chǎn)加工因數(shù)。交聯(lián)聚乙烯主要是基料（一般采用低密度或線性低密度聚乙烯）、交聯(lián)劑、抗氧化劑等?；媳旧淼臒崾湛s很大程度上決定了電纜絕緣或護(hù)層的熱收縮。由于聚乙烯為結(jié)晶高聚物，在加工中易形成殘留應(yīng)力，所以生產(chǎn)加工條件對(duì)熱收縮的影響很關(guān)鍵，主要的工藝參數(shù)擠塑模具的類型（擠壓、擠管）、擠塑溫度及冷卻形式（分段冷卻）、擠塑生產(chǎn)線牽引與主機(jī)的配合（生產(chǎn)線速度的穩(wěn)定性）等，均對(duì)其有較大影響。因此，建議采用優(yōu)質(zhì)的原材料并制定原材料進(jìn)貨驗(yàn)收檢驗(yàn)規(guī)范，嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行生產(chǎn)，加強(qiáng)過程工藝控制和成品檢驗(yàn)。

7.2 絕緣和護(hù)套的熱失重

絕緣和護(hù)套的熱失重不合格是因?yàn)樵牧显谏a(chǎn)過程中各種添加劑過多，致使熱質(zhì)量損失過大，加速了護(hù)套和絕緣的老化，減少了使用壽命。建議采用優(yōu)質(zhì)的原材料，嚴(yán)格按照生產(chǎn)工序進(jìn)行生產(chǎn)。此外，原材料在生產(chǎn)過程中不能添加太多增塑劑等。

7.3 控制電纜的絞合節(jié)距和成纜方向

絞合節(jié)距不合格易造成電纜不緊密，外形不圓不均勻，影響美觀且不方便使用。絞合節(jié)距過大降低了電纜的彎曲特性，并使電纜在相同彎曲程度下，絕緣線芯的變形程度更大，從而造成導(dǎo)體斷裂和絕緣開裂，引起斷路或短路的電氣安全事故。成纜方向不合格往往為電纜在安裝使用過程中的接續(xù)帶來困難，原因是生產(chǎn)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)理解不夠或過度提高生產(chǎn)效率忽視該質(zhì)量控制點(diǎn)。以上原因均屬于生產(chǎn)工藝的控制或質(zhì)量意識(shí)問題，是由企業(yè)主觀原因造成，因此企業(yè)應(yīng)對(duì)生產(chǎn)工人和檢驗(yàn)員進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)，明確生產(chǎn)要求，控制絞籠速度和牽引速度，不能求快而造成節(jié)距比過大。要注意最外層電纜的絞向，不能設(shè)置錯(cuò)誤。此外，加強(qiáng)成纜后的過程檢驗(yàn)，防止產(chǎn)生不合格品。

7.4 導(dǎo)線的斷裂伸長率

導(dǎo)線的斷裂伸長率是考核電纜柔軟度的重要指標(biāo)。伸長率偏小的電纜，使用中會(huì)感覺太硬，且影響電纜的抗彎折性能，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成導(dǎo)體過早折斷，給安裝帶來不便。因此，需嚴(yán)格控制退火參數(shù)，在連拉連退后再加上罐式退火，以保證材料退火后的機(jī)械性能。此外，需加強(qiáng)過程檢驗(yàn)和成品檢驗(yàn)。

8 結(jié) 論

電線電纜行業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品換代升級(jí)，各生產(chǎn)企業(yè)均應(yīng)積極提高產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)品牌建設(shè)。在國家積極倡導(dǎo)和推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的今天，制造企業(yè)應(yīng)該響應(yīng)國家號(hào)召，從中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變，積極培養(yǎng)員工質(zhì)量意識(shí)和品牌意識(shí)，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量，走品牌立企、質(zhì)量興企之路。