中压交联电缆生产过程控制
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中压交联电力电缆生产质量控制探讨曾凡令发布时间:2021-10-22T07:56:39.746Z 来源:《中国电业》(发电)》2021年第12期作者:曾凡令刘柏阳张军靳飞[导读] 针对中压交联聚乙烯绝缘电力电缆生产各环节,提出产品质量控制探讨,以确保产品满足要求,进而赢得市场和用户的认可。
曾凡令刘柏阳张军靳飞成都德源电缆有限公司四川成都 611731摘要:针对中压交联聚乙烯绝缘电力电缆生产各环节,提出产品质量控制探讨,以确保产品满足要求,进而赢得市场和用户的认可。
关键词:中压交联电缆;生产质量控制;分析研究0引言交联聚乙烯绝缘电力电缆因其优良的性能,自问世以来,经过生产装备、工艺和材料的不断改进完善,越来越受得广大用户的欢迎,近几年中压交联聚乙烯绝缘电力电缆已占到我公司销售总额的30%以上。
为了控制好中压交联聚乙烯绝缘电力电缆的产品质量,在日常生产过程中我们应注意以下细节。
1原材料的选择应选择行业内质量信誉良好的厂家所生产的铜杆、铝杆、交联聚乙烯绝缘料、屏蔽料、铜带、钢带、护套料等原材料,这样不仅能保证原材料各项性能指标符合相应标准要求,而且更重要的是其产品性能稳定一致,加工性能优良。
2单线拉丝质量控制铜铝单线的表面质量、电性能、机械性能分别符合GB/T 3953-2009《电工圆铜线》[1]、GB/T 3955-2009《电工圆铝线》[2]的规定,单线直径偏差控制在±0.01mm范围内。
软圆铜线的伸长率应尽可能大一些,特别是300mm2及以上大截面,单线根数和绞线层数多,其所用软圆铜线的伸长率最好控制在32%~35%,这样的软圆铜线具有足够的韧性和软硬均匀性,绞制出来的紧压圆形导体单线服帖、回弹小,避免了大截面导体在进入交联主机模具前因单线回弹较多而使导体外径变大和单线间缝隙大,造成导体过模困难引起产品质量问题,如绝缘线芯擦管挂伤绝缘屏蔽和绝缘、绝缘厚度不均匀、导体屏蔽嵌入导体内部缝隙中。
中压电缆的生产工艺流程中压电缆是一种常见的电力电缆,用于输送中等电压的电流。
它由多种不同材料组成,通过一系列的加工工艺流程完成生产。
下面是中压电缆的生产工艺流程:1.原材料准备:中压电缆的主要材料包括导电材料、绝缘材料和护套材料。
在生产之前,需要准备好这些材料,并进行检验,确保符合生产要求。
2.绞合导体:中压电缆的导体通常是由多个细铜丝或铝丝组成的。
这些细丝需要经过绞合或编织的工艺,以提高电流传输的效率和强度。
3.绝缘层:在导体上涂覆绝缘材料,例如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)或交联聚乙烯(XLPE)。
绝缘层的目的是防止电流泄漏和电器间的干扰。
4.编织层(如有需要):对于需要更高耐压和机械强度的中压电缆,可以在绝缘层上添加编织层。
编织层通常由玻璃纤维或其他强化材料制成。
5.引线层(如有需要):有些中压电缆需要引线层来提供更好的抗电磁干扰能力。
引线层通常是由导电材料制成,如铜带或铝带。
6.外护套:在中压电缆的外部涂覆一层护套材料,通常使用聚氯乙烯、交联聚乙烯或低烟无卤阻燃材料。
护套层的目的是保护电缆免受湿气、化学物质和机械损坏。
7.成型:将电缆及其组成部分传送到成型机中,根据电缆的型号和规格,使其成型成规定形状和尺寸。
成型机会通过加热和压力来使各组成部分紧密结合。
8.淬火:对于带有绝缘材料的中压电缆,需要进行淬火处理,以提高绝缘层的耐压和绝缘性能。
淬火是将绝缘材料暴露在高温下,然后迅速通过冷却,使其达到一定的硬度和抗压强度。
9.引线和接头的制作(如有需要):在一些中压电缆中,可能需要为连接和分支等特定目的生产引线和接头。
这些引线和接头通常是由导电材料制成,例如铜或铝。
10.测试和质量控制:在中压电缆的生产过程中,会进行多个测试环节,包括电阻测试、电压测试、绝缘测试和抗拉强度测试等,以确保电缆的质量符合标准要求。
11.包装和出厂:通过将中压电缆卷绕在木轴或塑料卷筒上,并使用合适的包装材料进行封装,确保电缆在运输和存储过程中不受损坏。
交联电缆的交联洁净工艺控制金金元【摘要】主要对交联电缆绝缘线芯三层共挤生产中导体洁净、绝缘料洁净、交联生产过程洁净、绝缘线芯洁净存放等工艺技术控制过程进行了分析,并作了具体改进方法的说明.【期刊名称】《电线电缆》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P41-43)【关键词】交联电缆;导体;洁净;净化房;交联管【作者】金金元【作者单位】浙江晨光电缆股份有限公司,浙江平湖314204【正文语种】中文【中图分类】TM2470 引言中压交联电缆大部分采用的是10~35 kV电压等级,该类产品对加工工艺要求非常高,特别是交联电缆的交联工序是一道对洁净工艺要求较高的生产过程。
交联绝缘线芯在生产时如果洁净工艺控制不当,有时会出现杂质、气孔、凹坑、露导体、漏洞、局部放电量不合格等各种质量问题。
由于中压交联电缆的交货长度普遍较长,如果在生产过程中洁净工艺控制出现了问题,有时还会造成电缆被迫分段,产生大量废线,对产品质量及交货造成很大影响,公司损失也很大。
本文将对中压交联电缆交联工序洁净工艺控制进行阐述分析,并提出了具体改进措施。
1 导体的洁净1.1 导体表面洁净导体表面洁净工艺控制是一道非常直观的工艺控制过程,主要应注意以下几点: (1)导体表面应清洁,无油污、无水渍、无氧化现象。
导体表面不仅要保证交联工序三层共挤时的质量要求,还要提高交联电缆的局部放电水平。
(2)导体表面应光滑,无尖角、毛刺、锐边或凸起。
如果导体表面洁净度不好,会导致绝缘厚度不均甚至破皮或绝缘击穿,同时在导体的尖角部位电场集中,电场强度太大,易导致绝缘击穿,使电缆不能通过耐压试验或电缆在长期使用过程中该部位过早老化击穿,缩短电缆使用寿命。
(3)导体表面应平整,无断裂的单线或缺股现象。
如果导体表面不平整,在后道工序挤塑时有意增加绝缘厚度,那就不仅增加了电缆制造成本,还影响了电缆的外观质量;另外,缺股和单线断头会导致导体直流电阻增大。
影响中压交联电缆生产速度的原因分析中压交联电缆的生产速度从理论上讲与挤塑机的出胶量、氮气压力、交联管的温度有关,生产速度不能只考虑挤塑机的出胶量。
以我厂青岛兴乐生产的0+3交联生产线为例,其绝缘挤出机螺杆直径为150mm,设计最大螺杆转速为37.5r/min,设计出胶量为270L/h,在生产YJV 8.7/10kV 240mm2内半导电屏蔽后外径为20.0mm,绝缘厚度为4.5mm,若设计理论生产速度为xm/min,绝缘材料密度为0.93g/cm3,按本机台所设计的最大出胶量270L/h进行计算,则生产1小时后,挤包在内半导电层上的绝缘材料的重量为:x×60×3.14×(20+4.5)×4.5×0.93=270×0.93×1000则生产出线速度x=12.99m/min,假如实际生产时的绝缘出胶量按设计出胶量的80%进行测算,则其生产出线速度为10.39m/min,但在实际生产时速度仅在4.9~6.2m/min之间,与理论计算的速度相差甚远,这是什么原因呢?因为对于生产中压、低压交联电缆,在实际生产时不能仅按挤出机的出胶量来进行计算生产速度,影响中压交联电缆生产速度的原因是多方面的,下面主要从交联度、热应力和设备方面分析三方面分析其与中压交联电缆生产速度关系与影响。
一、交联度用于生产中压交联电缆的低密度线性聚乙烯的分子式为,它是由许多聚乙烯分子聚合而成的,因其分子结构中含有结晶和无定形两种结构,因此在外界环境因素(如高温、紫外线)的影响下,结晶相和无定形相会互相转化,同时还在结晶相和无定形相边缘产生应力,且这种应力不易消除,其结果就出现聚乙烯绝缘或护套表面开裂的现象,为了改善或改变这些缺点,人们通过物理或化学方法打断其分子链中的双键使其重新组合,也即由线性高分子变为网状高分子,这个过程就是交联。
目前考核交联的质量是否符合要求的指标是交联度(即表示交联的程度),交联度不易过小也不易过大,交联度过大或过小都会使交联聚乙烯绝缘的电性能和抗拉强度减小,而考核交联度的指标为热延伸和永久变形,它们的标准要求分别是≤175%和≤15%,因此,只要在保证这两个指标符合标准要求的情况下,可以提高生产速度,但是如果速度提高太快,虽然热延伸和永久变形试验指标合格,但样品在做热延伸或永久变形试验时,样品可能会出现断裂或样品内部有轻微裂纹的现象,经分析这是由于绝缘内部热应力没有完全消除造成的,这种电缆虽然局放试验和耐压试验能够通过,但是存在安全质量隐患,因此在提速的同时应该考虑热应力的消除。
中压电力电缆接头制作工艺摘要:目前,我国大部分住宅小区都已安装有中压、特高压变压器,并由特殊的中压电缆进行连接,而接头的制造技术是保证其安全运行的重要因素。
关键词:中压电力电缆;电缆结构;冷收缩接头;制作工艺前言:电缆是用于电力系统中输送电能的一种,中压电力电缆在人们的日常生活中是应用非常广泛的一种电压,但是由于电缆在连接时不可以直接从厂家生产,必须在现场对各个零部件以及相应的材料进行组装,所以在施工时其制作质量是非常关键的一项问题,稍不留神就会出现意外,所以,必须熟练地制作电缆接头.一、电缆击穿分析1.电力电缆结构介绍由于其优异的性能,交联电缆已经逐步替代了粘胶、油浸纸绝缘电缆,并在国内应用日益广泛。
它的主要结构可以分成三个主要部分:导体、屏蔽层和防护层。
导线是由多根圆铝线或铜线紧密缠绕而成,与绝缘层之间容易产生空隙,导线表面粗糙,在突出部位会产生电场,因此必须在导线上加上一层与被保护的导线等电势,从而防止在绝缘层(外部屏蔽层)与外壳之间产生局部放电。
此外,绝缘面与外壳的接触面可能会产生间隙,产生局部放电,因此,在绝缘层的表面上加上一层半导体材料的屏蔽层,从而可以很好地与被保护的绝缘层接触,防止绝缘层(外部屏蔽层)和外壳之间的局部放电。
2.终端电场分析由于电缆是由内、外两层半导体层构成的,所以它的电场是一种辐射均匀的辐射电场。
在制造电缆接头或连接件时,为了确保爬电距离和提高绝缘表面的耐电性能,需要将一小部分的半导体护罩剥离出来。
为保证电缆连接的工作可靠,延长其工作寿命,应采取相应的措施,以达到最佳的电场分布和电场强度。
3.终端接头附件选型在实际应用中,采用半导体材料制成应力管,以提高外护罩断口处的电场分布,提高外护罩断口处的电场分布,减小电晕发生的几率,减少绝缘损坏,确保使用寿命.对交联聚乙烯电力电缆,一般采用热收缩、预制和冷收缩三种形式。
通过实验对比,认为冷收缩电缆附件有以下几个优势,是目前大部分用户选择的。
中压交联电缆生产过程控制要想制造出质量合格的中压交联电缆,工厂光拥有先进的设备还不够,还要靠技术进步和有效的管理,生产要有严格的制度化、流程化、规范化来操作,要有长期的、有效的、可靠的管理,才是提高产品质量的唯一途径。
一、导体1、拉丝、退火工艺要求进厂的铜、铝杆首先进行性能测试,即电阻率、伸长率、抗拉强度符合标准,外观光亮,无氧化斑点。
拉丝时单丝直径、偏差、椭圆度应符合工艺规定。
单丝表面应光洁、平整,不得有明显氧化、毛刺、油污等缺陷。
为便于电力电缆弯曲,铜铝导体应当柔软。
铝导体用单线应符合GB 3955-2009中A4或A6状态的硬铝线标准,铝杆的抗拉强度对A4或A6状态分别为95-115和110-130N/mm2范围内,伸长率分别为大于等于10%和8%。
中高压导体的铝单丝不需要进行退火,但亦能达到A6状态的要求,因交联电缆在生产过程中,导体挤包绝缘后,即进入380-400℃的硫化管内交联,这就是一种自动退火的方式;对铜导体用单线应符合GB 3953-2009中TR型软铜单线标准。
对铜单线缸式退火工艺要求:最高退火温度、退火时间、真空压力、充气压力、保温时间、冷却时间等需符合标准。
退火工序应注意以下几点:A、严禁规格相差较大的单丝混装;B、冷却以风冷为主,严禁将未经风冷的炉直接放入水中,夏季冷却时间为24小时,冬节为17小时;C、对各炉的气压时刻关注;D、经常对退火炉检修和保养,清理炉内杂物,且保持炉体干燥;2、绞合导体中、高压交联电缆导体必须紧压绞合,其质量要求必须符合以下几点:(1) 导体圆整性要好,在交联生产时,不会被挤出机模芯卡住;(2) 表面需光滑且凸棱要较小,这样内半导电层厚度可薄一些,且半导电料也不会嵌到导体缝隙中去;(3) 导体外径结构尺寸需均匀,不能有偏差。
绞向、节距均应符合工艺规定;(4) 导体绞合节距应均匀、稳定、无松丝、缺丝、跳丝等现象;(5) 导体应光洁,无氧化、毛刺、刮伤、油污等缺陷;(6) 绞合时,单丝接头必须风焊,焊接点需挫平,接头间距离应符合工艺规定;(7) 收放线张力应均匀适中,收排线应紧密、整齐,不能交叉、压叠。
(8) 铜铝导体除应光亮柔软,紧压不松股等要求外,在导体线盘上应有防尘防雨遮盖。
二、内外屏蔽层交联电缆运行后如发生瞬时击穿,主要是由于内外屏蔽不良所引起,产生的原因为:(1) 内屏挤出时,塑化温度(100~115℃),低于塑化温度,就会有塑化不好的颗粒,造成塑化不良;高于或超过塑化温度的一个分解温度(5~10℃),就会产生预交联,出现僵块并混有烧焦粒子,内半导电层表面有凸出的尖角,甚至发生漏包和表面露铜现象。
(2) 外屏挤出时,塑化温度(93~98℃),低于塑化温度,就会造成线面毛糙,塑化不良;高于或超过塑化温度的一个分解温度(5~10℃),也会产生预交联,出现僵块。
有时厚度太薄,被铜带刮伤或被铜丝卡破。
对于500mm2以上的大截面电缆的导体表面应先包一层半导电尼龙带,带子拉力强,再挤包一层半导电层,这样可以防止挤包的半导电料嵌到导体中去,同时又可扎紧紧压导体,防止导体松开。
外半导电层一定要采用交联料,对10kV等级电缆可采用可剥离交联料,如果对外半导电层设计的厚度不够,容易被铜带刮破和铜丝压伤,使电缆在出厂试验时局部放电指标通不过,现在我们在检验8。
7/10kV的线芯外屏厚度一定要达到0.8mm,26/35kV 的线芯外屏厚度一定要达到1.0mm。
对35kV等级电缆应采用剥离力较高的电缆料,范围约在20-40N之内,也可以采用不可剥离电缆料生产。
三、绝缘料的环境要求1、材料净化窒要求:A、净化窒的门及内部房间的门必须保持关闭,并确保风淋窒处于可运动状态。
B、所有材料在经过风淋窒之前,必须先拆掉外面的塑料皮包装。
C、材料箱在进净化窒前,必须将料箱外面的灰尘等杂物清理干净方能进入。
D、在正常生产中,必须将料袋口与吸管扎紧,其它料袋口不得打开。
E、操作人员进入净化窒工作时必须经过风淋窒风淋,非操作人员未经批准不得入内。
2、贮料电缆料在出厂2 个月内,不管环境温度变化如何,一般均不会析出,故要求工厂贮料间的温度控制在30℃以下,一般电缆绝缘料需在三个月内用掉,如超过6 个月,应对其进行重新检验,合格后才能继续使用。
3、绝缘料和半导电料的干燥问题绝缘料为憎水型材料,如果绝缘料未受潮,在开箱使用时,一般不要求作干燥处理;半导电料含有大量碳黑为亲水性材料,一定要进行干燥处理。
如果对半导电料不进行干燥,将水份带入绝缘结构中,也会出现充水微孔等现象,最终产品通不过出厂实验而报废。
由于可剥离在分子结构上的特殊性,不要求进行预干燥,且存放温度不能超过规定的29℃,否则料粒就要结块。
4、主机平台环境的控制由于绝缘主机平台上装有各种控制仪表和可控硅开关等,要求对四周环境温度控制,才不致使仪表误动作,如能将环境温度控制在20±9℃就可以了,要求并不严格,另一方面目前国外进口的可剥离料要求放存温度不超过29℃,否则就容易结块,这种可剥离料又不要求干燥处理,也可直接从主机平台上料,当然,主机平台温度过高时,操作工人也难以正常工作,温度过低对可控硅等电子仪表在低温下也极容易损坏。
主机平台应有通风过滤器,以保持室内环境清洁,并可将交联付产品排掉,在车间内应通过屋顶排放,但也有一部分泄露在平台内,在主机控制平台内应有通风过滤装置,这些气体虽无毒,但对人体器官有较强的刺激性和较浓的气味。
四、绝缘对生产工艺的要求1、主机温控要求绝缘料的塑化温度范围约在115-120℃, 低于塑化温度,就会造塑化不良;高于塑化温度的一个分解温度(5~10℃),也会产生预交联,出现僵块。
因此, 在生产过程中必须严格控制好温度。
2、绝缘的要求在绝缘生产过程中常见质量问题的处理:A、绝缘偏芯,产生原因:一是偏芯未及时调整;二是模具未按规定选配;三是中点不稳定。
解决办法:一是紧固调偏螺丝,调整偏芯;二是调整合适的模具;三是调整中点控制。
B、绝缘表面不光滑、发毛,产生原因:一是机头温度过高或过低;二是模套太大;三是原材料不合格。
解决办法:一是调整机头温度;二是调整模套;三是选用合格的原材料。
C、绝缘线芯竹节形,产生原因:一是收线、放线张力不均匀。
应及时调整张力;二是硫化管循环水供应不足。
应及时清理水箱和过滤网上的附着物;三是硫化管循环水水温过高。
应及时调节热交换器冷却水进水阀;四是绞线外径不均匀、偏大。
应及时剪去不合格部分导体。
D、绝缘气孔,产生原因:一是绝缘料受潮。
应及时调整合格料;二是氮气压力低。
应及时增加氮气压力。
E、150挤出机出胶量不稳定,产生原因:一是不同厂家不同批号的绝缘料混用。
应及时区分,要使用同一厂家同一批号的绝缘料;二是螺杆运行后温度偏高。
应及时使用螺杆冷却系统;三是料斗及吸料器空滤中吸附的绝缘料中析出物落入机筒。
应及时清理料斗及吸料器空滤。
停车时,应加入清洗料,并将交联料顶出来,清洗料为热塑料性料,且价格便宜,使用开车料可避免在螺杆内残留烧焦的粒子,保证电缆绝缘的质量,采用清洗料还可使操作工有充分的时间校正绝缘的偏芯度。
在生产过程中,除偏芯度要求控制外,还应在配模时注意将电缆模具外径尺寸放大些,将出料速度和温度调节得好一些,使绝缘层和外半导体电层都处于拉伸状态下生产,这样可使绝缘和外半导电层表面很光滑,并可防止外半导电层嵌入绝缘表面。
因此,我们必须注意控制出料的速度和温度,使电缆各层间起拉伸作用,电缆表面光滑且局放水平也提高。
3、对氮气系统和交联管的要求交联电缆在交联生产过程中,如加热管内氮气纯度不够,混入了一部分空气,则绝缘会焦化变色,严重时会使绝缘表面硬化影响到电缆热延伸值,产生了氧化老化,其实工业用氮气的纯度可达99.5%左右,对交联电缆生产完全绰绰有余。
可是由于交联管充氮的方式是用氮气赶掉管内的残余空气,要求有足够的充氮容量,才能使交联管内氮气纯度提高,同时由于管子的连接,密封泄露等,也会降低氮气的纯度,一般要求氮气的容量应大于10 m3/h,选用一台KLN-20y小型压缩机组就足够了,氮气发生量可达40m3/h气态氮。
在交联反应中产生的付产品可在高温下直接排出管外,如碰到处于温度较低处的管壁,容易凝结,时间久了就形成较厚的污垢,如加热管当中的装有悬链控制器的长约1.3m 管子附近,以及与冷却水交界面处的管子都容易使付产品凝结,如果年久不清理,甚至可使管子堵塞或擦伤电缆的外半导电层,要重视清理工作,在加热管中,因为管壁温度高,管子不会结垢,故清理时只要在上述两个地方拆开后,用机械方法清除即可。
五、金属屏蔽,成缆及护套工艺1、铜带原材料的采购,厚度:三芯电缆采用0.1mm,单芯电缆采用0.12mm,带宽因符合工艺要求。
超过规定时包带易发皱,且不易包好。
铜带退火软化最好控制铜带伸长约20%左右,拉力约200-250N/mm2交适中,铜带太硬会切破外半导电屏蔽层,太软也容易发皱。
铜带绕包时应注意张力均匀,在绕包时电缆芯应支撑好,不要引起缆芯作上下或左右摆动。
铜带不能有氧化现象,应重叠绕包,搭盖率不小于15%。
绕包应连续、平整和紧密,不能漏包。
铜带接头不允许锡焊,应采用熔焊,焊接牢固并不得有毛刺,翘边。
2、成缆时,线芯色别要按红、黄、绿顺序排列成缆,方向按顺时针方向(右向),线芯不能有划伤、擦破、断芯、弯曲等现象,成缆节距要与工艺相等,外径应均匀、稳定,成缆填充应圆整,不圆度不大于15%,绕包材料的种类、厚度、宽度、层数、重叠率应与工艺相符,排线平整,不能交叉、压叠、超满。
3、护套厚度、最薄点、偏芯度都必须符合工艺要求。
挤包外护套时,电缆端头不应有进水的现象,外护层紧密包覆缆芯,无破洞、鼓包、未塑化和焦烧缺陷,其断面应无肉眼可见的沙眼、杂质和气泡,修补后表面应圆整,不圆度应小于15%。
表面印字应清晰可辩、耐擦。
排线应整齐平整,不准有扭结拱线等现象,不能有擦、磨、刮伤。
六、结束语我们应严格按照GB/T12706-2008标准中的要求进行工艺控制,同时更必须满足用户的要求,产品不断创新,改进生产技术管理,用精细化、数据化、流程化、制度化、规范化的管理理念来管理企业生产,才能提高产品质量。