交聯電纜絕緣線芯的若干問題分析

金金元

(浙江晨光電纜股份有限公司，浙江平湖314204)

0 引言

中壓交聯電纜一般指的是6～35 kV電壓等級的交聯聚乙烯絕緣電力電纜。該電壓等級的電纜，其絕緣厚度比低壓電纜的絕緣厚度均要厚，絕緣線芯在生產時如果控制不當，有時會出現絕緣偏心、凹坑、露導體、漏洞、波浪、竹節形、局部放電量超標等各種質量問題。由于中壓交聯電纜的交貨長度普遍較長，這些質量問題經常造成電纜被迫分段，產生大量廢線，對產品質量、產量及交貨造成了很大影響。因此，本文對目前中壓交聯電纜生產過程中常見的若干質量問題進行分析，并提出了消除質量問題的改進方法。

1 絕緣線芯偏心

1.1 絕緣線芯偏心產生原因

目前，中壓交聯電纜的絕緣線芯采用的都是三層共擠工藝，也就是內屏蔽、絕緣層、外屏蔽三層同時擠出。擠出設備大都采用國產或部分進口的先進懸鏈式交聯生產線，在工藝、溫度控制較好的情況下，擠出的三層厚度較均勻，有時也會發生絕緣層偏心，造成絕緣偏心的原因有以下幾個方面:(1)三層共擠機頭模具裝配不好，校正偏心的螺絲裝配時沒有完全擰緊，開機時間長了后螺絲可能已松動，使模具有點松動移位造成了偏心;(2)模芯太大，模芯與模套之間的間隙在裝配時本身不均，使導體不易定位造成了偏心;(3)擠出機頭溫度不均勻，使出膠量不一致后造成偏心;(4)三層共擠機頭與懸鏈線中心位置有偏差也會造成偏心。

1.2 解決絕緣線芯偏心的方法

如在生產控制過程中發現了絕緣層偏心，可有以下幾種解決辦法:(1)在懸鏈式交聯機組擠包絕緣較厚的電纜時，應注意在絕緣線芯進入交聯硫化管后，提高第Ⅰ區加熱段的溫度，使絕緣外層盡早交聯，當線芯出下密封后盡可能使用搓線器，以防止因絕緣自重而產生下垂變形后造成絕緣偏心;(2)應選擇適當的模具，把模芯與模套之間的間隙調均勻，校正偏心的螺絲裝配時應完全擰緊，開機前要做全面的檢查，避免開機后壓力不平衡造成偏心;(3)導體線芯的圓整度和絞合導體表面的緊壓程度對絕緣擠出時的偏心度也有一定的影響，因此，對導體在絞合過程中應嚴格控制導體的圓整度和導體表面的緊壓程度。

2 絕緣線芯表面凹凸不平、鼓包現象

2.1 絕緣線芯凹凸不平或鼓包產生的原因

2.1.1 老膠現象

交聯絕緣線芯在生產時有時會出現老膠現象，也叫預交聯，是由于交聯料擠出時機頭過溫度過高或交聯料長期停留在流道內的死角所引起，該老膠呈琥珀色，停留時間越長，其顏色越深，溫度越高其顏色也越深，圖1是顯微鏡放大后的老膠照片。一般有以下幾種原因會產生老膠:(1)擠出速度過快。螺桿轉速越快，螺筒內交聯料剪切作用力越強烈，這樣使機身局部溫度升高，導致老膠現象產生;(2)交聯絕緣料在機筒內停留時間過長，有一部分絕緣料產生過早交聯，這樣線芯在出模時就造成了表面凹凸不平，通常當絕緣料溫度在115℃以上，膠料在15 min后就會逐步出現預交聯，時間稍長就會出現塊狀物，通常在這種情況下出現的老膠顏色較淺或不變色;(3)生產絕緣材料的基料變化對絕緣老膠的產生也有一定的影響;(4)過濾網襯墊位移造成分流板處的膠料壓力分布不均勻，形成流道死角，這種情況下也會產生老膠，同時也有可能因過濾網位移或層數、目數不夠，失去部分過濾的作用，經過長時間生產后，也會使積累在螺桿頭上的老膠在擠出時被帶出，在絕緣層內混入了老膠雜粒(見圖2實物照片)。

圖1 絕緣層中的黃色老膠

圖2 絕緣層中的白色膠粒

2.1.2 生膠現象

交聯絕緣線芯在生產時有時還會出現生膠，也稱為絕緣僵塊或硬塊，缺陷點顏色同絕緣本色(見圖3)。產生這種現象的原因主要是:(1)機頸或機頭的溫度不夠，造成內部局部冷膠產生;(2)由于機身溫度或剪切力不夠而引起的局部塑化不好;(3)當過濾網的襯墊不到位或層數、目數不夠，最終影響到交聯絕緣料的擠出壓力，也會產生生膠，使絕緣線芯表面出現凹凸的硬塊。

圖3 絕緣層表面出現的硬塊

2.2 解決絕緣線芯凹凸不平及鼓包的辦法

絕緣表面的“老膠”和“生膠”現象，在線芯外觀上差不多，容易引起混淆，因此要注意區分。解決方法:(1)從開機時間上進行判斷，時間短的產生“生膠”可能性大，時間長的產生“老膠”可能性大;(2)從工藝條件的變化來進行判斷，結合“老膠”和“生膠”產生的原因進行綜合分析;(3)擠出時出線速度要嚴格按照工藝規范要求執行，擠出速度變化后，一定要密切關注擠塑機溫度的變化;(4)檢查機頭各部位的溫度控制是否準確，查出是由哪個部位引起的，然后再根據實際情況進行調整;(5)對采購的原材料質量應嚴格加以監控，確保材料供應商提供質量穩定的原材料。

必要時應采取調換材料、調整溫度、清理過濾網及機頭等查找原因，不斷積累開機經驗。

3 絕緣線芯露導體或漏洞現象

露導體或漏洞現象是指導體屏蔽層沒有完全包覆導電線芯的嚴重質量問題。

3.1 絕緣線芯產生露導體或漏洞的原因

絕緣層露導體或漏洞產生原因如下:(1)在生產過程中，導體屏蔽擠塑機的溫度過高，使導體屏蔽的出膠量跟不上，造成導體屏蔽料擠出時拉薄拉破，使內屏蔽出現漏洞;(2)內屏蔽料受潮，擠出時沒有進行烘干處理，擠出時內屏蔽自然形成孔窩;(3)導體表面有針尖狀的毛刺，戳破本來就很薄的內屏蔽;(4)導體絞合表面松散，內屏蔽擠出時，大部分的屏蔽料都擠進了導體縫隙內，出現了屏蔽層的漏洞現象。圖4是電纜內屏蔽出現的孔窩現象，嚴重時會出現露導體或漏洞現象;(5)導體保管不好，表面有灰塵或油污，在內屏蔽擠出時產生滑脫，內屏蔽沒有完全包覆導體，出現露導體或漏洞現象;(6)內屏蔽擠出時料房內沒料時忘記加了(因為電纜絕緣線芯生產是采取24h運轉，有時采用三班倒，操作工在長時間生產時易產生疲勞現象，特別是晚上生產，更易產生疲勞)。

圖4 內屏蔽層表面出現的孔窩現象

3.2 解決絕緣線芯露導體或漏洞的辦法

絕緣線芯出現露導體或漏洞現象時，其解決辦法有:(1)根據材料工藝要求嚴格設定內屏蔽擠塑機的機身溫度;(2)在交聯機三層共擠擠出前，內屏蔽料應進行烘干處理;(3)對導體表面質量應嚴格控制，應有相應的導體半成品保管制度及質量控制要求，結合公司自身的工藝水平制定內屏蔽層厚度;(4)加強操作工的責任心教育，增加生產班次，縮短操作工的連續生產時間，以減少疲勞，確保產品質量。

4 絕緣線芯表面波浪或竹節紋現象

這種現象主要表現為絕緣線芯表面有間斷性波浪或竹節紋形狀，嚴重影響了電纜絕緣線芯的表面質量。

4.1 絕緣線芯表面波浪或竹節紋產生原因

交聯電纜絕緣線芯表面波浪或竹節紋產生的主要原因是:(1)絞合導體外徑不均勻;(2)絕緣擠出時模芯太小，致使導體緊擦模芯;(3)絞合導體外層節距偏大(一般多出現在鋁芯絞合導體上)，造成導體表面單絲松散;(4)絞合導體外層緊壓系數偏小，外層單絲之間有縫隙，硫化管內的氮氣壓力過大(氮氣壓力也不宜過小)，絕緣還沒有完全冷卻，在絕緣線芯過懸鏈線下密封時橡皮孔徑又太緊;(5)冷卻水位高低不穩定，導致電纜絕緣線芯冷卻不充分;(6)設備在牽引絕緣線芯時發生機械抖動等。

4.2 解決絕緣線芯表面波浪或竹節紋的方法

解決絕緣線芯表面波浪或竹節紋的方法有:(1)對絞合導體應嚴格執行工藝規定，并加強生產過程的控制，確保只有完全符合要求的導體產品才能投入到下道工序;(2)根據工藝要求和絞合導體的實際狀況選擇模芯尺寸;(3)下密封橡皮孔徑不宜太緊，密封口應有少量的水流出為宜;(4)嚴格控制水位，水位波動范圍不應超出工藝規定要求;(5)如果絕緣線芯生產時有機械抖動，可以通過調節水位、改變生產線速等方法加以解決。

5 絕緣線芯局部放電量超標現象

5.1 絕緣線芯局部放電量超標原因

交聯電纜絕緣半成品生產完畢后，為了保證絕緣線芯的產品質量，在投入下道工序前，應先進行絕緣線芯的結構尺寸和熱延伸試驗。在合格的情況下還需進行半成品的局部放電試驗，有時在試驗時會出現絕緣線芯局部放電量超標現象。產生局部放電量超標的主要原因是絕緣層或屏蔽層中存在缺陷，如絕緣中有氣孔、雜質、焦粒、老膠，外屏蔽擦傷、扎傷或表面有顆粒，另外，銅帶有卷口或卷邊，在屏蔽繞包時嵌入電纜絕緣屏蔽層內，損傷了絕緣屏蔽層。所有這些缺陷均會造成電纜放電量偏大，產生不合格現象。

5.2 解決絕緣線芯局部放電量超標的辦法

5.2.1 材料潔凈過程解決辦法

交聯電纜的絕緣材料潔凈控制是電纜絕緣線芯生產過程中最重要的控制環節。我們非常重視交聯電纜生產過程的潔凈度控制，材料生產專用房采用的是潔凈度達到100級的凈化房，對凈化房的操作工藝過程進行了嚴格規定:(1)凈化房的門及內部各材料房間的門必須保持關閉，并確保風淋室處于可運動狀態;(2)所有材料在經過風淋室之前，必須先拆掉外面的塑料皮包裝，清理衛生后才可進入風淋室;(3)材料箱在進凈化房前，先進行材料箱外圍包裝物的衛生清理，必須將料箱外面的灰塵等雜物清理干凈才可進入;(4)在正常交聯生產過程中，必須將料袋口與吸管扎緊，其它料袋口不得打開;(5)操作人員進入凈化房工作時，應更換專用工作服，并且必須經過風淋室風淋，非操作人員未經批準不得入內。這些解決辦法主要是為了防止雜質進入絕緣本體，有效避免絕緣線芯的局部放電量超標，保證了絕緣線芯的產品質量。

5.2.2 材料干燥及清理過程解決辦法

交聯材料干燥過程控制是電纜絕緣線芯生產過程中很重要的控制環節。主要解決辦法有以下幾個關鍵點:(1)交聯聚乙烯絕緣料為憎水型材料，如果絕緣料剛進廠時間不長，確認絕緣料未受潮，在開箱使用時，一般不要求作干燥處理，但絕緣料存放時間已較長，甚至超過3個月的情況下，應進行干燥處理，避免生產時絕緣層中有氣孔產生;(2)要定期清理螺桿、機頭和自動加料的吸料斗，防止絕緣料粉塵的長期堆積，加料房要保持清潔，要嚴格加料房管理制度，不讓雜質混入絕緣體和屏蔽料中;(3)半導電屏蔽料含有的大量炭黑為親水性材料，一定要進行干燥處理。如果對屏蔽料不進行干燥，將潮氣帶入絕緣中，絕緣層會出現微孔等現象;(4)要避免頻繁更換不同生產廠家和不同生產批號的原材料，因為不同廠家和不同生產批號的原材料溫度控制及料的技術指標均有差別;(5)要加強現場定制管理，防止絕緣線芯半成品在車間現場搬運、儲存過程中產生的撞傷或擦傷現象;(6)要避免銅帶卷口或卷邊現象，防止在屏蔽繞包時嵌入電纜絕緣屏蔽層內，劃傷絕緣屏蔽層。

6 結束語

除了上述提出的各種解決方法外，交聯電纜絕緣線芯生產控制過程中還應嚴格把好原材料進廠質量關，根據不同廠家的原材料特性，及時調整工藝，盡量保證材料的相對穩定性。同時在正常的生產過程中，應加強現場定制管理和操作人員的技術培訓，只有這樣才能保證交聯電纜絕緣線芯的質量。

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