填充條在電纜上的應(yīng)用

曹永剛，靳繼國(guó)，那希洋，周 劍，張 偉，張 蓓

(1.江蘇亨通電力電纜有限公司，江蘇蘇州215234;2.上海亞龍電纜有限公司，上海 金山201506;3.九星控股集團(tuán)沈陽(yáng)電纜有限公司，遼寧沈陽(yáng)110141)

0 引言

為了使成纜線芯圓整，提高外觀質(zhì)量，成纜時(shí)需要對(duì)絕緣線芯空隙進(jìn)行填充。填充材料的選擇對(duì)電纜圓整度起著至關(guān)重要的作用，通常采用的填充材料主要有填充繩和填充條兩種。填充繩柔軟，可以不同規(guī)格隨意組合搭配滿足不同空隙形狀和面積的需要，使用方便，故被廣泛應(yīng)用。但是其松散，受壓易變形，在應(yīng)用中存在被壓扁致使纜芯不圓整的問(wèn)題，一直以來(lái)都是各個(gè)企業(yè)面臨的難題。于是大家開(kāi)始嘗試采用填充條進(jìn)行填充，試圖解決填充造成的不圓整問(wèn)題。填充條較硬，抗壓變形較好，具有規(guī)則形狀和尺寸。這樣不僅可堅(jiān)實(shí)填充電纜的邊緣空隙，保證大外徑圓形絕緣線芯成纜圓整度，還能有效支撐非正規(guī)絞合結(jié)構(gòu)中絕緣線芯，避免被壓扁。因此填充條在解決成纜圓整度問(wèn)題上優(yōu)勢(shì)明顯，但現(xiàn)有的填充條又存在各種缺陷，很難得到推廣。

1 填充繩

填充繩是目前使用最廣泛的填充材料，主要是聚丙烯(PP)填充繩。當(dāng)用于以下兩種電纜結(jié)構(gòu)時(shí)，外觀效果不理想。

第一，兩根以上圓形大外徑絕緣線芯成纜，由于填充繩松軟，雖然成纜時(shí)填充很飽滿，但是在經(jīng)過(guò)牽引后，填充繩不能保證纜芯外圓弧面形狀，這會(huì)造成纜芯不圓整。這種現(xiàn)象常見(jiàn)于中高壓三芯電纜成纜上，填充后已使電纜呈三角形(如圖1所示)，影響客戶對(duì)產(chǎn)品滿意度。

圖1 填充不圓整

第二，對(duì)于非正規(guī)絞合的結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，4芯、5芯、6芯等圓形絕緣線芯成纜，中心空隙較大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固，填充繩柔軟易變形，不能有效支撐。當(dāng)纜芯通過(guò)牽引，纜芯受壓變形，產(chǎn)生壓扁現(xiàn)象，造成電纜最大外徑超范圍，引起很多客戶投訴，這是很多企業(yè)碰到的問(wèn)題。

造成以上問(wèn)題的原因是其柔軟、易變形，如果采用填充條，則以上問(wèn)題可迎刃而解。

圖2 非正規(guī)絞合中心空隙

2 填充條

填充條按形狀分類(lèi)主要有扇形填充條和圓形填充條。

2.1 扇形填充條

扇形填充條主要用于大外徑圓形絕緣線芯邊緣空隙，扇形填充條內(nèi)角按照空隙形狀設(shè)計(jì)，外弧按照成纜外圓弧設(shè)計(jì)，所以采用扇形填充條成纜表面圓整度較好。圓形填充條主要用來(lái)填充中心位置，對(duì)非正規(guī)絞合結(jié)構(gòu)絕緣線芯起到支撐作用。

由于標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)填充材料的物理機(jī)械性能沒(méi)有嚴(yán)格要求，只要求滿足電纜工作溫度及材料相容性，所以在填充條的材料選擇上，通?？紤]更多的是成本。目前應(yīng)用較多的是采用交聯(lián)聚乙烯(XLPE)回收料粉末與聚烯烴共混附加發(fā)泡劑、增塑劑等添加劑擠出生產(chǎn)。這種填充條的優(yōu)點(diǎn)是:密度小，成本低，填充后纜芯圓整。缺點(diǎn)是:(1)材料中有大量XLPE粉末和填充劑，使填充條硬度很高，影響電纜彎曲性能;(2)多采用回收料生產(chǎn)，其中雜質(zhì)較多，采用發(fā)泡工藝生產(chǎn)，表面粗糙，整體外觀質(zhì)量較差;(3)成分混雜，不能保證環(huán)保性能，不適用環(huán)保要求較高的產(chǎn)品;(4)填充條易吸潮，用于中壓電纜填充時(shí)，會(huì)造成金屬屏蔽氧化。因?yàn)樯刃翁畛錀l存在以上缺點(diǎn)，很多客戶明確不允許使用，故逐漸被淘汰。

2.2 圓形填充條

為了解決4芯、5芯等成纜結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、容易壓扁的問(wèn)題，對(duì)于環(huán)保、外觀等要求較高的產(chǎn)品，有些企業(yè)采用聚氯乙烯(PVC)等護(hù)套材料擠制成實(shí)心圓形填充條，作為這類(lèi)結(jié)構(gòu)電纜的中心填充條，邊緣填充仍采用PP繩。這種填充條由于采用與護(hù)套同樣質(zhì)量水平的材料，表面光滑平整;材料性能滿足電纜特殊要求;只填充中心位置，采用圓形結(jié)構(gòu)，節(jié)省填充面積，是一種非常好的填充設(shè)計(jì)。但是這種填充條比常規(guī)填充繩密度高、成本高，很難推廣使用。

3 一種復(fù)合型填充條

為了更好地推廣圓形填充條，需要在保留圓形填充的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，降低填充條制造成本。本文介紹一種復(fù)合填充條結(jié)構(gòu)，改變了以往采用的實(shí)心結(jié)構(gòu)，中心采用密度低、價(jià)格便宜的PP填充繩，外表面包覆擠塑外套。這種結(jié)構(gòu)的填充條，重量輕，可根據(jù)不同的外套材料硬度調(diào)整其厚度，來(lái)保證填充條的有效支撐性能和彎曲性能。

本文推薦采用中密度聚乙烯(MDPE)護(hù)套料，因?yàn)椴牧嫌捕容^高，可以大幅減少主材的厚度。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)驗(yàn)證，采用MDPE護(hù)套料設(shè)計(jì)的各種規(guī)格填充條結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 復(fù)合填充條結(jié)構(gòu)示意圖(單位mm)比例1∶1

復(fù)合型填充條可以采用普通擠塑機(jī)擠壓式生產(chǎn)，直接在擠塑機(jī)前加一個(gè)簡(jiǎn)單放線架，用于PP填充繩的拖放，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。MDPE護(hù)套料為外套的填充條的生產(chǎn)工藝參數(shù)如表1所示(供參考)。

4 復(fù)合型填充條成本分析

由于填充條為支撐填充，相對(duì)于PP填充繩節(jié)省了周?chē)奶畛涿娣e(如圖4所示)，以0.6/1kV YJV 4×300mm2的電纜為例，如果采用填充條，規(guī)格為 10mm，成本為400～500元/km。如果采用PP填充繩，重量需要約80kg，成本約400元。所以整體成本與PP填充繩相差不大，而且只填充中心位置，用量不大，不會(huì)造成電纜成本大幅增加。

表1 生產(chǎn)制造工藝參考 (單位:mm)

填充條主材料還可以換成PVC材料或者低煙無(wú)鹵聚烯烴材料，以滿足不同結(jié)構(gòu)電纜的需要。不過(guò)主材料硬度各不相同，所以填充條外套的厚度需要重新調(diào)整驗(yàn)證。還可以通過(guò)更改模具制成扇形填充條，用于大外徑圓形成纜線芯邊緣填充。

圖4 填充條應(yīng)用示意圖

5 結(jié)束語(yǔ)

電纜的不圓整問(wèn)題一直以來(lái)是各企業(yè)面臨的難題，會(huì)造成客戶投訴，影響客戶對(duì)產(chǎn)品的滿意度。采用填充條可以有效解決這個(gè)問(wèn)題，但是因?yàn)槌杀尽①|(zhì)量等多種因素，一直沒(méi)有推廣使用。

本文介紹的這種復(fù)合型填充條，不但可以解決電纜圓整度問(wèn)題，而且通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大降低了成本，是企業(yè)解決電纜圓整度問(wèn)題很好的一種解決方案。由于標(biāo)準(zhǔn)對(duì)填充材料的性能無(wú)特殊要求，只要滿足相容性和電纜的工作溫度即可，對(duì)于庫(kù)存或生產(chǎn)中產(chǎn)生的一些廢料也可以回收利用生產(chǎn)填充條，進(jìn)一步降低成本。