淺談10kV堆取料機用移動扁平電纜設計

鄒強

摘 要：本文介紹了10kV堆取料機用移動扁平電纜的技術要求、結構設計、材料、工藝以及試驗項目的選擇與改造。

關鍵詞：堆取料機；10kV；扁平；移動

中圖分類號：TM246 文獻標志碼：A

堆取料機是當今世界上最大的散料處理成套設備，由于它屬于連續生產機械，生產率高，越來越受到世界各國的重視，目前，已廣泛應用在電力、交通、建材和化工等領域中，堆取料機適用于大型露天礦、土方工程工地、儲料場、倉庫、發電廠、煤氣廠和大型港口碼頭等場所。但由于使用頻率高，導致配套電纜通常使用幾個月即發生斷芯、擊穿、鼓包現象。嚴重影響設備使用效率。本文從結構設計和材料選用上探討解決斗輪堆取料機用電纜斷芯、擊穿、鼓包現象的方法。

1 技術要求

根據移動使用要求電纜應具備以下性能：

（1）線芯耐交流電壓試驗30.5kV/15min不擊穿。

（2）電纜的阻燃性能符合GB/T18380.32成束試驗C類阻然性能指標。

（3）電纜護套低溫拉伸，-40℃，伸長率≥20%。

（4）整體電纜90彎曲15000次不斷芯。

2 結構設計分析

電纜的結構元件包括導體、導體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽、編織屏蔽、護套層，結構圖如圖1所示。

（1）導體

導體采用軟銅線，表面應光潔、無油污、無尖端凸起或其他損壞絕緣的缺陷。

（2）導體屏蔽

為改善導體表面的電場分布均化電場和消除導體與絕緣層之間氣隙，同時防止導體絞合過程中的毛刺等尖端凸起刺入絕緣層而導致局部放電超標，導體外采用半導體尼龍帶繞包。

（3）絕緣層

滿足8.7kV/10kV移動高溫環境使用，參照IEC60502—2008標準。確定電纜的絕緣和電纜絕緣電阻值，確保線芯耐交流電壓試驗30.5kV/5min不擊穿。

（4）絕緣屏蔽

為減少電纜在運行中電纜受彎曲時，電纜絕緣層表面受到張力作用而伸長，引起的局部放電現象，勻化電場、吸附游離雜質和對外界電場的屏蔽作用，應在絕緣外繞包半導電屏蔽層，同時半導電層能有效減少金屬編織屏蔽層在運行與施工中的彎曲變形、冷熱作用對絕緣層的損傷。

（5）外護套

根據電纜移動使用環境和條件，護套應具有阻燃耐磨特性。

3 材料選用及關鍵工藝設計

（1）導體：為確保電纜具有良好的柔軟性，導體采用第五類退火鍍錫軟銅線，束絞的外層節距控制在11～14倍，使得導體具有優異的柔軟度和圓整度；采用股絞復絞同向絞合。內設無磁不銹鋼絲繩做內芯，絞合時線芯張力均勻；線芯絞制過程中采用納米金剛石復合涂層非緊壓模拉拔工藝，使絞線表面光潔和尺寸精度都很理想。導體內增加的無磁不銹鋼絲繩能顯著提高電纜的抗拉能力，確保電纜在受外力時不易斷裂。

（2）絕緣：為滿足電纜的10kV的電氣性能同時滿足移動場合使用，同時考慮到今后環保電纜的研制方向，乙丙橡膠、硅橡膠等符合設計要求?？紤]到電纜的長期使用溫度。硅橡膠的電氣性能優越和耐高溫性能可達到180℃。能夠滿足高壓高溫電纜的使用要求。故絕緣應采用高純度高溫硫化硅橡膠，經過高溫（110℃～170℃）硫化成型的。硅橡膠主要以高分子量的聚甲基乙烯基硅氧烷為生膠，混入補強填料、硫化劑等，在加熱加壓下硫化成彈性體。在硅橡膠內增加白炭黑，提高硫化膠的強度。

（3）編織屏蔽：在保證電纜絕緣性的同時提高了電纜的屏蔽性能，實現了電纜對外界電場、磁場的抗干擾性能，應采用多股鍍錫銅絲編織屏蔽。在加工過程中控制好編織層角度15°～35°，對編織絲接頭要及時修復平整。

（4）護套：為提高電纜的耐磨特性、耐候性、耐臭氧、耐化學藥品及耐老化性能，電纜的外護套應采用氯化聚乙烯橡膠材料。氯化聚乙烯護套同時具有良好的耐油性、阻燃性能。扁電纜生產時，如采用通常的輪式牽引裝置，將會出現扁電翻滾扭轉現象，造成電纜表面不平整彎曲，采用扁平牽引皮帶牽引固定，可有效解決。

4 模具設計

擠制橡皮扁電纜時，模套出料口，加工成外凸圓弧狀，由于橡膠有粘連特性，使模套口扁形中間的壓力最大，流量就特別快、由于膨脹，使產品造成凸出現象，改為圓弧狀能有效地延長擠出成型時間，能有效解決電纜間隙凸起現象。

普通的模芯結構采用螺紋連接方式，通過旋轉模芯來調整模芯和模套的出料間隙（如圖2所示），這對于圓形擠出層并沒有什么影響，但對于扁平孔型的模具來說，旋轉螺紋后扁電纜穿線孔的位置不能完全處于水平位置，因此擠出的護套易出現偏心現象。采用模芯固定于模芯座上，連接環固定于機頭，調節螺母緊靠在連接環內端面上以保證調節螺母軸向定位。模芯座通過導向鍵與機頭周向固定使其不相對旋轉，利用調節螺母旋轉使模芯座保持軸向直線移動。確保了電纜不偏芯。

5 主要性能指標（見表1）

結語

通過選用高純度硅橡膠作為絕緣層，阻燃氯化聚乙烯作為外護套，在導體中增加了抗拉結構，加工工藝中采用了在線蒸汽硫化技術。確保電纜具有良好的電氣性能前提下，同時使得該類電纜具有良好的耐磨特性、耐油性、阻燃、耐候性、耐臭氧、耐化學藥品及耐老化性能。有效地延長堆取料機用移動扁平電纜的使用壽命。該類電纜在國內同行居先進水平，填補國內空白。已獲得實用新型專利一項（ZL201320011047.9）。

參考文獻

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