廣東金聯(lián)宇電纜實業(yè)有限公司總代理
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金聯(lián)宇交聯(lián)電纜?熱收縮性能和出現(xiàn)問題的原因分析
隨著交聯(lián)電纜的廣泛運用,熱收縮性能作為其產(chǎn)品質(zhì)量的主要性能之一越發(fā)受到關注,從收縮的產(chǎn)生機理、生產(chǎn)過程應力產(chǎn)生等方面分析探討收縮性能,可更好地調(diào)整絕緣中應力分布,更好地控制產(chǎn)品質(zhì)量。
一、 金聯(lián)宇交聯(lián)電纜熱收縮性能的基本概念
所謂交聯(lián)電纜熱收縮性能,是表征成品電纜的交聯(lián)聚乙烯絕緣在受熱狀態(tài)下絕緣回縮比率的一個量值。一般檢驗條件設置在受熱溫度130℃、時間1小時。加熱冷卻后觀察電纜絕緣回縮情況并計算其收縮率。究其原理,該試驗主要體現(xiàn)了交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的熱應力特性。交聯(lián)聚乙烯絕緣的熱應力屬于材料及其加工過程中固有應力的一種,由巨分子(結晶)和擠壓產(chǎn)生并會留在絕緣材料中。在電纜工作受熱過程中,由于加熱熔化使得巨分子的自然定位被取消,在冷卻時若不能完全達到原有定位,其結果是所謂“被凍結”的應力可能通過外界力或熱的作用被釋放,例如原來的形狀通過收縮而改變。熱收縮試驗正是利用這種宏觀上的表征來體現(xiàn)熱應力殘留并變化的情況。
二、 近年來監(jiān)督抽查絕緣熱收縮試驗情況分布介紹
近年來,*對電線電纜的質(zhì)量空前重視,每年均會組織相關的監(jiān)督類檢驗,交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的合格率通常保持在75%-85%之間,而不合格的樣品中,熱收縮試驗不合格占大多數(shù)。其中,小截面、導體為一類導體的,其熱收縮變得較難合格,相比而言,大截面電纜相對較好,但是仍然存在熱收縮不合格的情況。熱收縮的性能已成為繼熱延伸、老化試驗后第三個不容易控制的指標。
三、 熱收縮性能出現(xiàn)問題的原因分析
絕緣熱收縮試驗代表了絕緣熱應力殘留的情況,因而分析熱收縮性能出現(xiàn)問題的原因也應該從熱應力的產(chǎn)生和釋放著手。
由于不同線膨脹系數(shù)兩種材料的組合,在電纜生產(chǎn)過程中,產(chǎn)生熱應力是不可避免的。再者、交聯(lián)絕緣在冷卻過程中,由于和導體緊密地結合在一起,且兩者熱膨脹系數(shù)相差很大,絕緣無法回縮,造成了軸向應力(同時可包含軸向應變)。同時,若生產(chǎn)企業(yè)為了提高生產(chǎn)速度,希望絕緣表面較快冷卻,而絕緣中間層尚未完全冷卻,使絕緣無法向?qū)w中心回縮,轉(zhuǎn)而向絕緣體中間回縮,會是在導體表面絕緣上造成了徑向拉應力。幾種應力會保留在電纜絕緣中并在室溫狀態(tài)下處于“凍結”狀態(tài)。而一旦電纜受熱(其在正常工作狀態(tài)下通常都會受熱),該應力就會被釋放出來產(chǎn)生破壞性影響。如:徑向和切向應力會使導體附近的絕緣向絕緣體中間拉伸,導體附近的絕緣處在各項拉伸力的作用下絕緣性能會大大降低。
其次,生產(chǎn)線的結構因素也會影響熱應力的釋放。生產(chǎn)線中交聯(lián)管通常由加熱、冷卻和預冷三部分組成,且加熱管和冷卻管愈長則生產(chǎn)速度快。一般對于預冷管的重視不夠,平均給予冷卻管長度僅為9-11米。此時的預冷管和加熱管不成比例,生產(chǎn)出的高溫絕緣線芯不能得到很好的預冷、直接進入水中冷卻,定會造成電纜絕緣內(nèi)的熱應力無法釋放。該類絕緣不僅表現(xiàn)在熱收縮性能無法到要求,其原始抗張性能一般也較低,伸長也不理想,經(jīng)135℃烘箱老化后反而能消除熱應力,使得老化后的張力和伸長率反而提高。更有甚者,過大的熱應力會造成交聯(lián)絕緣結晶結構的應力開裂,除收縮外還可能引起局部放電不合格。
再次,在生產(chǎn)線結構中,冷卻水溫度和水位高度對于預應力釋放也會有一定影響。預冷管中約有一半長度以N2氣為預冷卻介質(zhì),另一半長度為水。如水位過高,就縮短了N2氣為預冷卻部分的長度,造成絕緣內(nèi)的預應力不能完全釋放,同時由于交聯(lián)聚乙烯材質(zhì)的熱容量較大,冷卻水的溫度也不應太低,交聯(lián)管管壁的溫度也需與預冷管相配套,否則,在高速生產(chǎn)時有可能產(chǎn)生絕緣表面與中部溫度冷卻不均勻,從而產(chǎn)生熱應力,或是導致其釋放不均勻。