王东元
新远东电缆有限公司 江苏宜兴214200
摘要：额定电压35kV及以下铝芯交联聚乙烯绝缘自承载型阻水架空电缆产品在输配电工程建设中的需求量相对较大，做好该电缆产品指标、加工工艺等研究，有助于确保产品制造质量满足市场需求。
关键词：阻水材料；工艺；电缆
引言：本文研究的电缆产品在输电线路中得到了广泛的运用，结合国内现有技术、国外产品技术标准等，做好相关电缆产品制作关键技术及相关举措的研究，有助于促进国产电缆产品品质的飞升。
（一）产品主要性能指标、特点及水平
首先，导体注水时采用通电加热，导体温度在95℃到100℃之间维持4h，冷却4h，循环10次导体端头不渗水。
其次，电缆导体的电气和机械性能及绝缘物理机械性能符合Q/320282DCE049-2016《额定电压35kV及以下铝芯交联聚乙烯绝缘自承载型架空电缆》标准要求。[1]
最后，电缆外护套在42天大气老化作用下，外护套的抗张强度和伸长率的变化率应不超过±30%，且与21天大气老化作用下的抗张强度和伸长率的变化率应不超过±15%。
（二）产品制作的关键技术
首先，寻找合适的阻水材料和探寻合适的阻水材料添加工艺，验证合理的导体结构及选择合适的紧压模具。
其次，选择合适的耐候型线性高密度聚乙烯护套料及其挤出工艺和模具配比。
最后，因承载结构特殊造成成缆时易松散难成型，需选择合适的成缆工艺。
（三）制作产品时针对关键技术实施的举措
1、合理选择阻水材料与阻水材料添加工艺
首先，选择阻水材料。经研究，制作产品时应在导体中同时添加阻水纱和阻水粉两种阻水材料，在导体外绕包半导电阻水带以实现导体阻水的性能。阻水纱性能符合相关要求。阻水粉采用高吸水性树脂，它能够吸收自身重量几百倍至千倍的水分，无毒、无害、无污染；吸水能力强，保水能力高，高负荷下吸收量的平衡，所吸水分不能被简单的物理方法挤出，并且可反复吸水，及时加压也很难挤出水分，PH值为中性。阻水带采用由聚酯纤维非织造布与高吸水材料复合而成，具有阻水性，耐热性及化学性稳定性的半导电缓冲阻水带，性能符合加工要求。
其次，选择合适的阻水材料添加工艺。导体在绞制过程中采用分层紧压成型，保证了导体的紧密性和结构稳定性。紧压模采用钻石涂层的纳米模，绞制过程中导体间隙添加阻水纱和阻水粉，且不留空隙。在批量生产时需在导体缝隙处填充阻水材料，操作时先把阻水纱复绕到框绞机的盘具上，然后装到绞笼上使阻水纱和铝丝绞在一起。[2]
在绞线层与层之间加入阻水粉，增加了阻水材料的填充的紧实度。在绞制的过程中要注意单独调节每个盘具的张力，尤其是装有阻水纱的盘具，如果阻水纱的盘具张力过大，阻水纱容易拉断；如果张力过小，盘具容易滑脱。此种绞合工艺既保证了阻水导体的稳定性，又保证了阻水材料添加的密实性和均匀性。
2、选择合适的耐候型线性高密度聚乙烯护套料及其挤出工艺和模具配比
首先，耐候性能是该产品的主要性能考核指标之一，经研究决定开发一种主要成分为高密度聚乙烯、炭黑、抗氧剂、1-丁烯及其他助剂组成的耐候型线性高密度聚乙烯护套料。
通过研究聚乙烯熔体流动速率与耐环境应力开裂性能的关系发现，熔体流动速率越小，也即分子量越大，其耐环境应力开裂性能越好。因此选用高密度聚乙烯作为护套材料基料。
炭黑能吸收太阳光中的紫外线，防止高密度聚乙烯分子键的断裂和分解，满足高密度聚乙烯的耐大气老化性能的要求。炭黑的用量主要兼顾材料的机械性能及其他物理性能，随炭黑用量增加，护套料的耐大气老化性能变好，绝缘性能变差，耐环境应力开裂性能降低。因而在配方设计时，要兼顾炭黑对材料耐大气老化和耐环境应力开裂性能的影响。
为防止聚乙烯在高温加工和长期使用过程中由于氧的作用而引起降解、龟裂等，在聚乙烯中加入抗氧剂，以捕捉聚乙烯因受热作用而产生的自由基，以此来阻止聚乙烯分子链断裂，避免护套表面产生裂纹和开裂，从而提高高密度聚乙烯护套料的耐环境应力开裂性能。兼顾市场价格及护套材料耐老化特性，要做好抗氧剂添加量的科学控制。
当聚乙烯分子带有支链时能大大提高聚乙烯的耐环境应力开裂性能。如在聚乙烯主链上引入弹性链段，这些弹性链段使聚乙烯大分子链具有很好的弯曲性，阻碍球晶和好的序态形成，因而比均聚物的耐环境应力开裂性能好。HDPE树脂中加入1-丁烯，使HDPE带有支链，能大大提高HDPE的耐环境应力开裂性能。
经过多次配方调整和工艺摸索改进，最终获得了挤塑性能良好、耐环境应力开裂性能和耐候性能优越的护套料。经检测，电缆绝缘层中的炭黑含量为2.6%，绝缘层在大气和光老化的作用下，42天后，其抗张强度和伸长率的变化率仅为-20%。
其次，耐候型线性高密度聚乙烯护套料在挤出过程中按照普通的聚乙烯护套料设置工艺温度时，外护套挤出后出现塑化不良的现象，因此需提高挤出温度，同时挤出温度又不宜过高，挤出温度过高后，护套料容易下垂，影响产品椭圆度，经过多次试制，我们得出了最佳的外护套挤出温度（如图1）。[3]
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图1
最后，耐候型线性高密度聚乙烯护套料对模具也有一定的要求，模具的背压要大，模套与模芯之间的缝隙要小，模口的隙距要窄等。因此我们重新设计加工模具。
3、因承载结构特殊造成成缆时易松散难成型，需选择合适的成缆工艺
加工制作时，要选择适当的模具和成缆节距，采用退扭成缆可以防止成缆时动力线芯自身的扭转，避免产生内应力，减少变形。退扭绞合成缆后，线芯没有回弹力，可以保证成缆圆整度和成缆直径的准确性。
结束语：近些年，国内十分重视自承载型阻水架空电缆的加工、应用与发展，所以，积极做好自承载型阻水架空电缆的制作研发、关键技术选择及运用，才能使国内电缆产品满足国内外输电线路建设需求。
参考文献：
[1]城市轨道交通供电系统35kV高压电缆头制作工艺及质量控制[J].贾宝光.河南科技.2019(10):88-90
[2]光纤光缆和通信电缆的技术发展[J].姜玉媛.中国新通信.2010(01):8
[3]铝合金电缆发展趋势及应用的研究[J].谢莉杰.质量技术监督研究.2018(01):25-29