悬链式交联管

交联管是交联生产线的主要组成部分，最早的交联工艺是：将交联聚乙烯，交联剂（DCP）及抗氧剂，经过挤塑机包后，直接进入交联管进行蒸气交联，并在加压的冷却循环水中冷却。这种工艺方法虽然简单，但对聚乙烯绝缘的交联有不少缺点。首先是温度与压力有密切关系，受压力限制，交联温度不易提高，在16～20kg/cm²压力下，温度只有200～220℃，生产效率低。其次，在高温高压下，蒸气会渗入绝缘，冷却后在绝缘中形成大量微孔或气泡。在70年代初，为了生产高压交联电缆，于是RCP红外线加热工艺问世（RCP Heat radiation curing process）。RCP是采用管壁辐射加温，用氮气加压作保护气体，可在氮气或循环水中冷却。干法交联可防止在绝缘中产生大量微孔。用此方法，绝缘中可能产生的微孔数仅为用蒸气交联的百分之一，而微孔大小则由蒸气交联的10～20降至干式交联的1～5.这种工艺方式目前已被广泛采用。下面介绍干式交联工艺生产线。

一 悬链形式的选择

悬链形式有两种：全悬链形式和半链式形式。如果采用全干式工艺，即在气体中交联和气体中冷却，则应选择全悬链线形式，因为在全干式工艺下电缆绝缘线芯进入管子的冷却阶段时，绝缘尚未固化到一定程度，不宜与管壁接触，故以采用全悬链线形式为宜。如果为了提高生产效率，制造35kV及以下电缆时采用半干式工艺，即在水中冷却，则可采用半悬链线形式。即管子的加热段和过渡段采用悬链线形式，而冷却段则采用直线形式，并允许绝缘线芯进入水冷却段后与管壁接触。半悬链式直线部分可以采取上倾和下倾两种方式。上倾直线冷却段的好处是可以降低厂房高度。

二 悬链线的基本参数

悬链线的基本参数有：悬链线常数；悬链线在机头处下倾角；A处的悬垂角；机头处的悬链线高度；悬链线长度。见图1，悬链线高度和水平距离是两个重要数据，前者决定厂房的高度，后者计算悬链线的长度的依据。

  1 悬链线常数；它是决定悬链线形状的参数，值大，曲线比较平；值小，曲线比较弯曲。值用下式计算：

式中—作用于电缆的水平张力，最大不得超过下牵引的最大牵引力。

    —电缆的单位长度重量。

实际情况中厂房的高度往往是选择值的主要因素，值越小，要求厂房就越高，越大，则电缆受到的拉力也就越大。

2 曲线悬垂角：

的正切值为A点曲线的斜率，故由下式可得其计算公式：

式中——机头A点的X轴坐标。

主要与绝缘厚度（或电压级）有关，电缆绝缘层厚，交联绝缘熔融物自重产生的下垂变形严重，要求有较大的悬垂角。一般设计要求：电缆电压等级35kV，＞15°；110kV，＞20°；220kV，＞25°。此外，值还与交联温度，速度有关。

3 A点曲线高度：相对悬链线最低点的高度为

A点的高度应满足悬垂角的要求，因此应当先由计算值，再预计值，

4 悬垂线长度：对于全悬垂形式，曲线AB间的长度记为。

对于半悬链形式，AC之间的曲线长由下式计算

三 加热段的设计

    加热管一般分为六个加热区，可以根据工艺要求进行分别控制。对于加热管的总的要求是升温要快，一般希望15分钟内管壁能从事温升到400℃，根据经验，每米管长有20kW已够了，低温区一般在10kW也就够了。

加热方式有钢管直接加热和间接加热两种。直接加热利用钢管作为大变压器短接管子，即管壁本身是一个加热电阻，加热电流通过钢管，最大电流密度为1.5, 按钢管的不同直径和截面可通过近4000～6000A的电流，钢管就是变压器的次级回路最大的次级电压为10kV，故变压器的额定功率为40～60kW。一般要求管壁不宜太厚，对壁厚3mm，采用50kVA变压器，电压5～7V，电流3000～7000A,管子高温下压力6～12。如果要提高工作压力，需增厚管壁，而电阻减小，变压器容量要增加。

间接式加热是采用各式加热器加热。这种加热器用于交联管，16加热器温度最高600℃，钢管最高温加热至450℃。每个加热器本身有风机，停机时，可启动风机，冷空气从加热棒间隙吹过，10分钟内钢管子降到100℃.加热棒也可由加热电缆（MI电缆）代替。加热电缆最高工作温度700℃，200.

每一加热区要有二个热电偶，一个应靠近加热电缆，另一个要尽可能远离加热电缆以测量钢管温度。

四 气体交联—气体冷却系统

在全干生产工艺中，氮气既用于加热区做交联保护媒体，又用于冷却区为冷却媒质。现将其中要点分述如下。同时参看图2.

1 经流量计，调节阀门MV—1和MV—2到热交换器而进入系统。当压力给定后，要求稳定不变，因此要用一套调节系统。主要办法是利用压力调节PR—1从管路上的压力变送器PT取得压力变化的信号，以调节和控制MV—1阀门开闭大小。当压力系统中的压力降低时，则令MV—1阀门开大一些，从而提高系统中的压力，反之亦然。

2 当系统突然发生大量漏气，如下密封漏气等应考虑一个快速充气装置，以补充调压系统的供气不足。这个快充装置由电磁阀门MV—2和压力开关PS—1组成。当压力突然降低，压力，调节系统PR—1来不及维持压力，在压力低于一定压力以下时，PS—1动作，接通MV—2由于PS—1复原而关闭。

3 正常开车时，MV—I关闭，MV—II，MV—III打开。在高压风机驱动下，经

MV—II入冷却段，上升中点控制器的出口，再经电动阀门MV—II和热交换器回到风机。气流以每秒10米速度在此回路中循环。

4 一小部分经悬垂控制上流于加热段，使绝缘线芯在高压氮气保护下，进行交联，但在交联过程中，产生的低分子物，应及时排出管外。故在上密封上连接一零点电磁阀

MV—3，，它受时间继电器控制，定时开放，排出氮气并带出副产品。每次开放的时间以每小时排放1为准。

5 为在停车时，不使电缆过热而减少废品，可关闭MV—II，打开MV—I，使经

MV—I和热交换器进行循环，以冷却电缆加热段。

    6 为了停车时使用系统排气，应设一手动放气阀门VN—2.在循环系统外接管路，直径要足够大，以保证流速，提高电缆冷却效果。另外，管子虽处于冷却状态，但承受16个大气压，故选用186×4.5钢管。

7 为了系统安全起见，在系统适当地方设一两个安全阀VN—1等，在热交换器前后，风机前后应设有温度，流量，流速测量装置，以利控制工艺过程。水温水压等也应进行测量和控制。

五 气体交联—水冷却系统

由于导热性差，其冷却效果不高。故气—气干法交联系统的缺点主要是生产效率低。考虑生产35kV 及以下电缆时，（在此统一系统上），采用气体交联—水冷却方法。工艺布置见图3.系统由三部分组成，一是加热段，二是水冷段，三是加热段与冷却段之间的隔离预冷段。

1 隔离预冷段的方法是使经MV—4进入系统。从隔离段上端进入，在下端接近水面处排出，并将水面生成的蒸气带出，不让它进入交联区域，一般每小时排放3即可得出满意结果。

2 经过隔离段后，交联绝缘线芯冷却到100℃以下，并保持水面温度80℃以下。隔离预热段长度不应不短于10。

3 压力调节器PR—3从压力差计PD取得偏离给定压差信号，以调节电动阀门MV—6开闭大小，从而控制进入冷却段的水量，使水位的以补偿。

六 重点控制

绝缘线芯的交联主要在悬链式加热管内进行。绝缘线芯从挤出以后就应严格沿交联管的悬链轨道前进，偏离轨道就会与管壁相碰。如果在加热段擦管，会烧伤绝缘，在冷却段擦管，也会擦伤外半导电层。在CCV中保持电缆线与悬垂线位置的一致十分重要，这就需要悬垂控制。

悬垂线控制方法很多，用得较广的是在CCV管加热段中部，选择一个悬垂变化灵敏地方来控制线芯位置，使其经常处在管子中心上。控制仪器有两类：一是接触式，二是非接触式。接触式原理为一槽轮压在电缆上，电缆位置上下变动使槽轮在0为中心带动轴转动。轴与悬垂控制器的轴相连，产生一个感应电压输出。即电缆线芯位于管子中心的时候，输出电压为0.当电缆电压远离中心时，输出电压就较大。接触式控制现已基本淘汰了。

非接触式垂丝控制图的工作原理如图3.非接触式悬垂控制器由两个感应线圈及电阻等元件构成所组成，当交联电缆芯位于交联管中心位置时，桥路平衡，输出时零；当电缆偏离中心位置时，有一输出值。偏离越大，输出电压愈高。

七 CCV生产线的同步控制

上下牵引必须维持电缆速度相等，否则绝缘线芯将被拉断，或擦管。挤塑机出胶量又必须与线速度保持同步，否则电缆外径将很不均匀。挤塑机电机，上下牵引电机需保持同步，还要有悬垂控制器反馈，这就整个CCV生产线联同步系统。其工作原理如图3.上下牵引和150挤出机都是由他激直流电动机拖动，并带有电压调节器的可控硅整流装置。

上下牵引同步后，再将悬垂控制器投入工作。悬垂控制器输出的交流信号经相敏检波成直流信号，再经PLD调节器进行比例微分，积分运算后输入到下牵引的电压调节器II，以加快或减慢下牵引转速，使绝缘线芯保持在硫化管中心。这时线速度恒定。

线速度是由牵引直流电机转速决定的，但网络电源电压，频率的波动，电机负荷的变动以及电缆线芯在硫化管中所受的张力及阻力的变化，都会影响牵引机电机转数的变化。所以必须控制电机转速。使其给定后保持恒定。