漫谈化学交联电缆工艺和装备的技术进步

   电线电缆行业五十多年来，在规模、品种、设备、工艺、材料、科研和理论各方面都有了长足的进步，在机械工业中起着举足轻重的地位，但和世界先进企业比起来还有不少差距，特别表现在设备和工艺装备的技术进步等方面，现就有关交联(XLPE)电缆生产过程中的一些设备和工艺装备谈一谈发展及现状。

1、交联机组的技术进步

   交联聚乙烯绝缘电线电缆生产的主导设备是交联机组，目前引进的交联机组和国产机组约各占一半。现在，国产交联机组在技术上几乎可以与进口设备相比美，历史上的交联设备大规模的引进，迅速地缩短了我国(XLPE)生产技术上的差距。

   从1970年沈阳自制第一台1+1湿法交联机组开始，几年内就有十多条湿法机组投入生产。八十年代从国外买进了二手机组，有的厂引进了美国机组，出现了1+2的干法交联，此时使用的电缆料大部分是进口。

   九十年代初通过技术整顿，使生产厂才意识到先进设备，材料处理和生产环节的清洁等的重要性，于是大量地引进了三层共挤、干法交联、外径或分层显示、PLC程序控制等。工作地和材料间也实现了净化处理。

   这些技术的改进、表现在产品的质量提高了，减少了绝缘中的杂质和微孔，半导电层界面光滑，外径均一，偏芯度减少了，提高了电缆的局部放电水平。

   在交联机组改进的同时一些先进的控制系统也在不断地提高，像德国SIKORA公司93年提供的外径指示仪为WODER X303，只能指示外径等参数，到94年已提高为X-8000，可以分层指示外径、厚度等偏芯参数，并提供了CSS2纯净度扫描监控，在线杂质检测系统，多数交联机上配备了线芯预热装置，交联管进口处配置了防偏芯的处理装置EHT或线芯转动装置TWINROT，绝缘应力松弛装置RELEXATION等，中高压电缆采用超净或特超净料，半导体也采用了超光滑料，材料间和操作间也都进行了净化处理，这些都标志着交联机组进入了更高一代的技术水平。

   使用这些新设备不但提高了质量，也节省了材料，降低了产品成本，自从采用了X-8000和线芯转动装置后，调整好偏心，基本上可以保持设定的厚度和偏心度，偏心度在4%以下，肉眼观察不出偏心现象。有一批35kV240mm2交联电缆在安装时发现电缆附件内径太大，经过逐盘检查电缆绝缘厚度和外径完全符合标准规定，这是由于电缆附件按老习惯，采用加厚绝缘厚度来配置的，造成配套不适用。由于采用X-8000可以直观地看到整批电缆的外径变化，不用担心绝缘厚度小于最薄点的规定，更不需加大厚度来保证绝缘尺寸，材料可以大量地节省下来，就比例来看不计算半导体用量，仅绝缘料即可节省4-6%，从长远来看采用先进的技术是合算的。

   九十年代初期，欧洲一些电缆厂的交联机组在改造，改造的主要内容就是加长交联管，有的厂厂房长度不够，冷却管就冲出了厂房外裸在露天，下牵引处加一简易小房，交联好的线芯再引入主厂房收线，这种改造主题很明显----就是提高交联的速度，比较典型的是德国KAISER电缆厂，中压交联机管道总长是220m。

   这种加长交联管的设备在九十年代末期在国内引进的设备中也有多台，像远东、马桥、常州和吴江等厂，交联机长度在174-----200m之间。

   交联管加长后其效果如何，日本在80年代就有文章介绍，如表一，表中比较了干法和湿法速度的不同，并比较了线芯预热和不预热的速度比较，交联的条件是，悬链式交联机，交联管全长都是120m。

   当交联管由120m加长到182.8m后（悬垂长度为78.2m）以35kV500mm2为例，线速达到5.64m/min提高近50%。

   德国TROESTER也作过计算，老设备加热管38m，冷却管67m（全长105m），新设备加热管为66m，冷却管99m（全长165m），线芯都进行了预热120℃，对300mm235kV铜芯速度可由3.2m/min提高到4.9m/min，提高了1.53倍，对300mm210kV铜芯，可由6.9m/min提高到12m/min，提高1.74倍，加热管加长了28m，为1.74倍，对中低压电缆来说，线速与加长管子的倍数成正比。

   对加热管加长可以提高速度都可以理解，改造起来也比较简单。

对于交联机组和德国SIKORA的测偏系统，在今年的线缆会议上有了一些最新的了解，除了所说的那些外还有一下几个：

1、距业内人士说德国SIKORA的测偏系统对内屏的厚度和偏心度实际上没有实施测量，只对绝缘层和外屏进行测量，内屏的数据是通过计算得出来的；

2、快速交联线：麦拉菲尔研制的快速交联线的理论速度能达到120m/min，其一个最大的特点就是生产线长；

3、麦拉菲尔的CTC系统：该系统是连续还规格而不需要停车的系统，在会上演示了240～95mm2的更换。该系统的使用对提高生产效率和降低产品废品率是很有效的。假设连续开车2个礼拜，每2天更换一次规格，其生产效率可以提高5％，废品率可以降低73％；

4、交联料：抗水树的交联聚乙烯（TR-XLPE）在以后的电缆行业是一个大的趋势，在1993年北美地区使用的全是普通的XLPE，而在2000年北美已经全部使用TR-XLPE。现在在国内部分电力公司招标文件中，已经要求使用TR-XLPE。

2、化学交联聚乙烯绝缘料

   我国是一个塑料生产大国，也是塑料消费的大国，聚乙烯年产约200万吨，其中电缆工业用可交联的树脂牌号太少，仅金山石化的DJ-210或200，大庆的19E，茂名和齐鲁也有一部分牌号，数量都很少很难买到，而多用薄膜料代替。

   目前交联聚乙烯绝缘料都是二次加工的质量很不稳定，只能用于10kV等级；对于35kV以上等级大部分采用进口料，35kV及以下电缆料每年将达到4万吨以上，这对于石化工业来说是一个小数，不值得在这方面投资。从国外来看却不是如此，以北欧化工为例，95年年产聚乙烯44万吨，电缆料占35%,按人民币计算一般聚乙烯为6000元/吨，交联料近12000元/吨，增值近一倍，经济效益还是可观的，因此，国内电缆料二次加工厂家已有30余家，而且大部分设备都是引进的。聚乙烯本身的电气性能非常优越，经过二次加工后容易进入各种杂质，使交联料性能下降了，特别是电缆料用树脂都是小袋(25kg)包装，在装袋、运输、拆袋等各个环节上都有杂质进入，工序越长，杂质进入机会越多，在混料过程中尚无杂质检测的情况下，应减少加工次数。

   98年电线电缆译丛介绍了日本三菱公司MDTV生产工艺的文章，MDTV主要生产高压或超高压交联电缆，三菱公司样本中一篇文章“交联聚乙烯绝缘杂质清洁体系”如图1所示，处理后的杂质数如表2所示。

   在日本这样的系统称为自混系统，最大的特点是树脂用罐车进入除尘室，减少了大量污染。如果交联料中的杂质不加以控制，材料和操作间的净化处理就等于虚设，根据表2数据材料已达到了超净级，用于35kV交联电缆足以达到要求了，只要将袋装树脂处理清洁，借鉴图1系统就可以自己混料，大大地降低成本。

   自混料用聚乙烯约为7000元/吨，加上交联剂，抗氧剂或耐候黑色添加剂等，每吨再增加约1000元，将节省下来的钱，增添杂质检测仪和净化装置，可以提高交联电缆的整体质量。

3、交联电缆用导电线芯

   欧洲一些电缆厂使用铜铝导电线芯采用单芯实导体，不但在架空绝缘电缆上使用，在电力电缆上也使用。

   实芯导体优点很多，在(IEC)导体标准中已经列入了这一结构，但在国内尚未推开，它的优点如下：

⑴导体外径最小，无空隙不会吸潮。

⑵导体外面最光滑，可以不用内半导体。

⑶铜铝导体都已退火，柔软性可以满足施工要求。

⑷电缆附件配套容易，已有的附件厂做过。

⑸由于外径小，各种材料都可少用，因此成本是最低的。

⑹由于以上原因特别适用于绝缘架空电缆。

   关于绞合导体在国内发展的趋势是，管绞（小截面），笼绞、叉绞到框绞，框绞也是近些年发展起来的，在96、98年亚洲电线电缆展览会上展出过一种意大利的新型绞合设备（大型束线机），其资料介绍不但可以生产紧压圆线，并可以生产紧压扇形线，资料中介绍了圆形紧压导体的尺寸如表3，生产范围可到240mm2（四层结构），八种规格仅用了两个单线直径，单线从成盘的线卷中放出来经过带牵引的压轮，将单线压或拉成一定形状，分层进入分线板进行绞合，其生产能力和框绞做一比较，如表4和表5。

   从表5中看出仍是单倍节距，从两个表的比较看出用束线的生产能力大约比框绞高2-3倍，这说明了大截面已由笼绞、叉绞、框绞进入第四代的束线。

   在国外这种设备的使用还不普遍，但其优点已经说明它是有生命力的。

4、缆芯成缆

   目前成缆机大部分是笼绞，一部分用了盘绞，它们都是庞大的设备，像笼绞成缆机一般转速不大于150rpm（小型）、大型的不大于20rpm、盘绞机也只有10～50rpm，生产效率是很低的。对于固定敷设用的电力电缆和控制电缆如果使用S-Z成缆则生产效率可以大大提高，并且可以和挤出机组组成连续的生产线，S-Z成缆-包带-挤外护套。

   西门子公司就有这一形式的生产线，生产规格为塑力缆5×16mm2分色的绝缘线芯是成盘放线，距离很长，经平台（可能有储线装置）进入双轮转动的S-Z头，连续的包带扎紧后进入挤出机挤包外护套，速度大约在150m/min左右，生产线全部是计算机控制。目前国外的S-Z形式很多，像英国铝线铠装机是一种，在通讯电缆中用的更多.