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一、總論
電線電纜產(chǎn)品的種類有成千上萬,應用在各行各業(yè)中。它們總的用途有兩種,一種是傳輸電流,一種是傳輸信號。傳輸電流類的電纜最主要控制的技術性能指標是導體電阻、耐壓性能;傳輸信號類的電纜主要控制的技術性能指標是傳輸性能——特性阻抗、衰減及串音等。當然傳輸信號主要也靠電流(電磁波)作載體,現(xiàn)在隨著科技發(fā)展可以用光波作載體來傳輸。
電纜總體來說可以分為六大類:(1)裸線類(2)電磁線(漆包線)(3)電力電纜(4)電氣裝備用電線電纜(5)通信電線電纜(6)光纜
我公司現(xiàn)在在做及銷售的主要是電氣裝備用電線電纜及電力電纜這兩大類。以下我主要給大家介紹一下這兩大類產(chǎn)品相關的基礎知識。
二、電纜基本結構
一般電纜最基本的結構有導體、絕緣層及外護層,根據(jù)要求再增加一此結構,如屏蔽層、內(nèi)護層或鎧裝層等,為了電纜有圓整性再輔加一些填充材料。導體是傳輸電流或信號的載體,其他結構都是作防護用。防護的性能根據(jù)電纜產(chǎn)品的需要總體上有三種,一種是保護電纜本身各單元不相互或減少影響,如耐壓,耐熱,防電磁場產(chǎn)生的損耗,通信電纜防信號相互干擾等。另一種防護是保護導體中的電流不對外部產(chǎn)生影響,如防止電流外泄,防電磁波外泄等;最后一種保護外界不對電纜內(nèi)部產(chǎn)生影響,如抗壓、抗拉、耐熱、耐候、耐燃、防水、抗電磁波干擾等。
以下對電力電纜的結構單元作一簡單的介紹。
1)導體(或稱導電線芯):
其作用是傳導電流。有實芯和絞合之分。材料有銅、鋁、銀、銅包鋼、鋁包鋼等,主要用的是銅與鋁。銅的導電性能比鋁要好得多。銅導體的電阻率國家標準要求不小于0.017241Ω.mm2/m(20℃時),鋁導體的的電阻率要求不小于0.028264Ω.mm2/m(20℃時)。
2)耐火層:
只有耐火型電纜有此結構。其作用是在火災中電纜能經(jīng)受一定時間,給
們逃生時多一些用電的時間。現(xiàn)在使用的材料主要是云母帶。火災中,電纜會很快燃燒,因云母帶的云母片耐高溫,且又有絕緣作用,在火災中能保護導體運行一定時間。
3)絕緣層:
包覆在導體外,其作用是隔絕導體,承受相應的電壓,防止電流泄漏。
絕緣材料有多種多樣,如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、交聯(lián)聚乙烯(XLPE)、橡皮(橡皮內(nèi)種類較多,有丁睛橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠等)、氟塑料、尼龍、絕緣紙等。這些材料最主要的性能就是絕緣性能要好,其他的性能要求根據(jù)電纜使用要求各有不同,有的要求介電系數(shù)要小,以減少損耗,有的要求有阻燃性能或能耐高溫,有的要求電纜在燃燒時不會或少產(chǎn)生濃煙或有害氣體,有的要求能耐油、耐腐蝕,有的則要求柔軟等。
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1)屏蔽層:
在絕緣層外,外護層內(nèi),作用是限制電場和電磁干擾。
對于不同類型的電纜,屏蔽材料也不一樣,主要有:銅絲編織、銅絲纏繞、鋁絲(鋁合金絲)編織、銅帶、鋁箔、鋁(鋼)塑帶、鋼帶等繞包或縱包等。
2)填充層:
填充的作用主要是讓電纜圓整、結構穩(wěn)定,有些電纜的填充物還起到阻水、
耐火等作用。主要的材料有聚丙烯繩、玻璃纖維繩、石棉繩、橡皮等,種類很多,但有一個主要的性能要求是非吸濕性材料,當然還不能導電。
3)內(nèi)護層:
內(nèi)護層作用是保護絕緣線芯不被鎧裝層或屏蔽層損傷用。
內(nèi)護層有擠包、繞包和縱包等幾種形式。對要求高的采用擠包形包形式,要求低的采用繞包或縱包形式,F(xiàn)在繞包用的材料也多種多樣,如鋼帶鎧裝的內(nèi)護層,有采用PVC帶繞包的,也有采用聚丙烯帶(很薄的,表面做成顆粒凸起來湊厚度)繞包的。能不能用?主要是電纜產(chǎn)品質(zhì)量的市場定位問題。這跟硅烷交聯(lián)絕緣線芯采用顏色區(qū)分還是采用色帶來區(qū)分,性質(zhì)有一些一樣,但不全一樣。這里繞包帶采用PVC帶和聚丙烯帶對產(chǎn)品質(zhì)量是有影響的。硅烷交聯(lián)絕緣線芯采用顏色區(qū)分還是采用色帶來區(qū)分,對產(chǎn)品質(zhì)量影響不大,主要是用戶的需求問題。
4)鎧裝層:
鎧裝層作用是保護電纜不被外力損傷。最常見的是鋼帶鎧裝與鋼絲鎧裝,
還有鋁帶鎧裝、不銹鋼帶鎧裝等。鋼帶鎧裝主要作用是抗壓用,鋼絲鎧裝主要是抗拉用。根據(jù)電纜的大小,鎧裝用的鋼帶厚度是不一樣的,這在各電纜標準中都有規(guī)定。
5)外護層:
在電纜最外層起保護作用的部件。
主要有三種類:塑料類、橡皮類及金屬類。
其中塑料類最常用的是聚氯乙烯塑料、聚乙烯塑料,還有根據(jù)電纜特性有阻燃型、低煙低鹵型、低煙無鹵型等。
以上講的是一般電纜的基本結構,有些品種電纜結構還要簡單,只有導體和絕緣層,有些電纜沒有鎧裝層或屏蔽層,所以根據(jù)結構的不同情況及所用材料的不同產(chǎn)生各種型號的電線電纜。
圖例一:
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下面將最常用的電線電纜型號中字母的含義介紹一下:
1)類別、用途代號
A-安裝線 B-絕緣線 C-船用電纜
K-控制電纜 N-農(nóng)用電纜 R-軟線
U-礦用電纜 Y-移動電纜 JK-絕緣架空電纜
M-煤礦用
ZR-阻燃型 NH-耐火型 ZA-A級阻燃
ZB-B級阻燃 ZC-C級阻燃 WD-低煙無鹵型
2)導體代號
T—銅導線 (略) L-鋁芯
3)絕緣層代號
V—PVC塑料 YJ—XLPE絕緣
X—橡皮 Y—聚乙烯料
F—聚四氟乙烯
4)護層代號
V-PVC套 Y-聚乙烯料
N-尼龍護套 P-銅絲編織屏蔽 P2-銅帶屏蔽
L-棉紗編織涂蠟克 Q-鉛包
5)特征代號
B-扁平型 R-柔軟
C-重型 Q-輕型
G-高壓 H-電焊機用
S-雙絞型
6)鎧裝層代號
2—雙鋼帶 3—細圓鋼絲
4—粗圓鋼絲
7)外護層代號
1—纖維層 2—PVC套
3—PE套
2、最常用的電氣裝備用電線電纜及電力電纜的型號示例
VV—銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜
VLV—鋁芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜
YJV22—銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜
KVV—聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套控制電纜
227IEC 01(BV)—簡稱BV,一般用途單芯硬導體無護套電纜
227IEC 02(RV)—簡稱RV,一般用途單芯軟導體無護套電纜
227IEC 10(BVV)—簡稱BVV,輕型聚氯乙烯護套電纜
227IEC 52(RVV)—簡稱RVV,輕型聚氯乙烯護套軟線
227IEC 53(RVV)—簡稱RVV,普通聚氯乙烯護套軟線
BV—銅芯聚氯乙烯絕緣電線
BVR—銅芯聚氯乙烯絕緣軟電纜
BVVB—銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套扁型電纜
JKLYJ—交聯(lián)聚乙烯絕緣架空電纜
YC、YCW-—重型橡套軟電纜
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YZ、YZW—中型橡套軟電纜
YQ、YQW—輕型橡套軟電纜
YH—電焊機電纜
3、規(guī)格
規(guī)格又由額定電壓、芯數(shù)及標稱截面組成。
電線及控制電纜等一般的額定電壓為300/300V、300/500V、450/750V;
中低壓電力電纜的額定電壓一般有0.6/1kv、1.8/3kv、3.6/6kv、6/6(10)KV、8.7/10(15)kv、12/20kv、18/20(30)kv、21/35kv、26/35kv等。
電線電纜的芯數(shù)根據(jù)實際需要來定,一般電力電纜主要有1、2、3、4、5芯,電線主要也是1~5芯,控制電纜有1~61芯。
標稱截面是指導體橫截面的近似值。為了達到規(guī)定的直流電阻,方便記憶并且統(tǒng)一而規(guī)定的一個導體橫截面附近的一個整數(shù)值。我國統(tǒng)一規(guī)定的導體橫截面有0.5、0.75、1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、630、800、1000、1200等。這里要強調(diào)的是導體的標稱截面不是導體的實際的橫截面,導體實際的橫截面許多比標稱截面小,有幾個比標稱截面大。實際生產(chǎn)過程中,只要導體的直流電阻能達到規(guī)定的要求,就可以說這根電纜的截面是達標的。
4、標準編號
我們現(xiàn)在生產(chǎn)的電線電纜絕大部分國家或行業(yè)都有明確的標準規(guī)定的,主要的目的當然為使設計、使用統(tǒng)一。我這里主要介紹幾個與我公司生產(chǎn)產(chǎn)品相關的電線電纜標準編號。
1)GB 5023-1997額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜
2)JB 8734-1998額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜電線和軟線
2)GB 5013-1997額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜
3)GB/T 12706-2002額定電壓1kV到35kV擠包絕緣電力電纜及附件
4)GB/T 9330-1988塑料絕緣控制電纜
5、舉例說明
a) VV-0.6/1 3×150+1×70 GB/T 12706.2-2002
銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜,額定電壓為0.6/1kv,3+1芯,主線芯的標稱截面為
b) BVVB-450/750V 2×1.5 JB 8734.2-1998
銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套扁型電纜,額定電壓為450/750v,2芯,導體的標稱截面為1.5mm2。
c) YJLV22-8.7/10 3×120 GB/T 12706.3-2002
鋁芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜,額定電壓為8.7/10kv,3芯,主線芯的標稱截面為
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四、電纜主要材料
1、銅絲:
采用電解銅作為原料,經(jīng)連鑄連軋工藝制成的的銅線稱為低氧銅線;經(jīng)上引法制成的銅線稱為無氧銅線。
低氧銅線含氧量為100~250ppm,含銅量為99.9~9.95%,導電率為100~101%。
無氧銅線含氧量為4~20ppm,含銅量為99.96~9.99%,導電率為102%。
銅的比重為8.9g/cm3。
2、鋁線:
用作電線用的鋁線都要進行退火軟化過。用作電纜用的鋁線一般不用軟化。
電線電纜用的鋁的電阻率要求達到0.028264Ω.mm2/m,鋁的比重為2.703g/cm3。
3、聚氯乙烯(PVC):
聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯樹脂為基礎,加入各種配合劑混合而成的,如防老劑、抗氧劑、填料、光亮劑、阻燃劑等,其密度為1.38~1.46g/cm3左右。
聚氯乙烯材料的特點:
力學性能優(yōu)越,耐化學腐蝕,不延燃,耐候性好,電絕緣性能好,容易加工等。
聚氯乙烯材料的缺點:
① 燃燒時有大量有毒的煙霧發(fā)出;
② 熱老化性能差。
聚氯乙烯有絕緣料與護套料之分。
4、聚乙烯(PE):
聚乙烯是由精制的乙烯聚合而成的,按密度可分為低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)。
低密度聚乙烯的密度一般為0.91~0.925g/cm3;中密度聚乙烯的密度一般為0.925~0.94g/cm3;高密度聚乙烯的密度一般為0.94~0.97g/cm3。
聚乙烯材料的優(yōu)點:
① 絕緣電阻和耐電壓強度高;
② 在較寬的頻帶范圍內(nèi),介電常數(shù)ε和介質(zhì)損耗角正切值tgδ;
③ 富于可撓性,耐磨性能好;
④ 耐熱老化性能、低溫性能及耐化學穩(wěn)定性好;
⑤ 耐水性能好,吸濕率低;
⑥ 用它制作的電纜質(zhì)量輕,使用敷設方便。
聚乙烯材料的缺點:
① 接觸火焰時易燃燒;
② 軟化溫度較低。
5、交聯(lián)聚乙烯(XLPE):
現(xiàn)在電纜行業(yè)使用的主要有二種類型的交聯(lián)聚乙烯。一種是以硅烷作交聯(lián)劑的,叫硅烷交聯(lián)料,主要應用在低壓電線電纜的絕緣層上。另一種是以過氧化二異丙苯(DCP)作交聯(lián)劑的交聯(lián)聚乙烯料,其主要是由聚乙烯、交聯(lián)劑和抗氧劑組成。主要應用在中、高壓電纜的絕緣層上,對絕緣耐壓等級越高,要求純凈度就越高。
DCP是一種過氧化物,溫度越高,分解越快,其分解后就會催化聚乙烯起
交聯(lián)反應。DCP在常溫下也會分解,不過分解速度很慢,但加熱到一定的溫度(溫度超過
硅烷交聯(lián)劑也有同樣的性能,但它還需要有水來作助劑,才能起到完全的接枝反應。現(xiàn)在的硅烷交聯(lián)聚乙烯市場上主要有二種類型,一種叫一步法,一種叫二步法(這種叫法與學術上的硅烷交聯(lián)叫法不同)。一步法的絕緣料是交聯(lián)劑與催化劑已預先混好,也有叫成共聚物法料;二步法料是分A料與B料,在生產(chǎn)前將A、B料拌勻。一步法的料貯藏時間很短,二步法的料主料與催化劑料分開,所以貯藏時間較長,但混合后的料必須要馬上用掉。另外,硅烷交聯(lián)料中還可以加入碳黑母料,起到耐氣候作用,用在絕緣架空電纜系列產(chǎn)品中。
交聯(lián)聚乙烯材料的優(yōu)點:
電氣性能比聚乙烯還優(yōu)良;其機械性能比聚乙烯好,所以應用比聚乙烯廣泛。軟化溫度比PVC高,電纜正常的運行溫度能達到90℃。
缺點是加工困難,易燃燒。
五、工序中產(chǎn)品質(zhì)量要求、常見問題及解決方法
公司各工序的產(chǎn)品質(zhì)量要求、常見問題及解決方法在公司頒發(fā)的《各工序檢驗規(guī)程》、《各設備操作及安全規(guī)程》中有詳細的規(guī)定。
作為各崗位的操作人員必須熟練掌握本操作崗位的相關知識。再通過在實踐中積累經(jīng)驗,成為一名合格的操作員工。
六、檢驗及測量
1)檢驗的重要性
下面來講一講檢驗的重要性。
對于企業(yè)來說,產(chǎn)品的質(zhì)量是企業(yè)的信譽和市場營銷的根本。電線電纜的產(chǎn)品質(zhì)量主要由幾大因素組成?概括來講,有原材料、設備、工藝、制造技術及檢驗等這五大主要因素。大家經(jīng)常聽說是這樣講的:產(chǎn)品質(zhì)量是制造出來的,不是檢驗出來的。這實際上是一句典型的中國哲學家講的哲理。事實上產(chǎn)品質(zhì)量制造技術是根本,檢驗把關是關鍵。從五大主要因素來看,原材料的好壞,是否按工藝要求進行加工,制造各環(huán)節(jié)有沒有質(zhì)量問題,最終成品能否達到要求等都是靠檢驗人員和操作工根據(jù)相應的標準來檢驗發(fā)現(xiàn)的。
我們工廠檢驗主要有三大環(huán)節(jié)。第一個是原材料檢驗,第二個是工序檢驗,第三是成品檢驗。不要認為檢驗就是檢驗人員的事情,其實工序檢驗中分二塊,一塊是檢驗員對工序生產(chǎn)中的半成品進行檢驗,另一塊重要的環(huán)節(jié)就是操作工進行的自檢和互檢。檢驗員可能只能檢查到表面現(xiàn)象,操作工的自檢和互檢才是產(chǎn)品質(zhì)量的根本保證。操作人員在生產(chǎn)過程中一發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題,馬上可以自己進行判斷好壞,如果判斷不了,可以請檢驗人員或相關技術人員進行。所以一個合格的操作工,不僅要會熟練操作設備,更要熟悉所要生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量要求,會檢驗產(chǎn)品的質(zhì)量是否達到工藝要求。
當然,對生產(chǎn)中出現(xiàn)的有質(zhì)量問題的產(chǎn)品必須進行嚴格考核,從小到大,從輕到重,有一套完整的考核辦法。不然一切的檢驗工作的作用都會被弱化,甚至無法達到產(chǎn)品質(zhì)量把關作用。
2)常用測量工具
常用的測量外徑和厚度的工具有千分尺、游標卡尺、投影儀;
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常用的測量長度的工具有游標卡尺、圈尺、直尺、皮尺、機械計米器、電子計米器等;
常用測量溫度的工具為溫度計、熱電偶測溫儀等。
我公司常用的測量器具還有電子枰、萬用表、真空壓力表、設備上的氣壓表、電流表、電壓表、轉速表等。
3)基本測量方法
1. 圓形導體尺寸測量
使用工具:外徑千分尺或游標卡尺
測量步驟:
(1)圓形導體直徑及f值測量
取1m左右的試樣,將導線試樣弄直,在垂直于試樣軸線的同一截面上,
在相互垂直的方向上進行測量,可得D1和D2,這樣的測量在試樣的兩端及中間共測量三處;得6個數(shù)據(jù),取其平均值。
D平均= (D1+D2+…+D6)/6
(2)f值就是導體的不圓度,f值用同一截面上測量的最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差來定義。按上述測量結果取三個截面上測得的直徑之差中的最大一個差值,作為f值。
2.絕緣厚度及護套厚度測量
使用工具:測量投影儀
測量步驟:
(1)制片;
(2)測出試片的最薄點,作為第一測量點;
(3)當試片為圓形時,沿試片圓周盡可能等距離地測量6點,如圖4-1。
(4)當試片內(nèi)表面是絞合線芯線痕時,各點上的厚度應按圖4-2所示在線痕凹槽底部最薄處,沿試片圓周盡可能等距離測量6點。
(5)扇形線芯應按圖4-3所示測量6點。
測量結果及計算
每個試樣的平均厚度δ用試片各點測量值的算術平均值表示。
δ=(δ1+δ2+δ3+δ4+δ5+δ6)/6
這里要特別注意的是:所謂試樣的絕緣厚度,即試樣的平均厚度。在產(chǎn)品標準中,一般規(guī)定絕緣厚度不小于標準規(guī)定的絕緣厚度標稱值,就是說,按上述方法測量的絕緣厚度的平均值不能小于標稱值。不能把個別值中的最大值或最小值當作絕緣厚度。
平均值和最薄點是兩個不同的指標,不能忽略其中任何一個,中有這兩個指標同時滿足標準要求,產(chǎn)品才算合格,任何一個指標達不到要求,都不能算合格。
以上說的是標準的測量方法,實際在生產(chǎn)過程中不用這樣復雜。
操作工在實際測量時把絕緣或護套的皮剝開,用千分尺或游標卡測量一下最薄點及最厚點,再取平均厚度。在厚度做得較薄,判斷比較困難時用上面方法進行最后判定。還有在線生產(chǎn)時也要經(jīng)常測量,以確定生產(chǎn)過程中厚度也沒有改變,這主要通過測量外徑和纜芯直徑計算得出,這種數(shù)據(jù)有時會誤差太大,所以要以在下盤時或生產(chǎn)過程中剝皮,在橫截面上測量的數(shù)據(jù)為準。
3.節(jié)距的測量
使用工具:卡尺或圈尺
測量步驟:
(1)用一張紙蓋在導體上,再用鉛筆在上面劃出印子;蛘咧苯釉趯w表面數(shù)根數(shù)。絞合的導體或絕緣線芯有幾根就數(shù)幾根,在縱向軸線上進行測量。
七、常用的計算公式
1、導體的截面
1)單根導體
S = πd2/4 (mm2)
2)正規(guī)絞合導體
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S = (πd2/4)* n * k1
其中d——導體外徑 (mm)
n——絞線根數(shù)
k1——絞入系數(shù)
π——圓周率,3.1416
2、導體的重量
W = S * ρ* L
其中W——導體重量(kg)
ρ——材料密度,銅8.89,鋁2.7
L——導體的長度 (km)
3、絕緣外徑
D = d + 2*t (mm)
其中D——絕緣外徑 (mm)
d——導體外徑 (mm)
t——絕緣厚度 (mm)
4、絕緣層截面積
S1 = (D2 –d2)*π/4
或S1 = π*(d+t)* t
5、絕緣層的重量
W1 = S1 * ρ* L
其中W1——重量(kg)
ρ——材料密度,PVC為1.42~1.45,XLPE為0.95
L——線芯的長度(km)
護套的外徑、截面積、重量與絕緣層計算方法相同。截 ~ = (D2 -D2k1——
6、絞合外徑
以下介紹的是正規(guī)絞合結構的絞合外徑計算方法:
正規(guī)絞合一般外層的根數(shù)比內(nèi)層多6根。
1+6的結構:D0 = 3 * d
2+8的結構:D0 = 4 * d
3+9的結構:D0 = 4.154 * d
4+10的結構:D0 = 4.414 * d
5+11的結構:D0 = 4.7 * d
如果外面還有一層或多層,則
D = D0 + 2 * n * d
其中n——絞合層數(shù)
