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1、2 n 0 1年第 期 N 0 2 川 1 电 线 电 缆 El c c r i c Wi r e I J e ! n 0 1年 l 0月 ( L t 2 n01 电力 电缆绝缘挤 出胀大率对其性能影响的研究 苏战排 ， 李长 明 ( 哈尔滨理 _ l l 太学电缆材料研究所 黑龙 晴尔滨 l 5 0 ( i 摘要： 本 文针对 电力电缆绝缘挤 出胀大现象 研 究 了加 工工艺对挤 出胀 大聿的 夥响 结果直坦 加 温度和挤 出速 率对挤 出胀 太率有较 大聍影响 ； 同时研 究 了辑 出胀大率对 电力电境各项性 能的影响 发现域 小挤 出胀 大 率能够明显地提 高其 陛能。最后提 出了减 -
2、 1 、 挤 出胀大 率的 几种方法 关键词 ： 电力电缆； 绝缘 挤 出膳 太率 加 工工艺； 性 能； 影响 中国分类号 ： TM4 2 7 1 ； 2 O 5 1 直献标 识码 ： A 文章鳊号 ： 3 1 1 0 9 2 ( 2 t ,0 1 ) ，： u 0 1 9 0 3 Af f e c t i on of t h e e x t r u s i on s we l l i ng r a t i o of i n s u l a t i o n i n p o we r c a b l e o n c a bl e p e r f or man c e S U Zb a n pa
3、 l e t a I Ca b l e Co mp o u n d Re s e a r c h l n s t i t u t e o f Ha r b i n Un i v e r s i t v O f S c i e li t e a n d E n g i n e e r i n g ， Ha r b i n 1 5 0 0 4 0 ， He i l o n g j i a n g P r o v J n c Ch i n 、 Ab s t r a c t ：1 、 h e s t u d y o f t h e a f f e c t io n o f t h e m a n u
4、a c t u r i n g p r o c e s s。 n t h e x 1 u s i m s we l l i n g r a J o【 1 f i n s u l a t i o n i n po we r c a bl e s h o we d t ha t t he t e mpe r at u r e a n d e t ru s i on r a e h a d gr e a t a f t e c t i on c 【 】t l n e e xl r us J on s we I l i n g r a ti o _ ) f i n s u l a t i o n l
5、h e s t u d y f t h e a f J e c t i o n of s we l l i n g r a t i o o t i n s u l a t io n o n c a b l e p e r o r ma n c b o we d t h a t 1 h e de c r e a s e i n s we l l i n g r a t i o wo u l d gr e a t l y i mpr ov e t h e c a bl e pe r t or m a nc e M e t hod t o l owe r r l 1 swe l l i n g r
6、a t i o a r e pr es e nt e d Ke y wo r ds：p o we r c a bl e：i ns u l a r i on：e xl r us i on s we l l i ng r a t i o：man uf a c t u r i n g pr o c e s s；p e r f or man c eaf r 1 i on 1 引 言 在 电力 电缆 生产 过 程 中 ， 经 常 遇到 的一 个现 象 就是 挤 出高 聚物 熔体 绝 缘层 时 ， 绝 缘层 直径 远 远 大 f模 1 的直 径 ， 这 种 现象 被 称 为挤 出胀 大或离 模 膨 胀现象
7、 ， 又称 为 巴拉斯 ( B a r u s ) 效应 。这 种现 象虽 然 比较常 见 但很 少 引起人们 的重 视 电线 电缆 杂志 上 也很少有 这方 面 的报道 。 我 们经 过研究 发现 ： 这种 现 象对 电缆 的各种 力学 和电学性 能 如抗 拉 强度 断 裂 伸长 率、 击穿 场强 等均有 很大 的影响 关 于挤出膨 大 现象 的起 因和机 理 目前有 两种 不 同看法 ： ( 1 )牛 顿 流体 挤 出中 的小 程度 胀 大 ， 这是 由于从 测牯 流 到非 测 粘 流的 流 场重 构所 致 ； ( 2 牯 弹流 体 的 胀大 则 是 种 弹性 回复 。挤出胀 大率定 义为
8、 =等 式 中： B一一 挤 出胀 大率 D r 一 一 成品直径 D 模孔 内轻 在 不考 虑 高 分子 材料 起 始结 构 特征 的情 况下 ， 收藕 日期 ： 2 0 0 1 0 3 2 6 作者简 介 ： 苏 战排( 1 9 7 7) ， 男 ， 河 南上蔡 人， 在 读硕士 研 究生 怍者地址 ： 黑把江 省哈 尔滨市大庆路 1 2 1 号 1 5 0 0 4 0 基 于 B a r u s的 剪 切回复 概 念 I o d g e从理 论 I 阐述 了 一个受剪 切的材 料在 应力瞬 时消 除后会 表现 出弹 性 回复 和横 向膨 胀 。Gr a e s s ， Na k a j
9、i ma进一 步证 实 了弹性 回复 在挤 出膨 胀 过程 中的 作用 。Me n d e l s o n 则把 橡胶 弹性理 论 同挤 出膨胀 联 系起 来 ， 而 Ta n n e r 提 出 了一个 粘 弹性 流体 的挤 出膨胀 弹性 回复 模 式 ， 认 为大多数 流体 的粒 子迅 速地 从充分 发展 的测粘 流 状 态 转变 为零 应 力 状态 是 个 德 博 拉 数 ( De b o r a h n u mb e r ) 的过 程 。 在这弹性 回复模式 之下 Ta n n e r 运 用 KBKZ本 构方 程推 演 出 了挤 出 张大 率 B 同 正 应力 和剪 应力 r之 间的
10、关 系式 B D而 e i + 等 ( 轴 向 对 称 挤 出 过 程 ) 一告 F 4 - c 平 面 挤 出 过 程 式 中 ： 2 v t 挤 出时正应力 ( MP a ) r一挤 出时切 应力( MP a ) “一 一 挤 出过程 许多 国外 产 品虽 然 直径 较 小 但各 种力 学 和 电 学 性 能却 优 于国 内 产 品 这与 国外 许多 厂 家注 意 克 服挤 出胀 大率具有 很大 的关 系。 针对 这种 现象 ， 本文 重 点研 究 了加工工 艺对 挤 出胀大率 的影 响和挤 出胀 大率对 电缆 绝缘各项 性 能 的影响 下 面以硅烷交 联 聚 乙烯绝 缘料 为例进行 阐述
11、 。 维普资讯 http:/ 2 0 0 1年第 5 期 N0 2 0 01 电 线 电 缆 El e c t r i c Wi r e C a b l e 2 0 0 1年 1 0月 Oc t ， 2 0 0 1 2 加工工艺对 挤出胀大 率的影响 电缆绝 缘 材料本 身对挤 出胀 大率具 有相 当夫 的 影 响 ， 当材 料确 定后 ， 加工工 艺成 为影 响挤 出胀大率 的 主要 因素 考 虑到材 料本 身 的确定性 ， 我们 重点研 究 了 ， 加工 工艺 对挤 出胀大率 的影 响 影 响挤 出胀大 率 的主要 因素 有 ： 温度 、 挤 出速率 、 螺杆 长径 比等 2 1 加 工温
12、度 对挤 出胀大 率 的影响 若 挤 出速 率 和螺杆 长径 比恒 定 ， 改 变温 度 可 以 绘 出挤 出率 随加工温 度变 化 的曲线 ， 如 图 1所示 。 从 图中可 以看 出 开始 时随 温度上 升挤 出胀大 率增大 当温度 达到 一定程度 时 ， 挤 胀 大率急剧 下降 这是 因 为开 始 时高 聚物处 于高 弹态 ， 随 温度 的升 高使 高 聚 物膨 胀增 大 ， 所 以随 温度 上升挤 出胀大 率增 大 ； 但 当 温 度继 续 升高 时 高聚 物 达 到粘 流态 ， 高 聚物 的弹性 消 失 挤 出胀 大率也 急剧 下降 嘲 1 加 工 温魇 对 挤 出胀 大率 的 影
13、响 卜一 螺 杆 长径 比 为 2 5- 1 2 一螺杆 长 栏 比为 3 0：l 2 2 挤 出速 率对挤 出胀 大率 的影响 若 加 工温 度 和螺 杆 长径 比恒 定 ， 改变挤 出速率 可 以发 现挤 出胀 大率 随 挤 出速率 增 大 而 升高 ， 实验 数 据如图 2所示 这 是 固为 随挤 出速率 增大 ， 高聚物 所 受正 应力 增大 ， 所 以高 聚物 出模后 的反 弹力 增加 ， 造 成挤 出胀 大率 的增 大 。 * 避 三 三 姑 图 2 挤 出速率对挤 出胀大率的影响 1 一 螺 杆长 径 比为 2 5： 1 2螺 扦 长 径 比为 3 0； 】 2 3 螺杆 长径
14、比对挤 出胀 大率 的影响 分别 使用 长径 比为 2 5：1和 3 0： l的 螺杆 ， 在 20 相 同条件 下 实验 发现 增 加 螺杆 长 径 比可减 小挤 出 胀大 率 ， 如 图 1 、 图 2所 示 。这是 因为 较 大 的螺杆 长 径 比可以更好 的使 高 聚物塑 化 ， 受 力均匀 ， 明显 改善 材料挤 出时 所受 正应 力 ， 所 以挤 出胀 大率 降低 3 挤 出胀 大率对 电力电缆绝缘性能的影响 挤 出胀 大率 的大小 直接反应 了电力 电缆绝缘 的 结 构 特点 ， 所 以其对 电 力 电缆 的各 项性 能 也 有较 大 的影 响 特别 是对 抗拉 强度 、 断裂伸
15、 长率 、 冲击脆 化 温度 、 介电强 度等 均具有 十分 明显 的影响 。 实验表 明 减小 挤 出胀 大率 可 以提 高 抗拉 强 度、 增 大 断 裂伸 长 率 、 降低 冲击 脆 化温 度 、 提 高介 电强度 等 明显改 善 电缆绝 缘 的各项性 能 。这是 固为减 小挤 出胀大率 意 味着 电缆绝缘 的致 密性 提高 、 结 构规 整 所 以能够 有 效地 提 高电缆绝 缘 的各项 性 能 实验数 据 如 图 3 图 6所 示 。 垦 赳 鼎 蛙 苷 毫 图 3 挤 出胀 大率 与抗 拉强度之同 的关系 图 4 挤 出胀大率与断裂伸长率之同的关 系 4结论 ( 1 )挤 出温 度
16、 应适 当 ， 温度 过低 挤 出 胀 大 率虽 小 ， 但 不易 加 工 ， 温度 过 高 容易进 入 粘 流态 ， 导 致废 品出现； 减小挤 出速率可以减小挤 出胀大率； 增加螺 杆 长径 比可 以减 小挤 出胀 大率 。 ( 2 )减小 挤 出 胀 大 率 可 以 提高 抗 拉 强 度 、 增 大 断裂 伸长 率 、 降 低 冲击 脆 化 温 度 、 提 高 介 电强 度等 ， 明显 改善 电缆绝缘 的各 项性 能 ； 维普资讯 http:/ 2 0 0 1年第 5 期 No5 2 001 电 线 电 缆 E l e c t r i c Wi r e Ca Me 2 0 0 1年 1
17、0月 Oc t 20 01 硅烷交联聚 乙烯 电缆绝缘线 芯火花检验 击穿原 因的分 析及工艺改进 林 永 忠 ( 佛 山中宝电缆 厂 广东 佛 山 5 2 8 0 3 1 ) 摘 要 ： 本 文主要 阐述 了硅皖 变联聚 乙烯电垃在制造过程 中， 绝缘 践茁客 易出现 由各种原 因引起 的史检( 戈花拴 验 ) 击 穿， 通过对击穿原 因洋入 分析和研 究， 提 出一 些可有垃地避免史检 击 穿发生的改进 工艺厦预防措施 关键词 ： 硅皖 变联聚 乙烯 电缆 ：绝缘践芯火检击 穿；导体缺 陷； 预 交联 焦枉；绝缘 开裂；工艺 ； 措施 中围分 类号： TM2 0 5 1 ；2 4 7 1
18、文献标 识码 ： A 文章鳊号 ： 3 1 _ 】 3 9 2 ( 2 0 0 1 ) 0 5 0 0 2 1 0 3 Th e r e a s o n s f or t h e b r e a k do wn o f i ns u l a t e d c o nd u c t or s u s e d fo r S i XLPE c a bl e s i n s p c k t e s t a n d t he i mpr o v e me n t o f th e pr o c e s s LI N Yo ng z h o ng ( Zh o n g b a o Ca b l e W o
19、r k s ，F o s h a nF o s h a n 5 2 8 0 3 1，Gu a n g d o n g p r o v i n c e Ch i n a ) Ab l r a c l ：I n t h e IT I I n U hc t u r e o f i n s u l a t e d c o n d u c t o r s u s e d fo r S i XLPE c a b l e s t h e i n s u l a t e d c o n d u c t o r s t e n d t o b r e a k d o wn f o r o n e r e a s
20、 o n o r - a n o t h e r wh e n s p a r k t e s t e d Th e r e a s o n s f o r b r e a k d o wn a r e i n v e s t i g a t e d As a r e s u t ，s o n i c me a s u r e s t o p r e v e n t t h e b r e a k d o wn a n d i mp r o v e t h e p r o c e s s a r e p r e s e n t e d Ke y wo r d s：S i XL P E c a
21、b l e ； ins u l a t e d c o n d u c t o r ；s p a r k t e s t ；d e f e c t i n c o n d u c t o r ：p r e C R O S S l i n k e d c o k i n g p e l l e t s ；i n s u l a tio n c r a c k i n g；p r o c e s s ；me a s u r e s 0 6 1 k V 级 硅 烷 交联 电缆 无论 在 电气性 能 方 面 还 是 从 消 防安 全 角 度上 讲 ， 都优 于 0 6 1 k V 级 聚氯 乙烯 (
22、PVC) 绝缘 电缆 ， 因而 日益受 到用户 欢迎 ， 收稿 日期 ： 2 0 0 1 0 5 0 8 作者 简介 ： 林永 忠( 1 9 7 1 ) ， 男， 广东信宜人 ， 助理工 程 师 作者地址 ： 广东省佛山市江湾二路 3 4号 5 2 8 0 3 1 以致 许多 电缆 厂 家竞 相 开发 此类 电缆 ， 并 且 生产规 模越 来越 大 。我厂此 类 电缆产 品从 开 发到批 量生产 投 放 市场也 有 多 年时 间 了， 是我 国较 早 生 产硅 烷交 联 电缆 的厂家 之一 。 据 了解 ， 有 不 少生 产 硅烷 交联 电缆 的厂 家都 反 映这样 一个 问题 ： 硅 烷交联
23、 绝缘较 P VC绝 缘容 易出 现 由各 种 原 因( 如导 线缺 陷 、 预 交联 焦 粒 、 绝缘 开 裂 等) 引起 的火 检击穿 。 我厂 在试制 期 间也曾 出现过不 少类似 的问题 ， 笔者 对硅烷 交联 电缆 的实际 生产 中 ( 3 )关 于减 小挤 出胀大 率 可以 明显改 善 电缆 绝 缘 的各 项 陡能 在我 国还 未引起 足 够 的重 视 建 议在 生产电缆时， 在满足其它条件的基础上充分考虑降 低挤 出胀 大率 对电缆性 能 的改 善。 酱 -k-挤出胀大卑 图 按出胀大辜与冲击脆化温度之间的关系 图 6挤出胀大率与升电强度之 间的关 系 参考文献 ； ： l ： 古太沿 高丹于流体力学E M5成都 ： 四川教育 tt l 版社 1 9 8 8 ： 2 朱名实 ， 榜志洪 高丹子焙 体和浓蓿 蒗虢变性能的研究 J 3 化 学暂理学报 ， 2 0 0 0 1 3 ( 6 ) ： 6 9 9 7 2 0 维普资讯 http:/