电缆设计论文YJV42-10

1、目 录目 录1摘 要3Inthispaper4绪 论5第一章 电缆结构设计7第一节 电缆导体设计7第二节 电缆绝缘、屏蔽的材料和尺寸的确定9第三节 电缆金属屏蔽层设计12第四节 电缆成缆绕包设计13第五节 电缆隔离套设计14第六节 电缆铠装层设计15第七节 电缆外护层设计17第二章 电缆结构净重计算20第三章 电缆生产工艺设计23第一节 导体生产工艺流程设计24第二节 绞线工艺设计28第三节 绝缘线芯挤塑工艺设计30第四节 金属屏蔽工艺设计33第五节 成缆工艺设计34第六节 隔离套工艺设计36第七节 铠装工艺设计37第八节 外被层工艺设计38第四章 产品检验40结 论42感 谢43参考标准及文

2、献44摘 要粗钢丝铠装电缆是敷设在室内、矿井中、水中，电缆能承受相当的拉力。敷设在竖井，水下等垂直场合，能承受相当的轴向拉力。铠装电缆包括铠装热电偶、铠装热电阻、铠装加热器和铠装引线，主要用于化工、冶 金、机械制造、发电和科学试验等的温度测量、信号传输及特殊加热，用量最大的是铠装热电偶。InthispaperThick steel wire armoured cable indoors, mine is, the water, the cable can withstand considerable strain. quipped in the shaft, such as unde

3、rwater vertical situation, can withstand considerable axial tension. rmoured cable including armoured thermocouple sheathed thermal resistance, the armored heater and sheathed wire, mainly used in chemical industry, smelting, machinery manufacturing, power generation and scientific xperiments, such

4、as temperature measurement, signal transmission and special heating, consumption is the largest armoured thermocouple.参照相关国家标准及电缆专业教材做出YJV428.7/15kV 3*185mm2电缆的理论设计。本设计论文主要包括以下几方面内容：u 结构设计：电缆的结构多种多样，根据敷设环境的差异以及对载流量的要求不同，对电缆结构也需要有不同的考虑。针对该型号电缆，结构设计主要侧重于结构作用、所用材料、主要结构尺寸计算，按照由内到外，逐层设计的思路，从导体铝丝到挤制外护层逐步完

5、成设计论文，并绘制了电缆结构图。u 单位长度重量计算：重量的理论计算为该型号电缆各部分结构单位长度的材料用量提供了粗略依据，可使实际生产中原料的采购更为合理，不至于浪费或不足；成品电缆的重量计算可为运输安全提供参考。u 工艺设计：主要针对实际生产所做的设计。侧重于实际加工方法、加工设备、工艺参数及工艺要求，为工人在实际生产中更合理、更科学的操作提供参考，为产品的质量提供了保障。u 试验部分：以表格的形式列举出了例行试验(R)、抽样试验（S）和型式试验（T）的项目和标准要求。电缆在实际敷设之后，若出现故障，故障的测寻和维修是比较困难的，因此要通过严谨的试验做到不合格的产品不出厂，减少不合格产品，

6、从而节约资源，提高效益。电缆的使用性能和寿命，决定于结构的先进性，材料选用的合理性以及工艺的完善性。结构、材料、工艺和试验四个方面相互联系、相互影响。本设计是在综合考虑以上各因素的情况下完成的。绪 论在国民经济发展的今天，电力已经成为我国经济建设中必不可少的一部分，而电线电缆是在电力系统中传输或分配大功率电能，可见电缆更是我们建设崭新的二十一世纪所必需的坚固基石。在过去，电缆行业为国家电气化和国民经济的发展做出了重大贡献，现在，面对竞争激烈的国内市场和瞬息万变的科学技术发展，电缆行业面临更新知识、学习新技术的艰巨任务。1970年，我国交联电缆开始试制和使用，由于设备落后，结构陈旧，测试设备不全

7、，产品质量尚不够稳定，生产数量也很少，满足不了国民经济发展的需求；80年代初期沈阳电缆厂率先从瑞典引进了Sieverts公司的生产设备及成套的技术并经消化在全国电缆行业中推广使用，对提高我国的交联电缆的产品质量起到了积极的作用。NOKIA、Davis、TROESTER和Royal等国外较著名设备制造公司的CCV干法交联生产线的大量引进以及电缆研究所对国内CCV生产线的整顿验收，规范了工艺要求提高了产品质量。目前，国内交联聚乙烯生产线已有300多条，国产的35KV及以下的中低压交联聚乙烯绝缘电力电缆已在国内普遍使用。随着交联聚乙烯电力电缆的大量使用，我国又不断的从国外引进新的生产线，电压等级也在

8、不断提高。本公司引进的CCV交联生产线是一种干法交联生产线，它自动化水平高，产品质量好，工艺性能稳定，多层同时挤出和超净料处理系统的出现，为高压交联聚乙烯电缆的生产提供了技术保证，交联聚乙烯生产线的引进又使我国的交联聚乙烯电缆又迈上一个新的台阶。本公司采用是悬链式生产线，整个生产线的流程由双放线盘，连续储线器，轮带上牵引，三层共挤出机，上封闭器，悬垂控制器，冷却装置，下封闭口，履带牵引，计米收线装置及控制系统组成。它采用三层共挤原理，消除了间隙存在，从而提高耐电强度，满足了市场要求，从而进一步推动了电缆行业的发展。发电厂把机械、热等形式的能量转换成电能，电能经过变压器和输电线路输送并分配给用户

9、，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的各种形式的能量。这些生产、输送、分配和消费电能的各种电器设备连接在一起组成的整体称为电力系统。电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。它包括变压器和各种电压的输电线路。 为了降低发电成本和保证供电的可靠性，现代的电力系统都是将分散的电力系统并网联成一个大的电力系统整体运行。大系统的远距离输电必须使用较高电压。目前我国交流输电系统额定电压最高达1000KV。交流系统输电十分便捷，但线路损耗大，每年大约1/5的能量消耗在线路上。电容电流的影响又使海底交流电缆输电更加困难。而直接输电损耗小，没有电容电流的影响，因此，现代电力系统都采用交流-直流-交流系统。电

10、力电缆主要有四部分组成：导体、绝缘层、保护层、屏蔽结构。我国目前生产的电力电缆主要采用交联聚乙烯绝缘电力电缆，主要是为了克服聚乙烯的缺点，故采用交联的方法是聚乙烯的线型分子结构变成网状立体分子结构，可提高聚乙烯的耐热性，高温下的耐电稳定性；减少结构中的气泡缺陷，提高耐环境应力开裂及蠕变性，而且保持了聚乙烯原有的优点。交联聚乙烯电缆结构轻便，易于弯曲，电气性能优良，耐热性能好，容量大，安装敷设方便，附件接头简单，所以随交联工艺的不断发展和改进，我们预计更高品质的中高压电缆必将得到更好的发展。本次设计的电缆型号为YJV428.7/15kV 3*185mm2，其型号含义为:铜导体，交联聚乙烯绝缘，聚

11、氯乙烯内衬层，粗钢丝铠装，聚氯乙烯外护套的中压电力电缆，电缆设计用的导体对地或金属屏蔽之间的额定工频电压为8.7KV,电缆设计用的导体间额定工频电压为15kV。3芯，导体标称截面积为185mm2。钢丝铠装电缆以承受电缆所受张力，在垂直敷设的竖井中或横跨江河湖海的水中等。还用作导体加强层。电缆设计的思路是由内向外，逐层设计，分别是导体、绝缘（三层共挤）、金属屏蔽、成缆绕包、内衬层、粗钢丝铠装及外护套。ü 制定电缆使用条件，依次设计电缆导体、绝缘、护层结构。ü 计算产品结构尺寸和材料净重计算。ü 根据工艺装备技术条件，设计产品生产工艺流程。ü 制定试验项目，

12、明确产品的试验种类方法和性能指标要求。ü 结束语。ü 参考标准及文献。第一章 电缆结构设计第一节 电缆导体设计u 电缆导体作用：传输电能传输信息，实现电磁能量转换。u 导电线芯的材料及特点u 导体材料：电工用铜u 导体特点： ü 铜属于重金属，密度为8.89*103kg/m3。ü 导电导热性好，仅次于银，位居第二位。ü 化学稳定性高、抗腐蚀性好。ü 基本无磁性，又是反磁性物质，磁化系数极低。ü 机械性能好，易于加工。易于焊接。u 电缆导体结构及特点: u 电缆结构：第2种结构，正规圆形绞合紧压结构。u 电缆结构特点：绞合特点

13、： ü 多股绞合可以增加导体的柔软性和可曲度，提高机械强度。相邻层绞向相反，可提高导体结构稳定性。ü 导体紧压特点：紧压可使导体表面光滑，避免电场集中，同时防止挤塑半导电屏蔽时，半导电屏蔽料进入线芯，可有效防止水分进入线芯，缩小导体外径，提高填充系数有利于降低成本。ü 圆形导体比扇形导体电场均匀。u 电缆导体的设计步骤u 根据已知的型号YJV42-8.7/15 3*185查GB/T 3956-2008标准，表2确定导体采用第2种圆形导体结构,对于中压电力电缆考虑绝缘的电击穿性能，因此采用紧压导体结构。正规绞合经过紧压原来空隙被单线填满，导体变形小，表面光滑。 导体

14、种最少单线根数为37根，且单线标称直径相同。20时导体最大直流电阻为0.0991/KM.u 根据最少根数37根，第2种圆形绞合结构。n=1+3m(m-1)，其中n为m层单线总根数。当m=4时，总根数为37根时。GB/T 3956-2008标准满足标准要求正规绞合导体排列形式为1+6+12+18u 单丝直径的确定查电力电缆设计原理表1-0可知=1.02 =1.02 =1.02由 其中为单位长度 =0.0991× =0.017241× 代入数据可得： 可得182.5代入数据可得： =2.56u 紧压后轮廓直径的确定 其中:=0.9，n为总根数。代入公式： Dc=16.20mm该

15、值符合标准中的规定，最大外径18.0mm,满足标准要求。第二节 电缆绝缘、屏蔽的材料和尺寸的确定u 电缆导体屏蔽层的设计u 导体屏蔽层的作用u 可均化绝缘上的电场分布、减少因导丝效应所增加的导体表面最大场强。u 防止气隙，提高耐局部放电，树枝放电特性。u 抑制树枝引发的作用。u 当电缆温度突然升高时，可避免直接冲击到绝缘。u 电缆导体屏蔽层的材料及要求。ü 材料：聚乙烯和炭黑的混合物、防老剂。ü 要求：热膨胀性能与绝缘材料的性能相符合，具有良好的电性能（体积电阻率），机械性能。ü 35kV及以下导体屏蔽材料可采用交联型或非交联型的半导电料。ü 35kV及

16、以上导体屏蔽材料必须采用交联型。u 导体屏蔽的标准和要求。ü 导体屏蔽的标准>1.8kVS500mm2 其中导体屏蔽采用绕包和挤包的联合形式ü 导体屏蔽层的要求。 半导电层应均匀的包覆在导体上，表面应光滑，无明显纹线和凸纹，不应有尖角、颗粒，烧焦和擦伤的痕迹。ü 导体屏蔽层的厚度选择。 半导电材料，紧贴导体表面，厚度0.6、0.8、1.0mm三种，其中0.6、0.8mm用于8.7/10KV及以下电缆，0.6用于小规格，0.8用于大规格，1.0用于8.7/10-26/35KV.ü 从经济的角度分析，导体的屏蔽层越薄越好，但太薄易出现导线的扭绞纹路，易

17、引起弯曲开裂。ü 从工艺水平和电缆性能分析导体屏蔽层应具有一定的厚度，保证导体表面光滑。u 导体屏蔽的设计步骤ü 根据已知的型号规格确定电缆导体屏蔽采用挤包结构（使电缆紧密，防止气隙，禁止水分进入），材料为交联型半导电材料。由聚乙烯料加炭黑、防老剂组成。厚度为0.8mm。ü 计算导体屏蔽后的电缆线径。16.20+2×0.8=17.80mmu 电缆绝缘层的设计u 电缆绝缘层的作用。保证电缆的电气性能，防止沿导电线芯流动的电流向外泄。u 绝缘层结构。绝缘层采用挤包结构。u 绝缘层材料及特点：ü 材料：交联聚乙烯。ü 特点：在聚乙烯基础上大

18、大提高了它的耐热性和耐环境应力开裂，减少了它的收缩性，使其受热后不再熔化，长期允许工作温度可达90度 ，结构轻便，电气性能优良，耐热性好，不受敷设落差限制，没有因漏油而引发火灾的危险且物理机械性能好。u 电缆绝缘层的设计步骤ü 根据GB/T 12706.2-2008标准规定，型号为YJV428.7/15kV 3*185mm2绝缘标称厚度为4.5mm。ü 计算绝缘后电缆线径。 导体屏蔽后电缆线径：17.80mm 绝缘后电缆线径：17.80+2×4.5=26.80mm u 电缆绝缘屏蔽层设计u 绝缘屏蔽层的作用。作用：ü 在较高电压下，由于运行中电缆弯曲部分

19、表面受到张力作用伸长，若这时存在局部放电则会由于表面弯曲产生微观裂纹导致电树枝引发或表面受局部放电腐蚀引起新的开裂，引发新的树枝。ü 电缆的外屏蔽能有效的防止这类导体电树枝的引发。u 绝缘屏蔽层结构及要求 绝缘屏蔽层结构：采用挤包结构要求: 绝缘屏蔽层应与绝缘同时挤出，其与绝缘层的界面应光滑，不应有尖角、颗粒、烧焦或擦伤的痕迹。u 绝缘屏蔽层材料:因电缆电压等级为8.7/15kV, 同时综合考虑材料热膨胀性,电性能故绝缘屏蔽层采用交联型半导电材料。 u 绝缘屏蔽层设计步骤ü 根据已知条件确定绝缘层采用挤包结构，交联型半导电材料，挤包厚度取0.8mmü 计算绝缘屏蔽

20、后线芯直径， 绝缘后线芯直径：26.80mm 绝缘屏蔽后线芯直径：26.80+2×0.8=28.40mm第三节 电缆金属屏蔽层设计u 金属屏蔽的作用。ü 加强和限制电场在绝缘内的作用，使电场方向沿绝缘半径方向。ü 用于三相四线制系统时可作为中性线，承担不平衡电流。ü 防止电缆轴向表面放电。ü 在正常情况下流过电容电流短路电流的回路。ü 铜带屏蔽电缆有较好优越的防雷特性。u 金属屏蔽层材料及结构特点材料：金属带（退火软铜带），承担较大的短路电流。结构特点：采用一层重叠绕包，左向。u 金属屏蔽层所设计步骤ü 根据已知条件确定金属

21、屏蔽层采用退火软铜带结构，金属带采用一层重叠绕包。重叠率为20，绕包方向左向，金属带厚度为0.10mm，宽度为30mm.ü 计算金属带绕包系数=1.25ü 计算金属屏蔽后直径 金属屏蔽后直径：28.40+3*0.10=28.70mm第四节 电缆成缆绕包设计u 电缆成缆绕包的作用。ü 成缆的作用：使电缆的缆芯圆整，结构稳定。ü 绕包的作用：保护金属屏蔽层（线芯）防止填充物疏松，保证电缆缆芯表面光滑，圆整。u 电缆成缆绕包材料及特点ü 绕包材料：无纺布ü 特点：无纺布是以合成纤维为主体，经粘合剂粘合而成的非织造布。外观要求均匀，无霉点，碣

22、杂质和破洞，幅边无裂口，干燥不潮湿。厚度0.2±0.04mm, 紧度0。25 g/cm³吸水速度0.1mm/minü 填充材料:扇形填充条u 电缆成缆绕包及填充要求ü 绕包要求：紧密圆整，绕包方向为左向，绕包搭盖率不小于15%带宽。ü 填充要求：采用非吸湿性材料，耐热性能与电缆的工作温度相一致且其组成成分与绝缘，护套材料之间不发生有害相互作用。填充要求紧实。u 成缆设计步骤ü 根据已知条件确定绕包采用二层间隙绕包，材料为无纺布，间隙率40%，方向左向，宽度为60mm厚度为0.2mm，成缆采用右向，填充采用外缘填充，材料为扇形填充条。&

23、#252; 计算绕包系数K=1/1+K=11+40=0.714成缆后线芯直径：D=2.154d 其中d=28.70 mmD=2.154*28.70=61.82 mm 绕包后缆芯直径：61.82+4×0.2=62.62 mmü 计算填充系数 填充用量：S=（ /4）*(D2-n*d2) *1.007* 确定成缆系数 K取1.007第五节 电缆隔离套设计u 电缆隔离套的作用在铠装过程中作为衬垫防止线芯被碰撞，在敷设过程中可以抵御外界腐蚀介质的侵入，提高电缆的使用寿命ü 材料：聚氯乙烯ü 材料特点：以聚氯乙烯树脂为基础，再加入各种配合剂的多组份混合材料，它的机

24、械性能优越，断裂伸长率200%，拉伸强度180N/mm2，耐气候老化，并且不延燃，有良好加工性能，工作温度为70,它是一种极性材料，具有较好耐腐蚀性，耐电压和绝缘电阻较高，具有阻燃、耐油、耐候性能。u 电缆隔离套结构及要求ü 隔离套结构：挤包结构ü 结构要求：隔离套应紧贴在缆芯表面光滑圆整，厚度应符合GB/T 12706.2-2008相关规定。u 隔离套设计步骤ü 根据已知条件，GB/T12706.2-2008 确定隔离套采用聚氯乙烯，挤包结构。ü 计算假设直径，确定隔离套标称厚度 导电线芯金属屏蔽后直径：D: 27.70 mm 三芯成缆系数：2.16成

25、缆假设直径：=B*D mm（B-成缆系数、D-金属屏蔽后直径）=2.16*27.70=61.99mm 金属屏蔽层截面积：S=层数*厚度*宽度=1*0.10*30=3 mm2ü 挤塑隔离套后电缆的直径 成缆绕包后直径：+3*0.2=62.59mmü 由GB/T12706-2008中表8确定内衬层近似厚度：1.8mmü 隔离套后假设直径：=62.59+2*1.8=66.19 mm第六节 电缆铠装层设计u 电缆钢丝铠装层的作用：承受机械应力的作用，金属丝主要承受拉力作用，在垂直敷设的竖井中或横跨江河湖海的水中。u 电缆铠装层的材料u 材料：镀锌粗钢丝ü 材料特

26、点：具有较高的抗拉强度，耐磨、耐机械损伤，耐腐蚀性强。u 电缆铠装层结构ü 结构：疏绕结构ü 结构要求：左向单层紧密绞合，所有间隙的总和不得大于一根金属丝的直径，金属丝允许焊接，焊接平整，并作适应的防蚀处理。u 铠装层设计步骤ü 根据已知条件，确定铠装层采用金属丝结构，材料为镀锌粗钢丝，左向单层紧密绞合，所有间隙的总和不得大于一根金属丝的直径。绞入率：绞线中每一节距长度的单线展开校直后的长度减去节距长度之后与节距长度之比。 绞入率公式：K=( L - h ) / h ·100% 式中：L单线一个节距的展开长度；h绞线的节距长度 绞入率随着绞合节径比的减少

27、而增加。 绞入系数 K 值的理论计算： p=h/D h=Mp*D =h2+（D)2(1/2)=（MpD）2+（D）2 (1/2)=D（Mp2+2）(1/2) K=L/h= D（Mp2+2）(1/2)/Mp*D=1+（/Mp）2(1/2) 其中: Mp节距比 h节距 D导体直径 绞入率K取 1.05ü 根据IEC国际电工标准等同采用原则，参考MT818-2009中钢丝直接要求，金属丝标称直径为4.0mm,ü 计算铠装后缆芯假设直径 : D=+2*钢丝直径=66.19+2*4=74.19mmü 计算金属丝的根数 N=(D+d)/d×sin，其中D为隔离套后电

28、缆直径66.19mm，d为金属丝的直径4.0mm，为绕包角度70 。 代入公式N=3.1416*(66.19+4.0)/4.0*sin70 得N=51.82 金属丝的根数取52根。ü 钢丝铠装后采用0.2mm无纺布绕包扎紧，此包带仅为包扎钢丝作用，标准没有具体要求，可根据实际情况调整。包带后外径可以忽略不计。第七节 电缆外护层设计u 电缆外被层作用：保护电缆免受有害介质的损伤，延长电缆使用寿命u 电缆外被层材料及特点：ü 材料：聚氯乙烯ü 材料特点：柔软性好，较高的机械性能，较好的耐化学腐蚀性，耐气候性，不延燃性，熔点低，热工艺性能好。u 电缆外被层结构及要求&#

29、252; 结构：挤包结构。ü 要求：挤出表面光滑圆整，紧密挤包且断面应无正常视力可见砂眼、气泡、夹杂。u 电缆外护层设计步骤ü 根据已知条件，确定外护层采用挤包结构，材料为聚氯乙烯ü 根据假设直径，确定外被层标称厚度：根据公式：T=0.035D(隔离套的假设直径)+1.0 其中：D= 74.19mm 代入公式：T=0.035*74.19+1.0=3.6mmü 计算电缆直径：外护层后电缆直径：=D+2*T=74.19+2*3.6=81.46 mm u 具体结构参数如下图： 电缆结构尺寸表 单位：mm型号YJV42电压等级8.7/15kV导体截面3*185m

30、m2导体单线直径2.56根数37绞合外径16.20导体屏蔽厚度 0.8外径17.80绝缘厚度4.5外径26.80绝缘屏蔽厚度0.8外径28.40金属屏蔽金属带厚度0.1 金属带宽度30外径28.70成缆带厚度0.20带宽度60外径62.62隔离套厚度1.8外径66.19铠装直径4.00根数52外径74.19外护层厚度3.6外径81.39u 电缆结构示意图第二章 电缆结构净重计算u 电缆结构净重计算含义：用来核算电缆材料用量,为计算电缆成本提供依据，为降低材料消耗提供依据。u 电缆结构净重计算使用的公式ü 导体重量 绞合紧压结构W=S×芯数×成缆系数S绞合

31、截面积 材料比重 芯数为3芯 成缆系数为1.007ü 挤包结构W=(D+t)t·D挤包前缆芯直径 t挤包厚度 挤包材料密度ü 绕包结构W=(D+nt)nt·kD绕包前缆芯的直径 n绕包层数 t绕包带厚度K绕包系数绕包材料密度ü 填充结构W=W中+W外=S中·+S外k填充材料密度 k 成缆系数S中中心空隙面积 S外外缘空隙面积ü 金属丝结构W=(/4)*d2*n*r*金属丝密度 r-=绞入率（取1.05） n金属丝的根数 d-单丝直径u 使用材料密度 g/cm3铝：8.89 XLPE：0.94 导体屏蔽：1.1 绝缘屏蔽：1.

32、15 无防布：0.4 PVC：1.4 填充：0.6 铜带：8.89 钢丝：7.8u 电缆结构净重计算（） ü 导电线芯重量 W1= S×芯数×成缆系数 =182.5*8.89*3*1.007 =4901.35kg/Kmü 导体屏蔽重量 W2=（D+t）·t··n·k成 =3.1416（ 16.20+0.8）×0.8×1.1×3×1.007=141.98kg/Kmü 绝缘层重量 W3=（D+t）t··n·K成 =3.1416*（17.80

33、+4.5）*4.5*0.94*3*1.007=895.26kg/Kmü 绝缘屏蔽重量 W4=（D+t）t·n·K成 =3.1416*（26.80+0.8）*0.8*1.15*3*1.007=240.98kg/Kmü 金属屏蔽重量 W5=（D+nt）nt·K··n·K成=3.1416*（28.70+1*0.1）*1*0.1*1.25*8.89*3*1.007=303.00 kg/Kmü 填充重量 W6= （ /4）*(D2-n*d2) *1.007* =(3.1416/4)*(66.222-3*28.702

34、)*1.007*0.6=908.28kg/Kmü 绕包带重量 W7=（D+nt）nt·K·=3.1416*（66.22+2*0.2）*2*0.2*0.714*0.4=23.91kg/Kmü 隔离套重量W8=(D+t)t·=3.1416*（66.22+1.8）*1.8*1.4 =538.50kg/Kmü 铠装层重量W9=(/4)*n*d2*r*=（3.1416/4）*52*(42)*1.05*7.8 =5351.78kg/Kmü 护套重量 W10=(D+t)t·=3.1416*（82.22+3.6）*3.6*1.4=

35、1358.85 kg/Kmü 电缆的净重 W=W1+W2+W3+W4+W5+W6+W7+W8+W9+W10=4901.35+141.98+895.26+240.98+303+908.28+538.50+23.91+5351.28+1358.85=14663.39Kg/Kmu 结构净重一览表：电缆结构净重表 单位：（kg/km）导体重量4901.35导体屏蔽重量141.98绝缘重量895.26绝缘屏蔽重量240.98金属屏蔽重量303.00填充重量908.28绕包带重量23.91隔离套重量538.50铠装层重量5351.28外护套重量1358.85电缆的总重量14663.39第三章 电

36、缆生产工艺设计u 电缆生产工艺流程图铜杆 拉丝 铜单线绞线 导电线芯半导电料 导体屏蔽 挤绝缘XLPE 绝缘层 （三层共挤） 绝缘线芯半导电料 绝缘屏蔽铜带 金属屏蔽 金属屏蔽线芯填充条 成缆绕包无纺布 半成品缆芯PVC 隔离套镀锌粗钢丝 铠装层 护层 PVC 外被层 成品电缆 成品检验 包装入库 第一节 导体生产工艺流程设计u 拉线设备ü 型号规格： LH450-13根据单线的出线直径为2.56mm，选用等径轮多模滑动式拉线机，定速论直径450mm，拉伸道次为13，进线头数为1。ü 设备组成：成圈放线架、主机齿轮箱、拉线鼓轮、线模、定向离合器、操纵机构及冷却润滑

37、系统、连续退火装置、盘式收线装置。ü 拉线机特点：传动系统简单，拉线速度高，易于实现机械化、自动化控制。总加工率较大，生产效率高。线材与鼓轮间有滑动，因此线材与鼓轮都要受到磨损。由于滑动，线张力变动时,能自动调线速，防止断线。拉线过程中对配模要求严格。等径轮拉线机的鼓轮为等直径圆柱体行且呈一字排列，穿模方便，停车后测量各道次直径尺寸容易。u 拉线原材料及性能 圆铜杆，直径8.0mm,ton铜属于重金属，密度为8.89*103Kg/m3,熔点1084。具有紫红的金属光泽。铜属于面心立方晶体结构，晶格常数a=0.36mm，配位数12；原子间距0.255mm,原子半径0.128mm.含铜量

38、99.9% 以上。圆铜杆20直流电阻率不大于0.017241·mm2/m，铜杆应圆整，尺寸均匀，表面不应有裂纹杂质，错圆及其它对使用有害缺陷、无氧化现象，符合挤制要求。u 模具：硬质合金模 特点：耐磨性高，抛光性好，粘附性小，摩擦系数、抗蚀小 要求：模孔区内不允许有裂纹、砂眼存在，模孔内各区的连接部分应成弧形，不得有尖角存在。模孔内的工作区、定径区，在修磨后抛光，其光洁度不低于Ra0.04。润滑区和出口区的光洁度应不低于Ra0.32.模孔内不得有影响使用性能的有害缺陷和可见缺陷。u 拉线配模原则使拉出线材具有要求的尺寸和形状良好表面质量，合格的机械性能。充分利用金属的塑性提高生产率，

39、缩短生产周期。不发生拉断和拉细现象，即保证足够的安全系数。各道延伸系数的分布规律：第一道低些,第二道、第三道延伸系数最高,以后各道逐道递减u 配模设计ü 将直径为8.0mm的圆铜杆拉成直径为2.56 mm的圆铜线，其如下：选取第一道次延伸系数（第一道拉线的延伸系数和平均延伸系数范围在1.21.5）ü 计算平均延伸系数u平均，并确定第一道延伸系数u1，根据单丝直径2.56mm，查裸电线制造教材，确定各道次延伸系数范围1.301.55，选u在1.351.45之间。 u平均=(1.35+1.45)/2=1.40 一般u1u平均 所以选取u1=1.3ü 计算拉伸道次k值u

40、总为每一道延伸系数的乘积u总=d02/dk2 其中d0为铜杆直径 dk为出线口单丝直径代入公式 8.02/2.562=9.77k=lgu总lg u平均 其中为u平均1.40代入公式 lg9.77/lg1.40=7.75依据取k值原则：取计算值打的最小整数，所以k取8ü 确定每一道次延伸系数延伸系数分布规律一般是：第一道低些，这是因为线材的接头强度较低，线材弯曲不直，表面粗糙，粗线不均等因素影响安全系数低。第二、三道延伸系数可取高些，因为金属经第一道拉伸后，各影响安全系数下降的因素大大减少，同时金属的变形硬化程度也很少，这时可从分利用金属的塑性，在以后各道次中，延伸系数逐到递减，因为随

41、变性硬化程度的增加和线径的减小，金属塑性下降，其内部缺陷和外界条件对安全系数的影响逐渐增加u1=1.3 u2=1.44 u3=1.43 u4=1.42 u5=1.40 u6=1.38 u7=1.37 u8=1.36ü 计算dn由dn=dn（从后往前算d7=d8=2.56=3.01mm d6=d7=3.01=3.52mmd5=d6=3.52=4.14mmd4=d5=4.14=4.90mmd3=d4=4.90=5.84mmd2=d3=5.84=6.98mmd1=d2=6.98=7.38mmd0=d1=8.38=8.0mmü 调整dnü 从新计算un由un=dn-1l

42、dn（从前往后算）u1= d0 2d12=9.528.382=1.28u2= d1 2d22=8.3826.982=1.44u3= d22d32=6.9825.842=1.43u4= d42d32=5.8424.902=1.42u5= d4 2d52=4.9024.142=1.40u6= d5 2d62=4.1423.522=1.38u7= d62d72=3.5223.012=1.37 u8= d7 2d82=3.0122.562=1.36ü 列表道次123456780u1.281.441.431.421.401.381.371.36d7.386.985.844.94.143.523

43、.012.568.0u 拉线用润滑剂ü 成分：采用乳液润滑剂，成分是肥皂+植物油+水，优点是经济，使用方便，冷却性能好。工作温度应控制在45±10，不得超过70。ü 作用：拉伸时，减少能量和加工道数，延长模具和设备的使用寿命，具有减少线材与模孔摩擦力的作用还有冷却、清洗作用u 拉线工艺技术要求ü 铜线表面应光洁，无严重氧化不得有油污、毛刺、机械损伤、腐蚀斑点等与良好工业产品不相称的任何缺陷，尺寸均匀。ü 收线时张力要稳定，排线整齐，最外一层线距盘边保持适当距离。第二节 绞线工艺设计u 绞合选用：ü 设备：JK 500/6+12+18.

44、设备为框形笼绞机，放线盘规格为500mm，三段绞笼分别放置6个、12个、18个放线盘。ü 设备特点：由3个框形架组成，放线盘集中布置在框形架。可完成两层线绞合。绞笼的旋向可调整，绞笼较轻，转动惯量小，转速较高。无退扭机构。有利于实现上、下线盘的机械化和自动化。u 绞线工艺配模设计ü 绞线结构：1+6+12+18，绞线时分四层绞合，要求表面光滑。ü 模具：采用并线模和拉拨模，并线模材料为硬杂木，拉拨模为硬质合金模。 特点：紧压出的线芯质量好，表面光滑度高，偏差较小，一般在0.03mm以下，操作方便，无需生产工人经常调整尺寸。紧压系数可达到0.90.93，对于改善电场

45、分布起良好作用。u 绞合工艺参数导电线芯为1+6+12+18的绞合结构 M=D0+Zn+0.5 H=(D-0.2)/2R=M/2 其中：M:横压辊孔型宽度 H:一个压辊的孔型的高度 R:横压辊孔型曲率半径 D:紧压后绞线外径 D=16.20mmD0:紧压前的绞线外径 D0=7d=7*2.56=17.92mm :最外层的单线正偏差 =1%×2.56=0.0256mm Zn：最外层根数 Zn=18代入公式: H=(16.20-0.2)/2=8.0 M=17.92+18*0.0256+0.5=18.88mm. R=18.88/2=9.44mmu 绞线工艺要求ü 相邻两层绞向应相反

46、，绞线最外层为左向。ü 根据电线电缆手册及GB/T3956-2008可知各层节距的实测值与工艺文件规定的差值不得大于10mm。三层节距比小于20，二层节距30 一层层节距比小于40。由此：h=m*D 其中D=nd(n:绞和系数)；d:绞线外径) 所以;一层节距; h1=20*(3*2.56)=154mm h2=30*(5*2.56)=256 h3=40*(7*2.56)=700mmü 导体表面不允许有毛刺进翘跳线，松动及中间鼓凸缺陷，排线要平整，不允许有倒压现象，导体中不允许有水份、油污。单线表面允许有少量的氧化。ü 导体中内单线可接头,牢固光滑，焊接处的直径差应

47、不大于0.02d，相邻两个接头之间的距离应大于300mm，绞合导体不允许整根焊接。ü 导体用收线盘要求制造6kV以上的电缆的导体收线盘应有遮盖层，以防止水分直接滴在导体上。第三节 绝缘线芯挤塑工艺设计u 设备的选用及特点ü 设备：选用三层共挤的交联生产线：65+90+150 ü 特点：三台挤出机共用一套模具，内屏蔽不易擦伤。导体可以预热，生产效率高，不易偏芯。ü 材料：绝缘料：8.7/15KV专用交联聚乙烯 内外屏蔽料：交联型半导电屏蔽材料u 温度控制 温度控制及塑料种类加料段压缩段均化段机头模套交联聚乙烯70-105110-120115-125115-

48、125115-125内屏蔽80-90100-110110-120110-120110-120外屏蔽60-8095-105110-115110-120110-120ü 说明： 各挤出机温度应依据所使用的电缆料性能，在给定的温度范围内进行调整，以熔融和挤出机驱动电动机，电流稳定和挤出质量佳为目的。ü 水加热单元的温度设定一般不超过130，以保证机头温度为原则，温度较高，容易胶料焦烧易产生气孔、气泡、气眼，定型不好，还容易挤出压力波动，产品外径不均匀，挤出量不稳定，温度较低，产品有树脂疙瘩，未塑化的小颗粒，特别是合胶缝不好，不但影响产品质量，还容易造成脱节、裂缝、断胶等现象。&#

49、252; 交联管温度加热区1234567温度380410380400360380350380330360300330260300说明：交联管温度依据线速度、规格、电压及线芯的材料在规定的范围调整，以保证交联管合格。u 交联方法选择及特点ü 交联方法：过氧化物干式交联ü 特点：工艺简单，操作安全，交联度高达70-90，适合各种电压等级和各种截面的交联聚乙烯绝缘电力电缆生产，交联聚乙烯中含水量仅为0.018.u 配模设计ü 选用挤压式模具 优点：挤压式模具是平嘴模芯与模套相配合，使挤出胶层致密性好，胶层与线芯紧密结合，产品表面光滑，质量可靠。ü 配模公式 模

50、芯 D1=d+间隙(1.0) D1= D1+21 D1= D1+22 模套 D2= D1+2其中： d：绞线外径 16.20mm 1：导体屏蔽厚度0.8mm2：绝缘厚度 4.5mm ：绝缘屏蔽厚度 0.8mm代入公式：D1=16.20+0.8=17.00mm D1= D1+21=17.00+2*0.8=18.60mm D1= D1+22=18.60+ 2*4.5=27.60mm D2 = D1+2=27.60+2*0.8=29.20mm其中： d：生产前半成品最大直径 16.20mm 1：导体屏蔽厚度 0.8mm2：绝缘厚度 4.8mm ：绝缘屏蔽厚度 0.8mmD1模芯出线口内径mm D2模

51、套出线口内径mmu 绝缘技术工艺要求ü 绝缘材料要求：符合高绝缘材料要求、性能足够机械强度，优良的物理性能、化学稳定性能，良好的加工工艺性能。ü 绝缘线芯表面质量好要求：表面应光滑、平整，无疙瘩或塌坑。绝缘层横断面上应没有肉眼可见的气孔、气泡、夹杂和砂眼。塑料绝缘不应有塑化不均匀和烧焦等现象，绝缘线芯在挤制时两端不得进水，以免影响电气性能，绝缘线芯的识别。标志应首尾一致，线芯不得有连续的竹节、波浪及偏芯。ü 电缆平均厚度应不小于规定标称值，绝缘最薄点厚度应不小于3.95mm。ü 绝缘挤出后需要测试线芯，做耐压测试、热延伸试验。（绝缘线芯检测要求：对绝缘层

52、进行热延伸实验，考核其交联度，试样放入200±3老化箱内15分钟后，其延伸率E175去除负荷，原温度保持5分钟后，冷却至室温，其延长率S15.）ü 收线要平整且不能太满，避免擦伤绝缘线芯。ü 绝缘线芯的识别应符合GB/T6995.5电力电缆识别标志规定：在刮胶带、隔离带、绝缘带或标志上不超过200mm。三芯电缆：红、黄、绿。u 对内外半导电屏蔽层要求ü 导体屏蔽 均匀连续包覆在线芯上，不允许有尖角、裂纹、无发毛、颗粒及明显凸纹。ü 绝缘屏蔽 应均匀，表面光滑无发毛、尖角、焦烧等现象。第四节 金属屏蔽工艺设计u 设备:金属屏蔽工艺采用包带机，绕包

53、头形式为同心式。其特点是：绕包盘与电缆同一轴心，此绕包头的转速可达6001000r/min，绕包质量一般缺点是不能随时更换带盘。u 金属屏蔽材料采用退火软铜带（有优越的防雷特性）铜带厚度参考 GB/T12706.2-2008中10.2.3摘要，要求表面光滑清洁，不允许有分层裂纹、起皮、起刺、气泡、压折、夹杂和绿绣。u 金属屏蔽工艺相关参数u 故由标准拟定采用铜带 1*0.1*30mm u 金属屏蔽工艺技术要求ü 屏蔽用铜带表面无氧化、碰伤，绕包要平整紧密，接头处应焊接牢固不允许挂接，并将表面处理干净。ü 用软铜带重叠绕包，一层重叠，重叠率平均值20%，左向绕包，搭盖均匀。&

54、#252; 标识长度续入红、黄、绿标识带。第五节 成缆工艺设计u 设备ü 成缆设备：选用CPD-2500型成缆机ü 材料： 45钢。特点：使用范围广，生产效率高，能够生产大长度电缆，并且自动化程度高，使用安全可靠，操作简单，收线盘旋转收线同时完成绞合收线双重运动，放线架与履带牵引，收线既可同步转动也可单独静止，可满足退扭。u 模具及材料ü 模具：并线模，压模，包带模u 成缆工艺相关参数计算ü b=(D+t)·K·Sin 推出 =k 其中：绕包角 b：带宽 60mm D：包带前外径 62.62 mm t：带厚 0.2mm K：绕包系数 0.714mm代入公式：=arcsin 60/【3.1416*（62.62+0.2）*0.714】=41.3ü