煤矿用低烟无卤梭车电缆的研制

李万松

(安徽凌宇电缆科技有限公司，安徽 无为238371)

0 引言

随着我国科学技术的不断发展，煤炭由原来的人工开采变为用现代化的联合采煤机组来开采，联合采煤机组包括采煤机、梭车和输送机。采煤机采下的煤由梭车运到皮带输送机上，梭车在工作过程中是来回移动的，而电缆是通过梭车上的滚筒自动收放的，会发生严重的弯曲和拖拉，同时还受到跌落的煤块和石块的冲击，很容易使电缆导体断裂和护套破损，从而发生短路，若遇到瓦斯将会产生爆炸。在遇到火灾时电缆燃烧又会产生大量的有毒气体，使人的生命安全受到很大威胁。

1 技术要求与结构设计

公司组织技术人员专赴煤矿实地考察，发现梭车电缆的使用环境恶劣，要求梭车电缆具有耐磨、抗拉、抗扭、抗弯曲、抗静电、抗干扰、低烟无卤等性能。

目前，国内尚无梭车电缆的国家标准及行业标准。我们根据使用环境和用户的要求，参照MT 818—2009煤矿用电缆标准和TICW/06—2009计算机与仪表电缆技术规范，并结合使用特点对结构加以改进，以提高部分性能，设计了煤矿梭车用橡套软电缆。图1为MDSCPTJB－0.66/1.14和MDSCPTJB－1.9/3.3的电缆结构图。

(1)监视线芯和地线芯。导体采用高强度纺纶丝纤维经股绞构成导体的抗拉丝。采用六类镀锡软铜线分层缠绕在高强度、高弯曲性能的抗拉丝上，每层的缠绕方向相反，最外层的缠绕方向为左向，构成监视线芯导体。这种结构形式节距很小，导体单丝展开后其长度是原长度的1.3～1.5倍，电缆在弯曲和拖拉时，导体犹如一根弹簧，大部分的作用力都集中在抗拉丝上，从而有效地避免了电缆导体被拉断和弯断。监视线芯挤包绝缘后编织一层金属屏蔽层，这样就能有效地避免外界电源信号对监视回路的干扰。

地线芯导体同样采用六类镀锡软铜线分层缠绕在抗拉丝上，地线芯导体无绝缘层，提高了电缆的抗静电能力。

图1 MDSCPTJB－0.66/1.14和MDSCPTJB－1.9/3.3电缆的结构图

(2)动力线芯。为保证梭车电缆有较好的柔软性，动力线芯导体采用六类导体结构。多股镀锡软铜线股绞后复绞，导体股绞节径比控制在12倍以下，复绞的节径比控制在10倍以下，并且为股绞和复绞方向相同的同心式正规绞合，外层绞合方向为左向。此种绞合方式中每一根股线的位置均轮流在绞线上部的伸长区和绞线下部的压缩区，当绞线弯曲时导体不会发生变形断裂，使其柔软性和延展性更好。为了改善导体表面的电场分布、均化电场和消除导体与绝缘层之间气隙，同时防止导体绞合过程中的毛刺等尖端突起刺入绝缘层，先绕包一层半导电带后挤包绝缘形成绝缘线芯，然后编织一层金属屏蔽层，避免对外界的干扰。

(3)缆芯。三根动力线芯、一根监视线芯和两根地线芯，三大三小绞合成缆芯，绞向为右向，缆芯外绕包一层半导电带。动力线芯用金属和纤维编织屏蔽，而地线芯没有绝缘，在成缆缆芯外绕包半导电带也就增大了动力线芯屏蔽和地线芯的接触面，这样在电缆绝缘任何一处受到损伤时整个设备都会立即断电，井下不会因电缆故障而发生危险。

(4)加强层和护套。电缆的加强层采用芳纶丝编织在内、外护套之间，且内外护套要紧密结合。内、外护套采用耐油、耐热、耐腐蚀、耐磨的以三元乙丙胶为基料的低烟无卤阻燃橡皮挤包，使电缆的抗扭转和抗弯曲性能有了很大提高，同时在电缆遇火灾时无有毒气体放出。

2 材料的选用

(1)为保证梭车电缆具有较好的柔软性，导体采用符合GB/T 3953标准规定的电工圆铜线，结构符合GB/T 3956标准规定的六类导体。

(2)监视线芯绝缘和动力线芯绝缘采用以三元乙丙胶为基料的绝缘橡皮，性能符合GB 7594.8—1987标准的规定，抗张强度不小于6.5 MPa。

(3)内护套和外护套采用具有良好机械物理性能的耐油、耐热、耐腐蚀、耐磨的以三元乙丙胶为基料的低烟无卤阻燃橡皮，性能符合GB 7594.7—1987标准的规定，且抗拉强度不小于15.0 MPa，抗撕不小于5.0 N/mm。

(4)编织加强层采用高强度的纺纶丝纤维。

3 试制工艺

下面以MDSCPTJB－0.66/1.14 kV 3×25+2×6/2+1×2.5低烟无卤梭车电缆为例说明试制过程，电缆结构如图1所示。

(1)监视线芯和地线芯。导体采用了高强度纺纶丝纤维经400型束线机股绞构成导体的抗拉丝。采用六类镀锡软铜线，用500型缠绕机分层缠绕，每层缠绕方向相反，最外层的缠绕方向为左向，用 65挤橡机挤包绝缘层，用16锭编织机编织金属屏蔽层。同样采用六类镀锡软铜线用500型缠绕机分层缠绕在抗拉丝上构成地线芯导体，地线芯导体无绝缘层。

(2)动力线芯。采用多股镀锡软铜线用500型束绞机股绞和500型笼绞机复绞，并且为股绞和复绞方向相同的同心式正规绞合，绞合方向为左向，同时绕包一层半导电带后采用 90挤橡机挤包绝缘形成动力线芯，动力线芯用24锭编织机编织金属和纤维屏蔽层。

(3)缆芯。三根动力线芯、一根监视线芯和两根无绝缘层的地线芯，三大三小采用1+6/1250成缆机绞合成缆芯，同时绕包一层半导电带。

(4)加强层和护套。使用 120挤橡机挤包内护套后采用36锭编织机编织加强层，再用 120挤橡机挤包外护套。

在挤包电缆外护套时要注意:因为电缆内外护套之间有加强层，挤包外护套时要防止产生气泡、爆裂，生产时设备要选用有水汽平衡的连续硫化生产线，蒸汽压力控制在0.6 MPa左右，出线速度控制在2 m左右，电缆出冷却管后能够充分冷却，使内外温度达到平衡就不至于产生气泡、爆裂。

4 性能测试

我们对低烟无卤梭车电缆做了主要性能测试，试验结果见表1。从试验结果可知本产品完全满足 梭车工作环境的要求。

表1 低烟无卤梭车电缆的主要性能

5 结束语

由于对MDSCPTJB型梭车电缆结构进行了优化，因此提高了电缆的抗静电和抗干扰能力以及抗弯曲性能，电缆受到损伤时整个设备会立即断电;同时选用了具有良好机械物理性能的耐油、耐热、耐腐蚀、耐磨的以三元乙丙胶为基料的低烟无卤阻燃橡皮为护套材料，在电缆燃烧时不产生有毒气体，使人的生命安全有了保障，而且使用寿命长。该型号电缆完全可以替代进口产品。

［1］MT 818—2009煤矿用阻燃电缆［S］.

［2］GB/T 3956—2008电缆的导体［S］.

［3］GB 7594—1987电线电缆橡皮绝缘和橡皮护套［S］.

［4］TICW/06—2009计算机与仪表电缆［S］.