环保电缆特性及全冷缩附件缺陷改进措施

方 菊，姚 光

（长园电力技术有限公司，广东 珠海 519085）

在市场需求不断增长的背景下，不同层面对于环保电线电缆的重视与投入也不断加大。目前，环保型电线电缆、全冷缩型电缆附件已经成为电线电缆行业的发展趋势，国内的环保型电缆及其电缆附件的设计研发也有较大进展。但是，由于人才与技术因素等短缺，国内环保电线电缆及其附件质量仍与国外先进水平存在较大差距。本文以环保电缆和全冷缩电缆附件为对象，展开相关研究。

1 环保型电线电缆特性

1.1 高阻燃性

目前，从绿色环保方面考虑，建筑使用的电线电缆需要做到不易自燃，其附件也需要具有一定阻燃性，可以有效防止火势的蔓延，最大程度上减小燃烧和灾害事故造成的危害。

1.2 无卤素与低毒素

现今的环保电线电缆采用的材料均具有绿色绝缘性能，电线电缆的护套使用了氧气阻隔性新材料。这样不仅保证了电线的电气传输属性及机械性能，也使得产品本身不再因含有卤素而在燃烧中产生有害物质。同时，其不含铅、镉等重金属元素，绝缘和护套也可以有效阻止其进入水体而造成污染。此外，一般的前期毒性试验很大程度上确保了电线电缆使用的安全性。

1.3 不产生无腐蚀性气体

电线电缆的涂层采用新型环保材料，这样就可以在使用过程中和燃烧时产生很少的酸性气体，保护相关工作人员与设备，防止仪器损坏，具有更环保的特点。环保型电线电缆在燃烧过程中只有少量烟雾散发，对于相关人员的疏散及灭火工作帮助巨大。

1.4 防水，防紫外线

环保型电线电缆微观分子结构比较特殊，这决定了其具有超低的吸水率。电线电缆的外部涂有紫外线吸收剂，其防紫外线功能显著。一家日本公司提出“绿线”环保型电缆标准后，英国、德国等发达国家相继研发了环保电线电缆，随着技术进步，环保型电线电缆逐渐拓展到发展中国家[1]。

2 冷热缩电缆附件异同分析

2.1 冷缩施工

人为因素对于冷缩电缆附件影响较小，具体施工时，只需要将塑料线芯拔掉，即可以实现附件的自动收缩。值得一提的是，没有了人为因素的干扰，可以使绝缘管均匀收缩，使得施工质量得到可靠保证。依据固定程序，冷缩收缩一般按照一端向另一端进行收缩，这是一个不可逆的过程，确保收缩过程不会产生过多的气泡。

2.2 热缩施工

施工技术影响热缩过程，因为不均匀的加热会致使绝缘管不均匀地收缩，导致薄厚差异明显，有时部分没有完全收缩，这样就可能使得较薄区域出现击穿事故。在热缩加热中，经常会出现因没有很好掌握加热尺度而导致绝缘管被烧焦的情况发生，进而导致绝缘管的绝缘性能大幅度降低。与冷缩不一样的是，热缩加热的程序能够由一端向另一端，同时也能够从中间开始，向两端进行加热，这样极易引发收缩过程产生气泡。在一些严禁明火的地方，如石化、化工等场地，热缩施工无疑增加了安全风险，极可能导致事故发生。

由于电缆的热胀冷缩特点，冷缩电缆附件能够与电缆基本保持一致的膨胀与收缩尺度。热缩电缆附件却不具备上述特征，较长时间的使用会致使电缆与其附件之间的间隙扩大，从而引发电力事故[2]。

3 冷缩电缆附件性能

3.1 冷缩电缆附件密封效果好

本质上讲，全冷缩电缆附件，即人们常说的弹性电缆附件，就是利用硅橡胶自身的弹性原理，然后在工厂进行初步的加工。施工时在现场添加到指定位置，抽掉支撑条就可以实现自然收缩。这个全冷缩附件拥有良好的弹性特征，能够适应多变的外界环境影响，及时填充电缆与绝缘之间的空隙，避免击穿事故发生。因此，在昼夜温差较大、气候恶劣的环境中，全冷缩的附件是最佳的选择之一。

3.2 冷缩电缆附件绝缘强度高，局放性能好

液体硅橡胶是全冷缩附件的主要原料，它的介电强度一般大于23 kV/mm。而热缩附件多为复合材料混合制作而成，经过后期加工才具有热收缩效能，它的介电强度介于1.8～2.0 kV/mm。

冷缩硅橡胶材料的弹性特征优异，加上合理的设计，如此强劲的回弹力使得其不仅拥有较强的抱紧力，也保证了冷缩电缆附件可以紧紧抱着电缆，防止水和潮气的侵入，内爬电距离也得到安全保证。基于液体硅橡胶所拥有的优异绝缘和弹性性能，其局放性能往往强于热缩附件。

3.3 冷缩电缆附件电场控制均匀且稳定性好

几何结构法是冷缩电缆附件电场处理的常用方法，采用应力锥致使电场分布发生改变，通常采用适合的几何形状与精度高的角度来实现[3]。此方法易于控制与检验，在工厂环境中便可以轻松实现。

4 全冷缩电缆附件的缺陷与改进

4.1 缺陷分析

目前，与热缩电缆附件相比，市场上流通的全冷缩电缆附件在产品结构仍存在一些缺点，主要表现为产品管壁厚度处于台阶处陡变，会导致其扩张背景下受剪切力作用而引起撕裂与损伤[4]。

在制造冷缩型电缆附件等相关产品时，需要使用金属材质的扩张锥杆对其作业，而金属扩张杆本身外表的锈蚀会很容易划伤产品内部。当终端产品上端口完成注塑后，进行扩张工序以及后续的安装工序过程，就会常出现端头处的开裂危险。

4.2 改进措施

4.2.1 优化产品结构设计，改进加工技术路线

例如，在进行l kV全冷缩电缆终端的四指套与绝缘管图纸设计时，需要依据图纸增加1 kV的四指套与绝缘管模具。基于开发成本的考虑，首先对全冷缩附件的四指套模具与绝缘管模具进行加工试验，生产初步的附件产品，然后按照公司的产品检验与试验标准对其进行检测，检验各项指标达到合格标准后，再逐步逐个对其他型号的模具进行加工，同时完成跟踪评价与改进。

按照以上方法，依据设计生产1 kV的四指套与绝缘管模具，然后进行试模生产、评价与改进，最后进行验收。而后就是对扩张设备完成改造，生产l kV的四指套扩张爪与配套的定径套绝缘管。最终完成l kV的多芯全冷缩电缆终端产品的制作，同步完成相应的改进。生产完成后，对产品的机械性能、电气性能及使用性能进行测试。完成产品说明书等技术资料的编制，同时完成安装操作试验过程。

4.2.2 改进电缆附件安装工艺——以电缆附件的四指套安装为例

除了上述缺陷外，在安装全冷缩电缆附件时，操作失误会导致一些缺陷出现。因此，人们不仅要对产品进行机械、电气以及使用性能方面的检测，也要对产品外观进行严格检查。同时，人们要及时改进电缆附件的安装工艺，有效避免产品在结构上存在的缺陷。下面以电缆附件的四指套安装为例，分析其具体的安装程序[5]。

（1）剥切电线电缆的内护层和护套层。将电缆的一端做必要的清洁，同时需要校直处理，以电缆端部开始量取长度为500 mm，剥切掉护套层。只需要保存钢铠约30 mm，然后使用绑扎线进行处理，剩余部分剥切去掉处理，内护层只需保存10 mm，剩余部分采取剥切。

（2）固定地线。其间多数使用纱布带打磨钢铠，可以有效清除钢铠上遗留的防锈漆及铁锈等，随后将打磨部位充分清洗干净，在钢铠上采用恒力弹簧将地线固定起来。需要注意的是，为确保地线保持牢固可靠状态，地线的端头位置得预留约20 mm的长度，这样就可以使恒力弹簧方便地扣于第2层。

（3）对绝缘层进行剥切。其间，电缆的每个相线绝缘层都需要剥切，从电缆其中的一端开始量取剥切长度。

（4）绝缘层进行清理。这时，需要使用清洗剂对电缆的相线绝缘体外表面进行彻底清洗。

（5）填充胶的包绕。这个过程一般会从根部将电缆芯线逐一分开，然后在护套层、钢铠及内护层内进行包绕填充胶。通常从护套层的一端开始，逐渐向下半搭接拉伸绕包大于2层的填充胶，填充胶长度不小于50 mm。需要注意的是，填充胶的标准一般以冷缩指套能够轻松套入为好，可以全部覆盖为最佳，而后再进行一层PVC胶带绕包程序。

（6）冷缩指套装配。其间，前期已经分开的电缆芯线逐个套入指套，而后将指套推入芯线根部位置，这候需要先将指端的支撑条抽出，使得指端发生收缩，而后将尾端支撑条抽出，使得尾端收缩。同时，人们需要做好以下准备工作：为便于附件的安装，在指套完全套入电缆之前，需要把指端部位的支撑条稍微抽出一些，抽出的距离以支撑条的端头与指根对齐为标准；需要对电缆端头使用PVC胶带进行包绕，避免安装中对指套产生划伤。

（7）绝缘管的收缩。在指套指端的根部依次套入冷缩直管，而后拉出支撑条，绝缘管开始收缩固定。

（8）端子的压接。将相线端头的PVC胶带去掉，金属材质的端子套入，然后进行固定压接，使用锉刀等工具将金属端子的尖角及毛刺去除掉，金属碎削也得使用相应材料清理干净。

（9）防水相色带。防水相色带主要置于金属端子和绝缘管间，采用半搭接拉伸的方法，缠绕2层硅橡胶防水相色带，防水相色带分别搭接于金属端子和绝缘管各15 mm。

5 结语

环保型电线电缆具有不含有卤素、不含铅和镉等重金属、产生的有害气体少、发烟量小等特性，同时可以再生利用，不对环境产生危害，使用过程不改变产品的物理性能和使用特性。人们需要从结构、生产和安装等三方面的工艺考虑，不断提升全冷缩电缆附件产品的质量和使用性能，同时应进一步对电缆附件材料进行研究，提高其环保性能。

1 于莲芝，徐 操.改进电缆附件设计的实验应力分析法[J].仪器仪表学报，2003，（2）：3-4.

2 贾宝璟，金海峰.浅谈冷缩电缆附件防水防火的问题[J].大科技，2015，（18）：39-40.

3 张 健.中压冷缩电缆附件的技术与性能分析[J].广东电力，2007，20（7）：16-18.

4 史宏杰.全冷缩型电力电缆附件[J].电力系统装备，2003，（1）：55.

5 李仁飞.两种电缆附件的技术和安全性比较[J].山东电力技术，2004，（3）：78-79.