CN101286631A - 环保清洁型预制分支电缆及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保清洁型预制分支电缆及制作方法，其特征在于电缆导体外挤包绝缘层，绝缘层外绕包缆芯绕包层，缆芯绕包层外挤包护套，构成主电缆；分支线的结构与主电缆结构相同，主电缆与分支电缆通过分支连接件连接固定，分支连接件外进行分支接头绕包，分支接头绕包外注塑分支连接体。制作方法包括拉丝、绞制紧压、绕包、外护套、压缩连接、分支接头绕包以及注塑成型工艺过程。所提供的预制分支电缆具有环保特性，可作为配电干线方式应用于城市高层建筑以及低压配电系统，具有很大的发展空间。

Description

环保清洁型预制分支电缆及制作方法

技术领域

本发明涉及一种环保清洁型预制分支电缆及制作方法，属于电力电缆范畴。

背景技术

预制分支电缆作为配电干线方式应用于城市高层建筑上，并能使低压配电系统更可靠、更经济，已获得广泛应用。近年来，随着现代科技的发展和人们生活水平的提高，以及工业和商业建筑物结构的日益复杂化，使得人们对预制分支电缆产品的环保性和安全性越来越关注重视，环保清洁型预制分支电缆应运而生并呈现出很大的发展空间。

预制分支电缆在结构上主要由主电缆、分支线和分支连接体设计制造而成。目前市场上的普通型预制分支电缆的主电缆和分支线常用交联聚乙烯、聚氯乙烯及阻燃聚氯乙烯材料作为电缆绝缘或护套材料，分支连接体采用的是注塑级聚氯乙烯绝缘材料模塑成型。即使是用在重要场合所谓等级高的预制分支电缆，只是主电缆和分支线以无卤低烟阻燃聚烯烃材料作为电缆绝缘或护套材料，分支连接体仍采用注塑级聚氯乙烯绝缘材料模塑成型。当前国内外的专业标准对使用注塑机模塑工艺(简称注塑工艺)制作分支连接体的注塑材料也只有一种即为聚氯乙烯注塑材料。虽然注塑工艺是成熟的工艺，但是聚氯乙烯并非是唯一的注塑材料，随着预制分支电缆品种的多样化发展，对分支连接体绝缘材料的性能、等级和注塑加工等方面提出了新的课题和更高的要求。

对于普通型预制分支电缆像聚氯乙烯模塑结构比较密实而且熔合性能好，能形成良好的气密性和防水性。但等级稍高的预制分支电缆，主电缆和分支线是以阻燃聚烯烃材料作为电缆的绝缘或护套材料，分支连接体如果采用聚氯乙烯注塑材料，它与主电缆及分支线的护套材料不能粘接在一起，因为只有同类型的基材才有较好的相容性。环保清洁型预制分支电缆的主电缆和分支线是以热塑性或辐照交联型无卤低烟阻燃聚烯烃材料作为电缆的绝缘或护套材料，分支连接体从性能、等级、品种上应该采用阻燃聚烯烃类材料注塑成型。

众所周知，普通的阻燃聚烯烃电缆材料含有大量的阻燃填充剂，加工过程中具有粘度大、摩擦生热大、流动性差，不易于加工生产等缺点。值得注意的是分支连接体所用注塑材料并不是简单的更换电缆材料，有关数据显示，数千克注塑材料一次注塑成型仅需十几秒种，射胶压力达到几十兆帕，短时间里形成的巨大射胶压力，普通聚烯烃类材料高聚物早已断键、阻燃剂早已过热分解。

普通型预制分支电缆是相当严重的污染源，其在制造、使用及废弃处理时会产生大量的二恶英、卤素、铅等公害。而环保清洁型预制分支电缆，不但原辅材料采用的均为环保清洁型材料，而且分支连接体采用的注塑材料还具有密度低于一般聚烯烃材料，流动性好，易于加工生产等优点。因此环保清洁型预制分支电缆性能上具有以下显著特点：1)、不含卤素，不产生有害气体及腐蚀性气体；2)、燃烧时产生的各种气体的浓度及发烟量低；3)、具有较高的阻燃性能；4)、不含铅等重金属，不污染环境；5)、密度低，流动性好易于加工；6)、具有较好的气密性和防水性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保清洁型预制分支电缆及制作方法。

本发明提供的环保清洁型预制分支电缆特征在于，不但主电缆和分支线的绝缘、包带、外护套均采用是无卤低烟、低毒低腐蚀的阻燃材料，而且分支连接体注塑材料采用了注塑级环保清洁型材料，该电缆材料以聚烯烃为基材，采用无卤阻燃技术，其聚合物体系及材料中所有部分均不含氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)等卤素，不含铬(Cr)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)等重金属，较好地实现了预制分支电缆的环保性能，较好地实现了基材的相容性。同时在对分支接头内部绕包材料的选用上，选择的绝缘绕包材料、防水绕包材料和覆盖保护材料，不但电气绝缘性能和防水性能优异，而且材料洁净，无污染，较好地实现了分支连接体的气密性和防水性能，较好地实现了生产现场的环境清洁及分支连接体无污染的清洁要求。

本发明提供的预制分支电缆的结构特征在于电缆导体外挤包绝缘层，绝缘层外绕包缆芯绕包层，缆芯绕包层外挤包护套，构成主电缆；分支线的结构与主电缆结构相同，主电缆与分支电缆通过分支连接件连接固定，分支连接件外进行分支接头绕包，分支接头绕包外注塑分支连接体。

本发明提供的环保清洁型预制分支电缆结构的设计包括：

①电缆导体采用符合GB/T 3956规定的1类或2类紧压导体；

②绝缘层采用硅烷交联料经挤塑后交联而成，绝缘材料为环保材料，不但保证较好的绝缘电阻和电气安全性能，同时具有机械物理性能好，耐热老化性好，使用寿命长的特点；

③缆芯绕包层外绕包两层阻燃无卤包带，绕包材料为环保材料，可形成新型隔氧层实现电缆结构阻燃与环保性能；

④主电缆和分支线的外护套均采用热塑性或辐照交联型无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料，该材料具有无卤、低烟、阻燃、低毒、低腐蚀等特点，性能指标符合环保电缆的要求；

⑤压缩连接采用合适材质的分支连接件C型夹，压缩连接后的C型夹无龟裂、毛刺和其它伤痕；

⑥分支接头采用合适的绝缘材料、防水材料及覆盖保护材料阻燃无卤带等包覆于电缆线芯上，所有的绕包材料不但电气绝缘性能和防水性能优异，而且材料洁净，无污染。加工方式先进、清洁；

⑦注塑成型采用注塑级环保清洁型电缆材料，该材料不但具有密度低、流动性好可注塑加工特性，而且其PH值、导电率、透光度、烟密度、毒性气体释放量均符合环保性能要求。使用的电缆材料的断裂伸长率不小于400％的聚烯烃材料。

本发明提供的环保清洁型预制分支电缆的制作工艺如图2所示。

本发明依现有电缆制作方法进行了改进，包括1)、合理的注塑工艺，并对注塑模具、镶块进行精密化设计，保证流道通畅，压力均衡。由于分支连接体受注塑机容量及模具大小的限制，主电缆连接处的长度不宜太长。而要在较短的长度内做好导体的压接及各个线芯的可靠绝缘，必须合理地分布各个线芯开剥点的位置，还要保证各个线芯开剥点有一定的距离。针对不同规格型号电缆(主要指主电缆)需要的模腔参数及注塑流道尺寸，对注塑模具进行了精密化设计。同时根据主电缆及分支线的外径，选用相适应的镶块，以模孔与电缆间无明显空隙为适宜，防止注塑料泄漏并均衡注塑压力。合理调整射胶压力、射胶量及射胶速度。针对标称截面大小不同的主电缆和分支线，选择不同的注塑压力和射胶量，达到既能使注塑材料与主电缆、分支线的护套紧密接触，又不损伤其护套的目的；2)、对注塑设备进行改造，采用安装冷却水塔、风冷却装置等多重冷却方式。并在模头部位增加PID感温系统。保证控温良好，注塑出的分支连接体表面稳定；3)、普通阻燃聚烯烃材料的断裂伸长率在150～250％之间，针对环保清洁型预制分支电缆要求，使用的阻燃聚烯烃材料的断裂伸长率不小于400％。具体地说：

①分支接头绕包绝缘、绕包防水处理技术：

绕包时应进行必要的绝缘及防水处理。绝缘处理：首先绕包热熔胶带，再绕包热缩绝缘带，绕包重叠率控制在50％，在包好绝缘后用烘枪加热使其收缩成型。防水处理：自粘性橡胶带、阻水带绕包在热缩绝缘带上，绕包重叠率控制在50％，覆盖保护材料阻燃无卤带绕包在防水带上，绕包重叠率控制在50％。

②注塑成型技术

注塑前分支接头与注塑模具保持10mm以上的间隙，以避免分支连接体偏芯。合理调整注塑机的射胶压力、射胶量及射胶速度，控制注塑成型的质量。注塑好的分支连接体在模具内保温2～10min出模，保证连接体不变形。注塑时采用注塑级环保清洁型电缆材料。分支连结体绝缘的任一点厚度不小于主电缆绝缘与护套厚度之和。

③工装模具设计技术

根据不同型号不同规格电缆需要的模腔参数及注塑流道尺寸，对注塑模具、镶块进行精密化设计，控制模腔尺寸及注塑流道尺寸，保证流道通畅，压力均衡。根据紧压程度对压缩模具进行精密化设计，保证压缩连接的机械应力和表面圆整性。

由本发明提供的环保清洁型预制分支电缆的性能技术指标：

(1)材料不含氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)等卤素；不含铬(Cr)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)、锑(Sb)、砷(As)、钡(Ba)、硒(Se)八种重金属；

(2)燃烧时产生的各种气体的浓度及发烟量(ppm)：HCl为0、CO为30、NO₂为0.061、SO₂为0.012；

(3)PH加权值不小于4.3，电导率加权值不大于10μs/mm；

(4)材料有焰时烟密度Dm不大于100，无焰时烟密度Dm不大于200；成品电缆燃烧后，单根电缆透光率在80％以上，多根或多束电缆透光率在70％以上；，

(5)分支连接体60度倾斜试验，在30s内供火，移去火焰，试样在60s内自然熄灭。

所述的环保清洁型注塑材料的机械、物理性能技术要求符合表1的规定。

表1

为了确保本发明提供的环保清洁型预制分支电缆的性能本发明还提供了分支连接体浸水电压试验和浸水绝缘电阻的试验方法及考核指标。

1、分支连接体浸水电压试验

1.1、试样

选取分支连接体一件，试样两端带有适当长度的主电缆和分支线，以满足分支连接体浸水电压试验要求。

1.2、试验

将分支连接体浸在室温水槽中，在分支体两端根部，至少有0.4m的电缆与分支体基本保持直线，电缆绝缘应有适当长度伸出水面，水槽应有效接地，按GB/T 3048.8的规定进行电压试验。

2、分支连接体浸水绝缘电阻试验

2.1、试样

通过1浸水电压试验的试样。

2.2、试验

依次在每一导体对所有其他导体和水槽之间，按GB/T 3048.6进行绝缘电阻试验。

3、分支连接体试验性能要求

分支连接体性能要求如表2的规定。

表2

序号	试验项目	单位	性能要求
				1	分支连接体浸水电压试验-浸水时间-试验电压-施压时间-浸水深度-试验结果	hVminm-	2350051不击穿
2	分支连接体浸水绝缘电阻试验-浸水时间-测试电压-试验结果	hVMΩ	21000～2000大于200

附图说明

图1为本发明提供的预制分支电缆结构示意图

图2为本发明提供的预制分支电缆的制作工艺

图中：1.电缆导体；2.绝缘层；3.缆芯绕包层；4.护套；5.分支连接件；6.分支接头绕包；7.分支连接体；8.分支线；9.主电缆。

具体实施方式

下面通过实施例的阐述，进一步阐明本发明实质性特点和显著的进步。

实施例1

本发明提供的环保清洁型预制分支电缆结构如图1所示，电缆导体1外挤包绝缘层2，绝缘层2外绕包缆芯绕包层3，缆芯绕包层3外挤包护套4，构成主电缆9，分支线8的结构与主电缆9结构相同。主电缆9与分支线8通过分支连接件5连接固定，分支连接件5外进行分支接头绕包6，分支接头绕包6外注塑分支连接体7。

现将结构元件进一步说明如下：

(1)电缆导体：主电缆和分支线的导电线芯。导体采用1类或2类紧压导体，其结构和性能符合GB/T 3956的相关规定。

(2)交联聚乙烯绝缘层：主电缆和分支线的绝缘层。采用硅烷交联料经挤塑后交联而成，保证绝缘电阻和电气安全性能，同时具有机械物理性能好，耐热老化性好，使用寿命长的特点。

(3)缆芯绕包层：主电缆和分支线的阻燃绕包层。缆芯外绕包两层阻燃无卤包带，绕包材料为环保材料，可形成新型隔氧层实现电缆结构阻燃与环保性能。

(4)外护套：主电缆和分支线的外护层。采用热塑性或辐照交联型无卤低烟阻燃聚烯烃材料挤塑而成，具有无卤、低烟、阻燃、低毒、低腐蚀等环保特性。

(5)分支连接件C型夹：主电缆和分支线的连接固定。采用合适材质的分支连接件C型夹，长度及尺寸选配合适保证其机械稳定性，并满足接触面积对电阻的要求。

(6)分支接头绕包处理：主电缆和分支线连接固定后的内部绕包处理。分支连接固定后采用合适的绝缘材料、防水材料及覆盖保护材料等包覆于电缆线芯上，绕包圆滑平整，绕包时按绝缘材料、防水材料、覆盖保护材料由内到外的顺序依次包扎。所有的绕包材料不但电气绝缘性能和防水性能优异，而且材料洁净，无污染。

(7)分支连接体：内部绕包处理后注塑绝缘处理。采用注塑级环保清洁型电缆材料，材料性能符合环保电缆的要求，保证良好的气密性和防水性能，其是预制分支电缆结构的重要组成部分。

(8)分支线：额定电压0.6/1kV用于电力传输和分配的电力电缆，并作为环保清洁型预制分支电缆的支线电缆，它是预制分支电缆结构的重要组成部分。

(9)主电缆：额定电压0.6/1kV用于电力传输和分配的电力电缆，并作为环保清洁型预制分支电缆的主干电缆，它是预制分支电缆结构的重要组成部分。

实施例2

实施例1所述的分支电缆的制作工艺如图2所示，现重要的特殊过程解释如下：

(1)单线拉丝

Φ8.00mm电工圆铜杆经过多道拉伸，拉制成圆铜单线，拉丝工艺与一般电缆生产相同。

(2)导体绞制和紧压

导体绞制采取分层紧压，提高紧压效果，保证导体的最终外径。合理设计各绞合层的节距比，保证导体的弯曲性能和紧压性能。

(3)绝缘

挤制时控制硅烷交联绝缘材料的挤出温度，绝缘线芯采用颜色标识，每个回路的主线芯颜色为红色、黄色、绿色、中性线为浅蓝色，接地线为黄/绿双色。

(4)缆芯绕包

缆芯外绕包两层阻燃无卤包带，绕包的重叠率控制在40-50％，左向绕包。

(5)外护套

外护套材料采用热塑性或辐照交联型无卤低烟阻燃聚烯烃材料，控制挤制的温度和速度，保证电缆表面平整、色泽均匀，塑化良好。

(6)印字

在外护套表面喷印厂名、型号、额定电压、规格、长度等连续标识。每相邻两个完整标志首尾间距不大于500mm。

(7)测量开剥

根据技术图纸确定主电缆中心距的位置，将护套、绝缘剥去，测量开剥的长度要依导体连接件C型夹的长度而定，一般长出2～5mm。

(8)压缩连接

选配合适的分支连接件C型夹，压接端的开剥长度要比相对应的“C”型夹长出10mm为宜，压接时分支线导体端头伸出“C”型夹3～5mm，确保可靠的连接。压力大小的控制，以C型夹基本闭合或留有细缝为合适。

(9)分支接头绕包处理

绕包时应进行必要的绝缘及防水处理。首先绕包热熔胶带，再绕包热缩绝缘带，绕包的重叠率控制在50％，在包好绝缘后用电热烘枪均匀加热使其收缩成型，防水材料绕包在绝缘带上，覆盖保护材料绕包在防水带上，绕包重叠率均控制在50％。

(10)注塑成型

将绕包好的分支接头放入注塑模具内，分支接头与注塑模具保持10mm以上的间隙，以免造成连接体的偏芯，注塑时采用注塑级环保清洁型电缆材料。分支连结体绝缘的厚度不小于主电缆绝缘与护套厚度之和。

(11)冷却、修边

用喷淋水的方式对分支连接体进行冷却。用刀具把分支连接体上多余的边角料去除干净。

(12)检验、包装

对成品环保清洁型预制分支电缆分支连接体进行浸水电压性能试验和浸水绝缘电阻性能试验。因环保清洁型预制分支电缆的特殊性，在装一些大规格的环保清洁型预制分支电缆时，在连接体封口处加垫一些硬纸板用来加以保护连接体，也可选用特殊盘径的交货盘。

Claims (10)

1、一种环保清洁型预制分支电缆，其特征在于电缆导体外挤包绝缘层，绝缘层外绕包缆芯绕包层，缆芯绕包层外挤包护套，构成主电缆；分支线的结构与主电缆结构相同，主电缆与分支电缆通过分支连接件连接固定，分支连接件外进行分支接头绕包，分支接头绕包外注塑分支连接体。

2、按权利要求1所述的环保清洁型预制分支电缆，其特征在于所述的主电缆和分支线的导电缆芯导体采用1类或2类紧压导体。

3、按权利要求1所述的环保清洁型预制分支电缆，其特征在于所述的主电缆和分支线的绝缘、包带、护套采用无卤低烟、低毒低腐蚀的阻燃材料，分支连接体的注塑材料采用注塑级环保清洁材料。

4、按权利要求1所述的环保清洁型预制分支电缆，其特征在于缆芯绕包层外绕包两层阻燃无卤包带，绕包材料为热塑性或辐照交联型无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料。

5、按权利要求1所述的环保清洁型预制分支电缆，其特征在于分支连接件为C型夹。

6、制作如权利要求1所述的环保清洁型预制分支电缆的方法，包括单线拉丝、绞制紧压、绕包、外护套、压缩连接、分支接头绕包以及注塑成型工艺过程，其特征在于：

①分支接头绕包绝缘、绕包防水处理

绕包时应进行绝缘及防水处理，所述的绝缘处理是首先绕包热熔胶带，再绕包热缩绝缘带，绕包重叠率控制在50％，在包好绝缘后用烘枪加热使其收缩成型；所述的防水处理是将自粘性橡胶带、阻水带绕包在热缩绝缘带上，绕包重叠控制在50％，覆盖保护材料阻燃无卤带绕包在防水带上，绕包重叠率控制在50％；

②注塑成型

注塑前分支接头与注塑模具保持10mm以上的间隙，以避免分支连接体偏芯；注塑好的分支连接体在模具内保温2-10min出模，保证连接体不变形；主塑时采用注塑级环保清洁型电缆材料，分支连接体上任一点绝缘层的厚度不小于主电缆绝缘层与护套层厚度之和；

③工装模具设计技术

根据不同型号不同规格电缆需要的模腔参数及注塑流道尺寸，对注塑模具、镶块进行设计，控制模腔尺寸及注塑流道尺寸，保证流道通畅，压力均衡；根据紧压程度对压缩模具进行设计，保证压缩连接的机械应力和表面圆整性。

7、按权利要求6所述的环保清洁型预制分支电缆的制作方法，其特征在于所述的单线拉丝是将

电工圆铜杆经多道拉伸，拉制成圆铜单线。

8、按权利要求6所述的环保清洁型预制分支电缆的制作方法，其特征在于测量开剥的长度比导体连接件C型夹的长度长出2-5mm。

9、按权利要求6或8所述的环保清洁型预制分支电缆的制作方法，其特征在于压缩连接时压接端的开剥长度比相对应的C型夹长出10mm，压接时分支线导体端头伸出C型夹3-5mm。

10、按权利要求6所述的环保清洁型预制分支电缆的制作方法，其特征在于分支连结体上任一点的绝缘层的厚度不小于主电缆绝缘层与护套层厚度之和。

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