橡套電纜中銅絲發(fā)黑的多種原因

銅絲發(fā)黑的原因是多種因素造成的，不僅僅是橡皮的配方問題，還與銅絲本身所處的狀態(tài)、橡膠加工工藝、橡膠硫化工藝、電纜的結(jié)構(gòu)、護套橡膠配方、生產(chǎn)環(huán)境等諸多因素有關(guān)。

    1橡皮發(fā)粘和銅絲發(fā)黑的原因分析

　　1.1銅絲本身的原因在廿世紀(jì)五十到六十年代，國內(nèi)大多數(shù)廠家均使用普通銅桿，銅含量為99.99%，均為有氧銅桿，生產(chǎn)方法都是銅錠加熱后經(jīng)多道壓延后制得黑色銅桿，經(jīng)過大、中、小拉將銅桿制成比較細的銅絲。因為銅本身不是無氧銅，在加工過程中銅絲表面難免出現(xiàn)氧化。到了廿世紀(jì)八十年代，國內(nèi)引進了無氧銅桿的*生產(chǎn)技術(shù)，以及國內(nèi)自行開發(fā)的無氧銅桿生產(chǎn)技術(shù)，使整個電線電纜行業(yè)均用上了無氧銅桿，這無疑是改善了銅絲的發(fā)黑問題。但由于對銅桿的加工，特別是韌煉工藝的掌握以及加工好的銅線芯存放的條件不好，使銅線芯本身已有輕微的氧化，這也是銅絲發(fā)黑的原因之一。

　　1.2橡膠配方的原因廿世紀(jì)五十年代，橡膠絕緣均采用天然膠和丁苯膠并用配方。由于絕緣橡皮直接與銅線接觸，所以就不能直接使用硫磺作硫化劑，即使用很少的硫磺也會使銅線發(fā)黑。必須使用一些能夠分解出游離硫的化合物，如前面提到過的促進劑TMTD、硫化劑VA-7，同時還要配合一些硫化促進劑來提高硫化速度和硫化程度，確保絕緣橡皮的物理機械性能和電氣性能。但從絕緣橡皮的彈性、強力和yǒng久變形看，都不如加有硫磺的橡皮（如果不考慮銅絲發(fā)黑的話）。幾十年的實踐已經(jīng)證實TMTD無法解決銅絲的發(fā)黑問題。另外，絕緣橡皮要有各種顏色，紅、藍、黃、綠、黑是基本顏色，這些顏色的出現(xiàn)也會促使橡皮發(fā)粘和銅絲發(fā)黑。配方中的主要填充劑是輕質(zhì)碳酸鈣和*，由于價格的關(guān)系，有些廠家為了降低成本，用價格特別便宜的碳酸鈣和*，這些填充劑粒子粗、游離堿的含量大、雜質(zhì)多，所以物理機械性能比較差，電性能不好，還容易造成銅絲發(fā)黑。還有的廠用活性超細碳酸鈣來提高絕緣橡皮的物理機械性能，而活性鈣多數(shù)是用硬脂酸來處理的，這種酸也是促使銅絲發(fā)黑的原因。硫化劑VA-7的使用，可以改善銅絲發(fā)黑，但由于硫化程度不夠，橡皮的yǒng久變形大，會造成橡皮發(fā)粘。特別是加入促進劑ZDC以后，提高了硫化速度，為了防止焦燒，還要加入促進劑DM來延緩焦燒時間。從促進劑ZDC的結(jié)構(gòu)看，是在TETD結(jié)構(gòu)中兩個相連接的硫中間接上一個金屬鋅，結(jié)構(gòu)式為： S S H5C2 ‖ ‖ H5C2 ＞N-C-S-Zn-S-C-N＜ H5C2 H5C2 與TETD結(jié)構(gòu)式 S S H5C2 ‖ ‖ H5C2 ＞N-C-S-S-C-N＜ H5C2 H5C2 十分接近，在配方中還無法避開和秋蘭姆相似的結(jié)構(gòu)銅絲發(fā)黑可能時間略長一點，但沒有從根本上解決。

　　2從電線電纜結(jié)構(gòu)分析

　　2.1銅的催化老化是橡皮發(fā)粘的重要原因前蘇聯(lián)電纜科學(xué)研究院試驗證明：硫化過程中銅從與橡膠接觸處滲入到絕緣橡膠中，1.0-2.0mm厚度的絕緣橡皮含銅0.009-0.0027%。*，微量銅對橡皮有*的破壞作用，也就是我們通常說的重金屬對橡膠的催化老化。在絕緣硫化過程中，秋蘭姆析出若干游離硫與銅反應(yīng)，形成活性含銅基團： CH3 │ CH2-CH-C-CH2- │ │ S S │ │ Cu Cu 在老化時，較弱的-S-S-鍵斷裂，形成活性含銅基：Cu-S-，它與橡膠作用，同時與氧作用，破壞橡膠的長鍵分子，使橡膠變軟變粘，是低分子鏈的組合。法國橡膠研究院研究發(fā)粘重現(xiàn)問題時也指出：如果橡膠中含有有害的金屬，如：銅、錳等重金屬鹽類，那么不管促進劑的種類，均會發(fā)生橡膠發(fā)粘現(xiàn)象。

　　2.2橡套電纜中硫磺向絕緣橡皮和銅線表面的遷移前蘇聯(lián)科學(xué)家應(yīng)用放射性同位素證實了電纜護套橡膠中硫擴散的可能性。以天然橡膠為基的硫化膠中，在130-150℃的溫度下，游離硫的擴散系數(shù)約為10-6cm2/s。連續(xù)硫化的生產(chǎn)廠，硫化護套橡膠時，溫度在185-200℃之間，這個擴散的系數(shù)就更大。由于橡套游離硫的擴散，改變了秋蘭姆橡膠的結(jié)構(gòu)，可能形成多硫鍵。這些多硫化合物通過化學(xué)分解和化合實現(xiàn)遷移，即"化學(xué)擴"。由于遷移的結(jié)果，不僅可改變絕緣橡皮的結(jié)構(gòu)，降低其耐熱性，而且硫與銅表面反應(yīng)，形成硫化銅和硫化亞銅，導(dǎo)致銅線發(fā)黑。反過來，硫化銅和硫化亞銅加速橡膠的老化，又導(dǎo)致發(fā)粘現(xiàn)象的發(fā)生。

礦用監(jiān)測線 MHYV 1X2X7/0.28　　3加工工藝方面的原因

　　3.1橡料加工方面的原因在以天然膠和丁苯膠并用為基礎(chǔ)的絕緣配方中，天然膠需要通過塑煉來提高橡膠的可塑性。有些大廠為了產(chǎn)量，用密煉機塑煉，還要加入少量的化學(xué)增塑劑--促進劑M來提高塑性。如果塑煉溫度和生膠濾橡時的溫度控制不好，出現(xiàn)140℃以上的高溫，當(dāng)生膠放到開煉機上緩慢通過滾筒，而上面的積膠由于受到熱氧和促進劑M的同時作用，會發(fā)現(xiàn)橡膠表面好象涂了一層油，實際上是橡膠分子在化學(xué)增塑劑的促進下斷鏈比較嚴(yán)重，產(chǎn)生了比較軟和粘的較小分子量橡膠。雖然后來與丁苯膠并用混煉出絕緣橡料，這些小分子量的天然膠被均勻地分散在膠料中，這些膠料擠包在銅絲上進行連續(xù)硫化后，當(dāng)時可能看不出什么問題，但已經(jīng)為橡膠粘銅絲埋下了一個隱患，也就是說，這些小分子量的天然膠將首先出現(xiàn)局部粘銅絲現(xiàn)象。絕緣橡皮加硫化劑和促進劑的工藝也十分重要。有些小廠在開煉機上加硫化劑，就是將裝有硫化劑的罐子，在滾筒的中部倒入，中間很多，而兩邊較少。當(dāng)硫化劑吃入橡皮中，翻三角的次數(shù)較少，會使硫化劑在橡料中分布不均勻。這樣在擠包連續(xù)硫化時，含硫化劑比較多的地方很容易出現(xiàn)銅絲發(fā)黑現(xiàn)象，在發(fā)黑的地方時間一長，還會出現(xiàn)橡皮粘銅絲的現(xiàn)象。

　　3.2絕緣橡皮硫化方面的原因有些企業(yè)為了追求產(chǎn)量，連續(xù)硫化管只有60米長，蒸汽壓力是1.3Mpa,而硫化速度要開到120米/分，這樣絕緣橡膠在管中的停留時間只有30秒。橡皮本身是熱的不良導(dǎo)體，絕緣線芯表面溫度大于190℃，當(dāng)溫度傳熱到與銅線接觸的里層橡皮時，又被銅線吸熱，銅線升溫到與里層橡皮溫度接近時，硫化的橡皮電線芯已經(jīng)出硫化管了。這樣里層橡皮溫度比較低，大約為170℃，停留只有幾秒鐘就出硫化管，進入冷卻和收線，絕緣橡皮就會硫化不足。為了達到足夠的硫化。促進劑TMTD的用量（作硫化劑用）高達3.4%，過量的硫化劑，在硫化過程中放出的游離硫也多，除供交聯(lián)橡膠分子外，還有多余的游離硫。這是促使銅線表面發(fā)黑的原因。

　　總之，解決銅線發(fā)黑的問題，難度仍然較大，從銅絲到橡皮的每一道工序都要認真對待，才能取得較好的效果。膠種選擇和硫化體系的采用仍是問題的關(guān)鍵所在。這個問題的解決需要經(jīng)歷時間的考驗。

電力工程中電纜敷設(shè)知識

供電系統(tǒng)運行質(zhì)量、ān全性和可靠性不僅與電線電纜本身質(zhì)量有關(guān)，還與電纜附件和線路的施工質(zhì)量有關(guān)。

1.電纜的敷設(shè)方式

電纜的敷設(shè)方式有以下幾種:直埋敷設(shè)、穿管敷設(shè)、淺槽敷設(shè)、電纜溝敷設(shè)、電纜隧道敷設(shè)、架空敷設(shè)幾種方式都有優(yōu)缺點,一般要考慮城市發(fā)展規(guī)劃,現(xiàn)有建筑物的密度電纜線路長度敷設(shè)條數(shù)及其周圍環(huán)境的影響等。從技術(shù)上比較,電纜隧道方式和電纜溝敷設(shè)方式便于電纜的施工、維護和檢修。在一些發(fā)達國家城市中,城市規(guī)劃建設(shè)時,已考慮公用隧道。實踐證明公用隧道運行效果良好,大大降低了重復(fù)投資次數(shù)和反復(fù)開挖路面的現(xiàn)象,但初期投資巨大,建筑材料耗資金,在國內(nèi),由于各種因素的限制,這種敷設(shè)方式是極少的。相比而言,直埋敷設(shè)和淺槽敷設(shè)則是屬于經(jīng)濟型的敷設(shè)方式,直埋電纜是zuì經(jīng)濟而廣泛系用電敷設(shè)方式,它運用于郊區(qū)和車輛通行不太頻繁的地方。但不利于電纜的維護和檢修,一旦遇到電纜故障,即使使用測試儀測出故障點,也要重新挖開電纜溝,極不方便。因此電纜敷設(shè)方式的選擇,要結(jié)合實際情況,根據(jù)工程條件、環(huán)境特點、電纜型號和數(shù)量等因素,用發(fā)展的眼光,按照滿足運行可靠性、便于維護的要求和技術(shù)經(jīng)濟合理的原則確定。

礦用監(jiān)測線 MHYV 1X2X7/0.282.電纜的選型

常用的電力電纜有油浸電纜、聚氯乙烯絕緣電纜、交聯(lián)聚乙烯電纜等,根據(jù)使用場合的不同,又延伸為不同種類的特種電纜。目前,隨著生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的不斷提高,交聯(lián)聚乙烯電纜已成為使用zuì廣的電纜產(chǎn)品,在電纜選型時,應(yīng)根據(jù)使用的不同環(huán)境和條件,結(jié)合具體情況進行選擇,盡量減少穿越各種管邊鐵路,公路和通訊電纜;如采用直埋和淺槽敷設(shè)方式時,應(yīng)考慮使用加鋼鎧的電纜。

3.電纜截面積的選擇

電纜截面積的選擇,關(guān)系到投資多少、線路的損耗和電壓質(zhì)量、電纜的使用壽命等。如選用截面積偏小,會導(dǎo)致電壓質(zhì)量下降、線路損耗過大,則會使初期投資太高。因此應(yīng)根據(jù)負荷預(yù)測結(jié)果,發(fā)展規(guī)劃,選擇合適的截面積,使電力電纜滿足zuì大工作電流下的纜芯溫度要求和電壓降要求,zuì大短路電流作用下的熱穩(wěn)定要求。由于負荷預(yù)測工作難度性高、準(zhǔn)確性較低,因此,選擇電纜截面積時,還要滿足《城市中低壓配電網(wǎng)改造技術(shù)導(dǎo)則》和《城市電力網(wǎng)規(guī)劃導(dǎo)則》要求。

在三相四線制低壓電網(wǎng)選用電力電纜時,還要考慮零線截面積的選擇,在公用低壓網(wǎng)絡(luò)中,由于受用戶因素影響較大,三相負荷平衡難以控制,為改善電壓質(zhì)量,降低線損,零線截面積應(yīng)與相線截面積相同。

4.關(guān)于電纜網(wǎng)絡(luò)及電纜網(wǎng)絡(luò)自動化

隨著電力電纜在配電網(wǎng)中的不斷推廣與使用,配電網(wǎng)可分為電纜網(wǎng)絡(luò)和架空網(wǎng)絡(luò)(含架空、電纜混合網(wǎng)絡(luò))?！蛾P(guān)于<城市中低壓配電網(wǎng)改造技術(shù)導(dǎo)則>的實施情況及補充意見》也對電纜配電網(wǎng)絡(luò)自動化提出了具體要求。因此,在配電網(wǎng)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)采用電纜網(wǎng)絡(luò)時,應(yīng)按照配電自動化的要求,采用新技術(shù)、新設(shè)備,有條件的要考慮自動化試點工作,條件不成熟的也要在配套設(shè)備選型時,考慮有充分余地,為實現(xiàn)自動化方案打下基礎(chǔ)。

5.電力電纜施工中應(yīng)注意的問題

1)、是大電流電力電纜引發(fā)的渦流問題

電力電纜在施工中,有采用鋼支架的,有采用鋼質(zhì)保護管的,有采用電纜卡與架空敷設(shè)的,凡是在電力電纜周圍形成鋼(鐵)性閉合回路的,均有可能形成渦流,特別是在大電流電力電纜系統(tǒng)中,渦流更大。在電力電纜施工時,必須采取措施,使電纜周圍不能形成鋼(鐵)性閉合回路,防止電纜引起渦流現(xiàn)象發(fā)生。

2)、是電力電纜的轉(zhuǎn)彎引起的機械性損傷問題

由于電力電纜外徑較大,運輸、敷設(shè)較為困難,電力電纜對轉(zhuǎn)彎半徑的要求也比較嚴(yán)格。電力電纜在施工中,如果轉(zhuǎn)彎角度過大,可能使導(dǎo)體內(nèi)部受到機械損傷,而機械損傷因被電纜絕緣強度下降,直到出現(xiàn)故障,施工中發(fā)現(xiàn)一次電纜頭故障,在電纜頭制作時,三根電纜頭長度*,與設(shè)備連接時由于受地形限制,中相電纜頭偏長而成為拱形,電纜頭根部受損放電。后采取措施,在設(shè)備的連接,適當(dāng)縮短中相電纜頭連接長度,使三相電纜頭均不受外力,實踐證明運行效果良好。由此可見,電纜施工過程中,要盡可能減少電纜受到的扭力,在電纜轉(zhuǎn)彎和裕留電纜時,讓電纜處于自然彎曲,杜絕內(nèi)部機械損傷現(xiàn)象。

3)、是電力纜防潮問題

運行經(jīng)驗表明,中、低壓電力電纜故障大部分為電纜中間接頭和終端頭故障,而中間接頭和終端頭故障則大部分是因密封不liáng,潮氣侵入而造成絕緣強度下降,而中、低壓電力電纜網(wǎng)多采用樹枝狀供電方式,電纜終端頭數(shù)量較多,因此把好電纜終端頭和中間接頭堵漏密封關(guān)是保證電纜ān全可靠運行的重要措施之一。

4)、是中、低壓電力電纜接地問題

在公用中、低壓電力電纜網(wǎng)上,由于三相負荷不是相等的,因此,如果采用有金屬護層的電纜,必須考慮金屬護層的接地問題,并保證在金屬護層的任一點非接地處的正常感應(yīng)電壓不得大于100V。我們認為,在中、低壓電纜網(wǎng)中,所有電纜接頭處均應(yīng)設(shè)置接地極(網(wǎng)),并使金屬護層可靠接地。