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电缆的不同结构提出各种不同的阻水结构

1)阻水型导体

导体的阻水以往主要是在导体内填充水密化合物,填充绞线间的空隙,但是为了提高制造的工作效率,缩短电缆在中间连接时清洗化合物所需工时和施工作业的时间,采用了绞线过程中将吸水带插入绞层间的结构,如下图,关于导体导通的问题,经过实践的确定,插入的吸水带因绞线压缩时导线间挤压而部分破损,从而导通,并在电缆连接和终端组装时不发生问题。


2)阻水型铅包结构

对于铅包结构电缆,外导电层和铅包的交界面是光滑的。插入外半导电层和铅包间的吸水带不需要特别高的吸水高度。因在铅包挤出时的热量将吸水带融化在外导电层及铅包上,因此应采用耐热性较好的吸水带。

3)阻水型金属丝屏蔽结构

对于金属屏蔽结构电缆,将金属下的垫带及金属丝上的包带改作为吸水带,使其紧压金属丝,这包带的张力与以往使用的布带具有同等张力。这种结构的阻水效果很好。此外还要考虑到,带子的吸水高度充满金属丝的间隙,却使吸水高度很充分,但实际上一旦绕包在缆芯上,由于带子的结构及包带的压力,其得不到期望的高度,故采用吸水高度较大的材料可取得了充分的阻水效果。

4)阻水型铝护套结构

对于铝护套结构电缆,绝缘线芯在负载作用下,反复热膨胀或收缩,所以在铝波纹管内侧必须设置空隙,因此吸水带要使用膨胀性好且吸水高度高的材料,来填充间隙。因此吸水带使用膨胀性好且吸水高度高的材料。来填充间隙,却使螺旋状的波纹也是可以阻水的但需要较厚的绕包带和膨胀性好的吸水带,这就造成了电缆成本的提高。

因此采用环形(独立环形)的铝波纹护套作阻水电缆如图,为环形波纹管和螺旋纹管护套的结构比较


环形波纹管的特点是自我独立空隙,可以封锁水路,而螺旋波纹管的空隙呈螺旋形连接而形成水路,吸水带及其它阻水材料同样需要考虑p-t特性,吸水高度,吸水速度及耐热性,而且因为绕包在铝护套下,其膨胀性也很重要。另外还要考虑渗水时吸水带的化合物不能流出。

第三章 阻水材料

(一)聚丙烯

聚丙烯是丙烯的均聚物,简称PP。它具有优良的力学和电绝缘性,良好的耐化学腐蚀性,而且耐热性好,因此PP的应用范围很广。在电线电缆方面,由于聚丙烯优异的电绝缘性能,且不受湿度的影响,工艺上可连续挤包或以薄膜绕包制造电缆电缆,故特别适用于高频通信电缆、大长度油矿测井电缆的绝缘、10KV及以下的电力电缆及电缆终端盒。

聚丙烯的结构特点

聚丙烯的分子结构式如下:


聚丙烯是典型的立体规整型的高聚物,其性能除和分子量有关,还受到立体规整性的影响。

聚丙烯通常是等规聚合物,具有高度的结晶性。当熔融状聚丙烯冷却时,便生成结晶,在杂质或内应力集中处首选生成晶核,然后从晶核向四周以球形成长,形成球晶。冷却速度大,则生成的球晶小;缓慢冷却时,球晶的大小为急冷时的数倍。球晶的数量、大小和种类,对聚丙烯的物性及工艺性能有很大的影响。球晶越大、越脆,这是因为在紧密性增加的同时也造成了易于分离的结果。

聚丙烯等规度高,结晶度越大。此外,在通常情况下,分子量依存性越大,分子链的扩散越难,结晶度则下降。但即使同样的分子量,由于成型条件的不同,或以后加热方式的不同,结晶度也会变化。结晶度的大小直接影响聚丙烯的密度。聚丙烯非结晶部分的密度为0.85g/cm3结晶部分的密度为0.935g/cm3一般聚丙烯的结晶度介于30%~70%之间,密度为0.90g/ cm3左右。当聚丙烯结构、结晶薄片的厚度、球晶结构、无定形部分状态产生变化时,即使结晶度相等,其物理性能也不同。一般说来,球晶小的,在急冷和低温下热处理处,结晶度即使相等,但屈服强度和冲击强度等也会变大。聚丙烯的分子量及其分布情况,对熔融时的流动性能(即加工性能)有很大的影响,其规律与一般高分材料相同。

聚丙烯的性能

电线电缆用聚丙烯有粒料和薄膜两种,下表为聚丙烯的基本性能。


项目

单位

数值

密度

g/cm3

0.90-0.91

吸水度

%

0.03-0.04

抗拉强度

Mpa

30-39

伸长率

%


屈服点


10-20

断裂点


≧200

抗拉伸性模数

Mpa

1100-1600

压缩强度

Mpa

39-56

弯曲强度(屈服点)

Mpa

42-56

线膨胀系数

10-5/c

10.8-11.2

成型收缩率

%

1.0-2.0

洛氏硬度


95-105

冲击强度

kJ/m2


无缺口


不断

有缺口


2.2-5.1

体积电阻率

Ω.m

≧1014

穿场强

MV/m

30

相对介电常数(1MHZ)


2.0-2.6

介质损耗角正切(1MHZ)s


0.0005

耐电弧


125-185

热变形温度



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