摘要：随着时代的发展，用户对电缆线路的安全性要求越来越高，通常在一些潮湿环境下应用的电缆，因水的进入长时间运行最终导致整个线路击穿，造成巨大的经济损失，要想达到理想的阻水效果，在电缆厂生产前的设计开发阶段就应进行合理的结构设计。本文针对低压电缆的阻水结构进行了相关分析，并且对实际生产过程的注意事项进行了简单的介绍。
关键词：电缆阻水、导体阻水、纵向阻水、径向阻水
0 引 言
在一些南方多水地区，用户对电缆的阻水要求越来越高，非阻水电缆会因水进入造成故障给整个线路、甚至整个系统带来巨大经济损失，水的危害主要是指水进入电缆内部对导体和绝缘的迫害，电缆正常运行过程中导体温度在60℃左右甚至更高，如有水分的存在会加速导体的氧化，增大导体直流电阻，使电缆发热，长期运行导致绝缘层加速老化，最终短路击穿，严重影响了电缆的安全性和可靠性。
1 阻水电缆的概念
电缆的阻水功能是指：电缆在有水的环境下或局部受外力破坏而导致水分浸入，其电缆自身具有阻止水分进一步扩散的能力，可以有效的防止水分对电缆的破坏，把损失降至最小。
阻水电缆从结构上可以分为径向阻水和纵向阻水，但通常阻水电缆要径向和纵向的共同作用才能更加有效的阻止水分进入电缆内部。
2 阻水电缆的结构
2.1纵向阻水
纵向阻水是指沿电缆横截面方向阻止水分进入的能力，纵向阻水一般在电缆内部用阻水材料填满整个间隙，常用材料有阻水绳、阻水粉、阻水纱、绕包阻水带等，这些材料吸水能力较强，吸收水分后变大几十倍甚至几百倍，迅速膨胀阻断水分传播的途径。
对阻水要求较高的电缆，如海缆除采用阻水缆芯外还需要对导体采取阻水措施，导体阻水是在导体绞合过程中添加阻水膏、阻水粉或增加半导电绕包阻水带，添加阻水粉的优点是不会增加导体外径，但缺点是阻水粉涂覆困难，不易涂覆均匀，所以利用阻水粉与阻水膏结合的方式比较多，能较好的解决阻水粉涂覆不均匀问题。
2.2径向阻水
径向阻水是指电缆沿直径方向阻止水分进入内部的能力，径向阻水一般采用的方式是：铝塑复合带纵包与MDPE粘结护层结合达到径向阻水的目的，就阻水效果而言，单一的MDPE护层也具备普通防水效果，但是要与铝塑复合带综合护层结合，其阻水效果更佳，所以在进行阻水结构设计时，一般情况下不单独使用MDPE护层，采取铝塑复合带与MDPE粘结护层结合达到更好的阻水效果，但是该方式也存在局限性，一般应用于低压电缆的情况较多。
3、生产注意事项
非阻水型电缆生产工艺相对比较容易，按正常生产流程控制即可以达到要求，但对于阻水电缆来说就生产工艺比较难控制，水分子的直径仅有4×10-10m，电缆内部任何细微缺陷都将导致水分进入，因此阻水电缆在生产过程中要特别针对影响阻水功能的工序进行控制，导体工序、成缆工序、铝塑带纵包工序、金属钢带铠装工序，重点把握才能达到最佳阻水效果，以下为控制要点进行描述。
3.1导体工序
小规格1.52~62的单根导体，只需在进行绝缘挤塑时，配模采用紧包的形式即可，根据不同材料的特性合理配模，将配模平衡系数K值的控制范围在1.1~1.2之间，目的是使导体与绝缘层之间紧包，水分就不会贯穿，平衡系数公式如下：
K=（D大 / D小）/（d 大/ d 小）
其中 D大 －为模套内孔径（mm）；
D小 －为模芯出口处外径（mm）；
d 大－为挤包后制品外径（mm）；
d 小－为挤包前制品直径（mm）。
绞合紧压导体因存在缝隙则必须需采取措施，基本采用填充阻水粉或绕包阻水带两种方式，一种是导体缝隙填充阻水粉，为了增加阻水粉的均匀涂覆效果，采用阻水膏与阻水粉一起分层涂覆。如图1所示简单说明这种涂覆的实现方式。绞合导体是在中心层及各层都要先经过填充阻水膏涂覆后，再涂阻水粉，最后进行紧压的过程，紧压过程会使阻水膏和阻水粉更加均匀的填充在导体缝隙，另一种绕包阻水带是在导体绞合的时候在每层导体间绕包或纵包半导电阻水带，然后再紧压促使阻水带填充在导体的间隙，实现导体阻水功能，此种阻水结构实现比较容易，注意绕包平服、紧实、圆整即可。
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3.2成缆工序
成缆工序很关键，缆芯的圆整度以及阻水材料的填充是否均匀都直接影响阻水效果，成缆缆芯不圆整会给下道铝塑复合带纵包工序留下隐患，在进行铝塑带纵包搭接的时候，容易出现铝塑带卡顿或者拉断现象，所以在成缆工序需要注意绝缘线芯、阻水绳及阻水纱的放线张力要均匀，保证缆芯结构圆整。张力控制要稳定，过大容易拉断，影响生产效率，过小缆芯松散、扭结，无法保证结构稳定。绕包阻水带相对要容易控制一点，只要带材绕包平整、紧密，搭盖不出现漏包，搭盖率在15%左右即可。
3.3铝塑带纵包工序
铝塑复合带在纵包（如图2所示）过程中容易出现以下问题：铝塑带断裂、荷叶边、外径回弹。为了防止问题发生，在生产过程中第一要选择合适的纵包模具，减小缆芯、铝塑带与模具之间的摩擦力，以保证铝塑带在纵包过程中实现渐变形，以铝塑带厚度为0.25mm计算，纵包模具出口区的直径要比电缆缆芯直径大1.7~2.0mm，稳线模出口直径比缆芯直径大1.5~1.7mm，定径模出口直径比缆芯直径大1.4~1.6mm；根据这个规律配模基本可以避免断带的发生，另外铝塑带在上车使用前一定要检查外观，铝塑带翻边现象是因为铝材较软，外圈边缘与其他硬物接触或与地面摩擦导致翻边不平整（如图3所示）， 遇到这种情况，必须对其采取措施，可使用工具将变形的区域整理平整，或者直接把变形严重的扯掉，防止生产中断带发生。如若还发生断带，要查看断带位置，可能该处的模口直径需要调整，再根据实际情况对模具进行修改。
荷叶边和外经回弹问题可通过增加定径模承限长度来解决，荷叶边是铝塑带搭接处不平整有波浪纹，原因是定径模具包覆不紧实引起，可通过增加定径模承限长度，使管状的铝塑带再适当拉拔使其平整光滑，外径回弹也会因承限增长内部挤压更加紧实不回弹，不再产生外径不圆整的现象，从根本上消除产生荷叶边和外径回弹的可能。
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图2 铝塑复合带纵包台 图3 铝塑带翻边现象
3.4金属钢带铠装工序
如果铝塑带纵包粘结护套外还有钢带铠装，阻水电缆首先要求钢带纵包，并在铠装层和缆芯之间增加阻水层来填充间隙，一般选用阻水带，当出现水分子进入的时候，阻水带迅速膨胀充盈所有空间达到阻水的目的，这需选择合适的阻水带宽度，如果选配不合适，太大会超出钢带搭接缝隙外影响挤塑表面质量，太小会使阻水功能不合格，所以必须选择合适的带宽，一般根据缆芯直径的周长另外增加8mm~10mm的宽度较合理，因为有相关标准规定搭接距离必须大于等于6mm的才判定合格，另外钢带搭接部分也必须有阻水带嵌入，防止搭接的位置缺失了阻水的性能。
为了增加电缆整体的柔软性能，必须在钢带的表面采用先轧纹再纵包的形式增加电缆的弯曲性能，这样也增加了水分在钢带层中的阻力，某种程度上也增加了阻水的效果。
4、结论
使用阻水材料增大了产品的结构尺寸，其缺点一方面影响电缆的散热和导电能力，同时也增加了电缆成本，所以在设计初期不能一味的只追求阻水效果，也要考虑电缆的经济成本，并结合使用环境综合考虑，选择最佳的阻水结构以适应市场需求。
参考文献：
〖1〗 TB/T 2476-2017 铁路信号电缆
〖2〗电缆工艺技术原理及应用 王卫东 主编
作者简介：王军 男 1983年10月生，陕西渭南人，中级工程师，就职于江苏宏图高科技股份有限公司光电线缆分公司，从事电缆生产技术工作。
论文作者:王军
论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期
论文发表时间:2020/5/6