特種電纜護(hù)層的材料及其性能 1. 金屬護(hù)層金屬護(hù)層通常由金屬護(hù)套和外護(hù)層構(gòu)成。
金屬護(hù)套常用的材料是 鋁、鉛和鋼，按其加工工藝的不同，可分為熱壓金屬護(hù)套和焊接金屬護(hù)套 兩種。
此外，還有采用成型金屬管作為電纜金屬護(hù)層的，如鋼管電纜等。
外護(hù)層一般由內(nèi)襯層、鎧裝層和外被層三部分所構(gòu)成，主要起機(jī)械保護(hù)和 防止腐蝕的作用。
相對(duì)于外護(hù)層而言，電纜金屬護(hù)套常稱(chēng)為電纜的內(nèi)護(hù) 層。
金屬護(hù)層的一般結(jié)構(gòu)如圖 17 - 1 所示。
常用的金屬護(hù)套是鉛護(hù)套和鋁護(hù)套。
鋼管作為電纜護(hù)套的一種，主 要應(yīng)用于高油壓或高氣壓的超高電壓電纜或管道充氣電纜中，與鉛護(hù)套 和鋁護(hù)套相比，具有機(jī)械性能高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
鉛質(zhì)地柔軟，熔點(diǎn)較低，是很早用作電纜金屬護(hù)層的材料。
它具有以 下優(yōu)點(diǎn)：①熔點(diǎn)低，易于加工，在制造過(guò)程中不會(huì)使電纜絕緣過(guò)熱；②化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕性好，不易受酸堿等物質(zhì)的腐蝕；③柔軟，不影響電纜的可曲性。
它有以下缺點(diǎn)：①機(jī)械強(qiáng)度低，易受外力損傷。
②質(zhì)地柔軟但彈性差[浸漬劑( 電纜油)的膨脹系數(shù)為鉛的 7 ~ 8 倍，當(dāng)電纜通電溫度上升后，浸漬劑比鉛套膨脹厲害，電纜內(nèi)部壓力升高，造 成鉛包過(guò)度伸展。
當(dāng)溫度降低時(shí)，鉛包不能恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，在電纜內(nèi) 部形成空隙，易在絕緣中產(chǎn)生局部放電]；③鉛有較大的蠕動(dòng)性和疲勞龜裂性，在架空或沿橋梁、鐵路敷設(shè)的情 況下，可能由于振動(dòng)而產(chǎn)生龜裂，從而導(dǎo)致電纜受潮或漏油而引起故障；④密度大，增加了電纜的質(zhì)量；⑤資源缺乏，價(jià)格昂貴。
由于鉛護(hù)套有上述缺點(diǎn)，因此，盡管電纜鉛護(hù)套已具有將近一個(gè)世紀(jì) 的制造和使用經(jīng)驗(yàn)，人們還在尋求新的材料來(lái)代替它。
目前，很好的代用 材料就是鋁。
與鉛相比，鋁的主要優(yōu)點(diǎn)是：①密度小，機(jī)械強(qiáng)度高，鋁的密度不到鉛的 1/4，機(jī)械強(qiáng)度卻是鉛的 5 倍；②導(dǎo)電、導(dǎo)熱及屏蔽性能等都比鉛好；③資源十分豐富。
與鉛護(hù)套相比，鋁護(hù)套的性能比較多方面。
首先是蠕變性和疲勞龜裂 性比鉛或鋁合金小得多，機(jī)械強(qiáng)度高得多，敷設(shè)在振動(dòng)場(chǎng)所不需要防振裝 置。
在落差較大或過(guò)載情況下，鉛包電纜常會(huì)發(fā)生護(hù)套脹破、漏油等故 障，鋁包電纜則可避免。
在自容式充油充氣電纜等場(chǎng)合，鋁護(hù)套可以在 15 個(gè)大氣壓的內(nèi)壓力下正常運(yùn)行，而鉛護(hù)套則非用黃銅帶等加固不可。
在 地下直埋敷設(shè)的情況下，鋁護(hù)套不必像鉛護(hù)套那樣要用鋼帶鎧裝，因而其 護(hù)套層可大大簡(jiǎn)化。
鋁的電導(dǎo)率比鉛高 7 倍，不僅有良好的屏蔽性，而且 在有些場(chǎng)合，可以直接作為接地保護(hù)的導(dǎo)線。
鋁護(hù)套所需厚度比鉛薄，且 密度小，因此鋁包電纜的質(zhì)量一般只有鉛包電纜的 30% ~ 70% ，既方便運(yùn) 輸和施工，價(jià)格也比較便宜。
鋁護(hù)套 的缺 點(diǎn)是沒(méi)有鉛護(hù)套那樣柔軟。
不過(guò)，實(shí)踐證 明，直徑在 40mm 以下的鉛包電纜，在施工敷設(shè)過(guò)程 中并未碰到實(shí) 際 困難；直徑在 40mm 以上的鋁包電纜，其柔軟性可通過(guò)軋紋來(lái)提高。
其次，鋁護(hù)套的耐 腐蝕性比鉛護(hù)套低。
但是，在大氣中，鋁護(hù)套的表面由于氧化而迅速形成 一層附著良好的保護(hù)性氧化鋁膜，從而使它的耐蝕有很大提高。
實(shí)踐表 明，裸鋁包電纜在架空敷設(shè)的條件下，其腐蝕性可以與裸鉛包電纜相媲 美。
鋁護(hù)套的腐蝕只是在氧化鋁膜受到破壞而又得不到恢復(fù)的情況下發(fā) 生。
堿、石灰和水泥等對(duì)鋁有較強(qiáng)的腐蝕作用，所以不宜將裸鋁包電纜沿 水泥墻壁敷設(shè)。
很后一點(diǎn)，就是鋁護(hù)套采用封焊時(shí)，必須設(shè)法除去鋁護(hù)套 表面的氧化鋁膜才能進(jìn)行，工藝比較復(fù)雜，制作電纜頭時(shí)不易保證密封質(zhì) 量。
在金屬護(hù)套外面起防蝕或機(jī)械保護(hù)作用的覆蓋層叫外護(hù)層。
外護(hù)層 一般由內(nèi)襯層、鎧裝層和外被層三部分組成，它們的作用如下：①內(nèi)襯層，位于鎧裝層和金屬護(hù)套之間的同心層，起鎧裝襯墊和金屬 護(hù)套防蝕作用；②鎧裝層，在內(nèi)襯層與外被層之間的同心層，主要起抗壓或抗張的機(jī) 械保護(hù)作用；③外被層，在鎧裝外面的同心層，主要對(duì)鎧裝起防蝕保護(hù)作用。
外護(hù)層按防水性能范圍可以分為一級(jí)外護(hù)層和二級(jí)外護(hù)層。
一級(jí)外 護(hù)層就是只對(duì)金屬護(hù)套具有可靠防蝕保護(hù)作用的外護(hù)層，二級(jí)外護(hù)層就 是對(duì)金屬護(hù)套和鎧裝都具有可靠防蝕保護(hù)作用的外護(hù)層。
因此，沒(méi)有鎧 裝的電纜，只有一級(jí)外護(hù)層，而沒(méi)有二級(jí)外護(hù)層。
鎧裝層通常由鋼帶或鋼絲構(gòu)成。
鋼帶鎧裝層的主要作用是抗壓，適 用于地下埋設(shè)的場(chǎng)合；鋼絲鎧裝層的主要作用是抗拉，主要用于水下或垂 直敷設(shè)的場(chǎng)合。
為防腐蝕，鎧裝鋼帶必須有防蝕措施，如預(yù)涂瀝青、防銹 漆或鍍鋅，鎧裝鋼絲則用鍍鋅鋼絲、涂塑鋼絲等。
內(nèi)襯層通常用瀝青、玻璃絲布帶、塑料帶、皺紋紙等。
在鎧裝層外面的外被層，對(duì)于一級(jí)防護(hù)層應(yīng)由如下同心層構(gòu)成：①電纜瀝青；②浸漬黃麻或玻璃毛紗；③電纜
裁線機(jī)瀝青；④防止粘合的涂料。
對(duì)于二級(jí)外護(hù)層應(yīng)由如下同心層構(gòu)成：①電纜瀝青；②聚氯乙烯塑料帶；③聚氯乙烯或聚乙烯塑料護(hù)套。
鋁護(hù)套由于強(qiáng)度高，在大多數(shù)場(chǎng)合下不需要鎧裝加強(qiáng)，因此，它的外 護(hù)層只起防蝕作用，結(jié)構(gòu)也十分簡(jiǎn)單，通常由下列同心層構(gòu)成：①電纜瀝青；②塑料帶；③聚氯乙烯或聚乙烯護(hù)套。
2 . 橡塑護(hù)層橡塑護(hù)層的特點(diǎn)是柔軟、輕便，在移動(dòng)式電纜中得到很廣泛的應(yīng)用。
但橡塑材料都有一定的透水性，僅能在采用具有高耐濕性的高聚物材料 作為電纜絕緣時(shí)應(yīng)用。
橡塑護(hù)層的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，通常只有一個(gè)護(hù)套，并 且一般是橡皮絕緣的電纜用橡皮護(hù)套，也有用塑料護(hù)套的，但塑料絕緣電 纜都用塑料護(hù)套。
相對(duì)而言，橡皮護(hù)套的強(qiáng)度、彈性和柔韌性較高，但工 藝比較復(fù)雜。
塑料護(hù)套的防水性、耐藥品性較好，且資源豐富，價(jià)格便宜， 加工方便，因此應(yīng)用更廣。
為增加橡塑護(hù)層的強(qiáng)度，常在橡塑護(hù)層中引入金屬鎧裝，在鎧裝外面 有一個(gè)塑料護(hù)套作為防蝕的外被層，稱(chēng)這種結(jié)構(gòu)為內(nèi)鎧裝塑料外護(hù)層。
內(nèi)鎧裝塑料外護(hù)層有三種結(jié)構(gòu)：內(nèi)鎧裝鋼帶塑料外護(hù)層、內(nèi)鎧裝單細(xì)圓鋼 絲塑料外護(hù)層和內(nèi)鎧裝單粗圓鋼絲塑料外護(hù)層。
3 . 組合護(hù)層組合護(hù)層也叫綜合護(hù)層，或簡(jiǎn)易金屬護(hù)層，一般由薄鋁帶和聚乙烯護(hù) 套組合構(gòu)成。
它既保留塑料電纜柔軟輕便的特點(diǎn)，又由于引進(jìn)鋁帶起隔潮作用，使它的透水性比單一塑料護(hù)層大為減小。
若以鋁 - 聚乙烯粘接 組合護(hù)層為例，其透水性至少比聚乙烯護(hù)層降低 50 倍以上。
組合護(hù)層按結(jié)構(gòu)的不同一般分為鋁 - 聚乙烯、鋁 - 鋼 - 聚乙烯和鋁 - 聚乙烯粘結(jié)三類(lèi)。
各種護(hù)套適用的電纜絕緣種類(lèi)如表 17 - 1 所示。
電纜護(hù)層的結(jié)構(gòu)所 適應(yīng)的敷設(shè)場(chǎng)所和環(huán)境條件可按表 17 - 2 選擇。
表 17 - 1 注：△表示適用。
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