煤礦用低煙無鹵梭車電纜的研制

李萬松

(安徽凌宇電纜科技有限公司，安徽 無為238371)

0 引言

隨著我國科學技術的不斷發展，煤炭由原來的人工開采變為用現代化的聯合采煤機組來開采，聯合采煤機組包括采煤機、梭車和輸送機。采煤機采下的煤由梭車運到皮帶輸送機上，梭車在工作過程中是來回移動的，而電纜是通過梭車上的滾筒自動收放的，會發生嚴重的彎曲和拖拉，同時還受到跌落的煤塊和石塊的沖擊，很容易使電纜導體斷裂和護套破損，從而發生短路，若遇到瓦斯將會產生爆炸。在遇到火災時電纜燃燒又會產生大量的有毒氣體，使人的生命安全受到很大威脅。

1 技術要求與結構設計

公司組織技術人員專赴煤礦實地考察，發現梭車電纜的使用環境惡劣，要求梭車電纜具有耐磨、抗拉、抗扭、抗彎曲、抗靜電、抗干擾、低煙無鹵等性能。

目前，國內尚無梭車電纜的國家標準及行業標準。我們根據使用環境和用戶的要求，參照MT 818—2009煤礦用電纜標準和TICW/06—2009計算機與儀表電纜技術規范，并結合使用特點對結構加以改進，以提高部分性能，設計了煤礦梭車用橡套軟電纜。圖1為MDSCPTJB－0.66/1.14和MDSCPTJB－1.9/3.3的電纜結構圖。

(1)監視線芯和地線芯。導體采用高強度紡綸絲纖維經股絞構成導體的抗拉絲。采用六類鍍錫軟銅線分層纏繞在高強度、高彎曲性能的抗拉絲上，每層的纏繞方向相反，最外層的纏繞方向為左向，構成監視線芯導體。這種結構形式節距很小，導體單絲展開后其長度是原長度的1.3～1.5倍，電纜在彎曲和拖拉時，導體猶如一根彈簧，大部分的作用力都集中在抗拉絲上，從而有效地避免了電纜導體被拉斷和彎斷。監視線芯擠包絕緣后編織一層金屬屏蔽層，這樣就能有效地避免外界電源信號對監視回路的干擾。

地線芯導體同樣采用六類鍍錫軟銅線分層纏繞在抗拉絲上，地線芯導體無絕緣層，提高了電纜的抗靜電能力。

圖1 MDSCPTJB－0.66/1.14和MDSCPTJB－1.9/3.3電纜的結構圖

(2)動力線芯。為保證梭車電纜有較好的柔軟性，動力線芯導體采用六類導體結構。多股鍍錫軟銅線股絞后復絞，導體股絞節徑比控制在12倍以下，復絞的節徑比控制在10倍以下，并且為股絞和復絞方向相同的同心式正規絞合，外層絞合方向為左向。此種絞合方式中每一根股線的位置均輪流在絞線上部的伸長區和絞線下部的壓縮區，當絞線彎曲時導體不會發生變形斷裂，使其柔軟性和延展性更好。為了改善導體表面的電場分布、均化電場和消除導體與絕緣層之間氣隙，同時防止導體絞合過程中的毛刺等尖端突起刺入絕緣層，先繞包一層半導電帶后擠包絕緣形成絕緣線芯，然后編織一層金屬屏蔽層，避免對外界的干擾。

(3)纜芯。三根動力線芯、一根監視線芯和兩根地線芯，三大三小絞合成纜芯，絞向為右向，纜芯外繞包一層半導電帶。動力線芯用金屬和纖維編織屏蔽，而地線芯沒有絕緣，在成纜纜芯外繞包半導電帶也就增大了動力線芯屏蔽和地線芯的接觸面，這樣在電纜絕緣任何一處受到損傷時整個設備都會立即斷電，井下不會因電纜故障而發生危險。

(4)加強層和護套。電纜的加強層采用芳綸絲編織在內、外護套之間，且內外護套要緊密結合。內、外護套采用耐油、耐熱、耐腐蝕、耐磨的以三元乙丙膠為基料的低煙無鹵阻燃橡皮擠包，使電纜的抗扭轉和抗彎曲性能有了很大提高，同時在電纜遇火災時無有毒氣體放出。

2 材料的選用

(1)為保證梭車電纜具有較好的柔軟性，導體采用符合GB/T 3953標準規定的電工圓銅線，結構符合GB/T 3956標準規定的六類導體。

(2)監視線芯絕緣和動力線芯絕緣采用以三元乙丙膠為基料的絕緣橡皮，性能符合GB 7594.8—1987標準的規定，抗張強度不小于6.5 MPa。

(3)內護套和外護套采用具有良好機械物理性能的耐油、耐熱、耐腐蝕、耐磨的以三元乙丙膠為基料的低煙無鹵阻燃橡皮，性能符合GB 7594.7—1987標準的規定，且抗拉強度不小于15.0 MPa，抗撕不小于5.0 N/mm。

(4)編織加強層采用高強度的紡綸絲纖維。

3 試制工藝

下面以MDSCPTJB－0.66/1.14 kV 3×25+2×6/2+1×2.5低煙無鹵梭車電纜為例說明試制過程，電纜結構如圖1所示。

(1)監視線芯和地線芯。導體采用了高強度紡綸絲纖維經400型束線機股絞構成導體的抗拉絲。采用六類鍍錫軟銅線，用500型纏繞機分層纏繞，每層纏繞方向相反，最外層的纏繞方向為左向，用 65擠橡機擠包絕緣層，用16錠編織機編織金屬屏蔽層。同樣采用六類鍍錫軟銅線用500型纏繞機分層纏繞在抗拉絲上構成地線芯導體，地線芯導體無絕緣層。

(2)動力線芯。采用多股鍍錫軟銅線用500型束絞機股絞和500型籠絞機復絞，并且為股絞和復絞方向相同的同心式正規絞合，絞合方向為左向，同時繞包一層半導電帶后采用 90擠橡機擠包絕緣形成動力線芯，動力線芯用24錠編織機編織金屬和纖維屏蔽層。

(3)纜芯。三根動力線芯、一根監視線芯和兩根無絕緣層的地線芯，三大三小采用1+6/1250成纜機絞合成纜芯，同時繞包一層半導電帶。

(4)加強層和護套。使用 120擠橡機擠包內護套后采用36錠編織機編織加強層，再用 120擠橡機擠包外護套。

在擠包電纜外護套時要注意:因為電纜內外護套之間有加強層，擠包外護套時要防止產生氣泡、爆裂，生產時設備要選用有水汽平衡的連續硫化生產線，蒸汽壓力控制在0.6 MPa左右，出線速度控制在2 m左右，電纜出冷卻管后能夠充分冷卻，使內外溫度達到平衡就不至于產生氣泡、爆裂。

4 性能測試

我們對低煙無鹵梭車電纜做了主要性能測試，試驗結果見表1。從試驗結果可知本產品完全滿足 梭車工作環境的要求。

表1 低煙無鹵梭車電纜的主要性能

5 結束語

由于對MDSCPTJB型梭車電纜結構進行了優化，因此提高了電纜的抗靜電和抗干擾能力以及抗彎曲性能，電纜受到損傷時整個設備會立即斷電;同時選用了具有良好機械物理性能的耐油、耐熱、耐腐蝕、耐磨的以三元乙丙膠為基料的低煙無鹵阻燃橡皮為護套材料，在電纜燃燒時不產生有毒氣體，使人的生命安全有了保障，而且使用壽命長。該型號電纜完全可以替代進口產品。

［1］MT 818—2009煤礦用阻燃電纜［S］.

［2］GB/T 3956—2008電纜的導體［S］.

［3］GB 7594—1987電線電纜橡皮絕緣和橡皮護套［S］.

［4］TICW/06—2009計算機與儀表電纜［S］.