橡套电缆中铜丝发黑的多种原因

铜丝发黑的原因是多种因素造成的，不仅仅是橡皮的配方问题，还与铜丝本身所处的状态、橡胶加工工艺、橡胶硫化工艺、电缆的结构、护套橡胶配方、生产环境等诸多因素有关。

    1橡皮发粘和铜丝发黑的原因分析

　　1.1铜丝本身的原因在廿世纪五十到六十年代，国内大多数厂家均使用普通铜杆，铜含量为99.99%，均为有氧铜杆，生产方法都是铜锭加热后经多道压延后制得黑色铜杆，经过大、中、小拉将铜杆制成比较细的铜丝。因为铜本身不是无氧铜，在加工过程中铜丝表面难免出现氧化。到了廿世纪八十年代，国内引进了无氧铜杆的*生产技术，以及国内自行开发的无氧铜杆生产技术，使整个电线电缆行业均用上了无氧铜杆，这无疑是改善了铜丝的发黑问题。但由于对铜杆的加工，特别是韧炼工艺的掌握以及加工好的铜线芯存放的条件不好，使铜线芯本身已有轻微的氧化，这也是铜丝发黑的原因之一。

　　1.2橡胶配方的原因廿世纪五十年代，橡胶绝缘均采用天然胶和丁苯胶并用配方。由于绝缘橡皮直接与铜线接触，所以就不能直接使用硫磺作硫化剂，即使用很少的硫磺也会使铜线发黑。必须使用一些能够分解出游离硫的化合物，如前面提到过的促进剂TMTD、硫化剂VA-7，同时还要配合一些硫化促进剂来提高硫化速度和硫化程度，确保绝缘橡皮的物理机械性能和电气性能。但从绝缘橡皮的弹性、强力和yǒng久变形看，都不如加有硫磺的橡皮（如果不考虑铜丝发黑的话）。几十年的实践已经证实TMTD无法解决铜丝的发黑问题。另外，绝缘橡皮要有各种颜色，红、蓝、黄、绿、黑是基本颜色，这些颜色的出现也会促使橡皮发粘和铜丝发黑。配方中的主要填充剂是轻质碳酸钙和*，由于价格的关系，有些厂家为了降低成本，用价格特别便宜的碳酸钙和*，这些填充剂粒子粗、游离碱的含量大、杂质多，所以物理机械性能比较差，电性能不好，还容易造成铜丝发黑。还有的厂用活性超细碳酸钙来提高绝缘橡皮的物理机械性能，而活性钙多数是用硬脂酸来处理的，这种酸也是促使铜丝发黑的原因。硫化剂VA-7的使用，可以改善铜丝发黑，但由于硫化程度不够，橡皮的yǒng久变形大，会造成橡皮发粘。特别是加入促进剂ZDC以后，提高了硫化速度，为了防止焦烧，还要加入促进剂DM来延缓焦烧时间。从促进剂ZDC的结构看，是在TETD结构中两个相连接的硫中间接上一个金属锌，结构式为： S S H5C2 ‖ ‖ H5C2 ＞N-C-S-Zn-S-C-N＜ H5C2 H5C2 与TETD结构式 S S H5C2 ‖ ‖ H5C2 ＞N-C-S-S-C-N＜ H5C2 H5C2 十分接近，在配方中还无法避开和秋兰姆相似的结构铜丝发黑可能时间略长一点，但没有从根本上解决。

　　2从电线电缆结构分析

　　2.1铜的催化老化是橡皮发粘的重要原因前苏联电缆科学研究院试验证明：硫化过程中铜从与橡胶接触处渗入到绝缘橡胶中，1.0-2.0mm厚度的绝缘橡皮含铜0.009-0.0027%。*，微量铜对橡皮有*的破坏作用，也就是我们通常说的重金属对橡胶的催化老化。在绝缘硫化过程中，秋兰姆析出若干游离硫与铜反应，形成活性含铜基团： CH3 │ CH2-CH-C-CH2- │ │ S S │ │ Cu Cu 在老化时，较弱的-S-S-键断裂，形成活性含铜基：Cu-S-，它与橡胶作用，同时与氧作用，破坏橡胶的长键分子，使橡胶变软变粘，是低分子链的组合。法国橡胶研究院研究发粘重现问题时也指出：如果橡胶中含有有害的金属，如：铜、锰等重金属盐类，那么不管促进剂的种类，均会发生橡胶发粘现象。

　　2.2橡套电缆中硫磺向绝缘橡皮和铜线表面的迁移前苏联科学家应用放射性同位素证实了电缆护套橡胶中硫扩散的可能性。以天然橡胶为基的硫化胶中，在130-150℃的温度下，游离硫的扩散系数约为10-6cm2/s。连续硫化的生产厂，硫化护套橡胶时，温度在185-200℃之间，这个扩散的系数就更大。由于橡套游离硫的扩散，改变了秋兰姆橡胶的结构，可能形成多硫键。这些多硫化合物通过化学分解和化合实现迁移，即"化学扩"。由于迁移的结果，不仅可改变绝缘橡皮的结构，降低其耐热性，而且硫与铜表面反应，形成硫化铜和硫化亚铜，导致铜线发黑。反过来，硫化铜和硫化亚铜加速橡胶的老化，又导致发粘现象的发生。

RS485电缆|RS485通讯电缆报价 　　3加工工艺方面的原因

　　3.1橡料加工方面的原因在以天然胶和丁苯胶并用为基础的绝缘配方中，天然胶需要通过塑炼来提高橡胶的可塑性。有些大厂为了产量，用密炼机塑炼，还要加入少量的化学增塑剂--促进剂M来提高塑性。如果塑炼温度和生胶滤橡时的温度控制不好，出现140℃以上的高温，当生胶放到开炼机上缓慢通过滚筒，而上面的积胶由于受到热氧和促进剂M的同时作用，会发现橡胶表面好象涂了一层油，实际上是橡胶分子在化学增塑剂的促进下断链比较严重，产生了比较软和粘的较小分子量橡胶。虽然后来与丁苯胶并用混炼出绝缘橡料，这些小分子量的天然胶被均匀地分散在胶料中，这些胶料挤包在铜丝上进行连续硫化后，当时可能看不出什么问题，但已经为橡胶粘铜丝埋下了一个隐患，也就是说，这些小分子量的天然胶将首先出现局部粘铜丝现象。绝缘橡皮加硫化剂和促进剂的工艺也十分重要。有些小厂在开炼机上加硫化剂，就是将装有硫化剂的罐子，在滚筒的中部倒入，中间很多，而两边较少。当硫化剂吃入橡皮中，翻三角的次数较少，会使硫化剂在橡料中分布不均匀。这样在挤包连续硫化时，含硫化剂比较多的地方很容易出现铜丝发黑现象，在发黑的地方时间一长，还会出现橡皮粘铜丝的现象。

　　3.2绝缘橡皮硫化方面的原因有些企业为了追求产量，连续硫化管只有60米长，蒸汽压力是1.3Mpa,而硫化速度要开到120米/分，这样绝缘橡胶在管中的停留时间只有30秒。橡皮本身是热的不良导体，绝缘线芯表面温度大于190℃，当温度传热到与铜线接触的里层橡皮时，又被铜线吸热，铜线升温到与里层橡皮温度接近时，硫化的橡皮电线芯已经出硫化管了。这样里层橡皮温度比较低，大约为170℃，停留只有几秒钟就出硫化管，进入冷却和收线，绝缘橡皮就会硫化不足。为了达到足够的硫化。促进剂TMTD的用量（作硫化剂用）高达3.4%，过量的硫化剂，在硫化过程中放出的游离硫也多，除供交联橡胶分子外，还有多余的游离硫。这是促使铜线表面发黑的原因。

　　总之，解决铜线发黑的问题，难度仍然较大，从铜丝到橡皮的每一道工序都要认真对待，才能取得较好的效果。胶种选择和硫化体系的采用仍是问题的关键所在。这个问题的解决需要经历时间的考验。

南北方风电场线路设计差异

相比北方地区，南方由于复杂的地理及气候条件，致使南北方风电场在设计上也存在了不同的差异。例如南方的强降雨、强雷暴、冰冻灾害、频繁的地质灾害等都会对风电场的设计造成很多影响，这些则是在北方风电场设计中很少会出现的情况。

今天，我们就来聊一聊南北方风电场在线路设计上的差异。

一、现场踏勘

现场踏勘作为线路设计的必要环节，直接影响了设计的准确性。相比北方多为荒山，植被相对较少，南方地区的植被更加茂密，对线路现场踏勘工作造成了很大阻碍。因为在植被茂密的山区，GPS信号会收到影响，直接影响到工作效率；同时南方山区的地势相对陡峭，对现场踏勘也是直接的影响；另外，在南方山林里遇见各种具备攻击性动物的几率也会大于北方。

上述的这些情况，无疑是加大了南方风电场线路现场踏勘工作的难度、时间与工作量。

二、线路电气

1、线路方式

南方由于冻雨灾害频发、同时相对北方地区，南方的植被更加茂密，致使南方风电场线路采用电缆方式的情况要远远多于北方。

产生这种情况的原因主要是，若采用架空线路，发生冻雨灾害的时候，会在线路上积冰，当积冰达到一定程度时，导致线路铁塔无法负荷，zuì终倒塌。同时，南方由于森林较多，环评水保部门对线路的要求也相对较高，因此南方很多线路采用的是电缆方式。

北方由于气候条件不同，很难发生线路积冰严重的情况，因此北方则多采用架空线方式，只有在地形条件特殊的情况下才会局部或全部采用电缆方式。RS485电缆|RS485通讯电缆报价

2、防雷接地

南方的降雨量相比北方较大，雷暴日偏多，地表水较浅，因此在线路的防雷接地方面相比北方有一定的差异。

南方线路在绝缘设计上，若采用架空线，绝缘子的数量相比北方会多一些，绝缘距离的要求会大一些。强雷暴区，设计会主动降低地线的保护角。

南方的地表水较浅，土壤含水量会相对高一些，对金属材料的腐蚀上有一定影响。在接地材料的选取时，抗腐蚀的要求会更高一些。北方地区接地材料一般采用热镀锌圆钢，在南方时，热镀锌圆钢的镀锌层厚度需要加厚，或者采用其他抗腐蚀性更好的材料，例如柔性石墨线等材料。

3、融冰开关

融冰开关这个设备在北方几乎是见不到的，在南方地区，电网会对一些积冰严重的区域要求在风电场送出线路出口加装融冰开关。通过融冰开关，可以有效的控制导线积冰的情况。

三、线路结构

线路结构部分主要是按照架空线方式进行的整理。考虑到南方的积冰以及林地情况，线路铁塔无法像北方地区一样采用常规模块塔。此时，需对模块塔进行加固改造，或者采用特殊塔型。部分地区由于林地限制，可能会采用高跨塔进行跨越以满足相关跨越规范要求。

无论是对模块塔的加固、采用特殊塔型还是采用高跨塔跨越，无疑是对结构设计提出了更高的要求，难度更大。而在工程中的直接反应就是工程量的增加，用钢量的增加、基础尺寸的加大，直接导致线路投资的增加。相比北方同规模的线路设计，在线路结构工程量上会有明显的体现。