★ 采用PP改性聚丙烯这个热塑性材料生产电力电缆时其制造工艺优化带来了全新挑战。正如世上很多事物一样，如果仅仅是低速生产并只是小规格电缆时一切都相对简单，但当绝缘层厚度越大、生产线速度越快时其工艺要求就越高。从采用PP改性聚丙烯生产中压电缆向更高电压等级转换且绝缘层厚度达到或超过导体直径时，其电缆的冷却过程中便会出现新的状况。
绝缘的变形和气隙
首先如果在生产PP改性聚丙烯电缆时采用急剧的冷却梯度可能影响电缆的几何尺寸精度。这种热塑性材料的挤出温度通常远远高于交联聚乙烯XLPE绝缘料，这样在冷却过程中不可避免地会产生更大的收缩。聚合物从熔融态转变为固态时，材料密度会增大，这也会导致显著的收缩。如果生产工艺未经过优化，这些直径变化会导致电缆外形畸变。
其次PP电缆在冷却过程中产生气隙的风险会带来更为严峻的问题。在冷却开始时，PP绝缘聚合物外层首先固化，在电缆周围形成一层半固态的环状结构。此时材料仍处于热膨胀状态，因此该环状结构的直径会大于最终成品尺寸。随着冷却持续进行，这一固态环在聚合物层中所占比例越来越大。聚合物由熔融态转变为固态时密度升高，这本质上意味着：若外层环不发生形变，内部就会出现材料缺失，从而在绝缘层中形成较大气孔间隙。空隙产生的倾向取决于材料特性、电缆结构及工艺条件。
测量绝缘相对导体应力的装置示意图
寻找测量与验证方法
为深入研究高压电缆的这一特性，我们研发了一套专用测量装置。该装置被置入导体上并随着电缆生产完整经历了与高压电缆完全一致的生产制造流程。装置内置压力传感器与活动杆，可在制造过程中实时测量作用于导体承受的压力。实测数据验证了我们的理论假设与计算结果：在制造工艺的冷却阶段，电缆内部压力出现显著下降。
这一革命性的测量技术有助于我们更深入地理解热塑性电力电缆的制造原理，优化生产工艺。依托本次实测获取的全新数据，我们已可对自主开发的仿真程序进行精细化调校。
材料固有特性
气孔间隙形成的风险在很大程度上是材料本身的固有特性。在热塑性聚丙烯PP基聚合物领域，材料的选择如同“狂野西部”般缺乏统一标准——不存在表现一致、性能相近的通用材料，这与交联聚乙烯XLPE材料的特性截然不同。
冷却过程曲线展示了高压热塑性聚丙烯（PP）基电缆原型在冷却过程中的外部压力（浅绿色）、导体温度（绿色）以及电缆内部朝向导体的压力（蓝色）。导体压力测量结果显示，在冷却过程中压力明显降低。
热塑性绝缘材料之间的差异极大，因此很难制定“一刀切”的通用工艺参数。尽管如此，这种新型测量方法及相关研究为我们提供了更深入研究制造过程的工具，并为工艺优化提供了有价值的思路。目前，我们已验证了该制造过程的建模理论，并找到了面向未来的工艺优化方向。
往期精选文章
