钢带漏包的影响因素与相互关系

钢带漏包的影响因素与相互关系

魏俊伟

特变电工股份有限公司新疆线缆厂  

新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州   831100

摘要：电缆钢带铠装是保护电缆不受外部机械力破坏的重要结构，在绕包钢带时，钢带的间隙与绕包角度、钢带的宽度、厚度之间均有关系。本文通过从结构上分析以上因素对钢带间隙的影响，得出上述因素之间存在的关系，并通过现场测量进行对比，验证关系的正确性，对解决实际生产中出现的问题具有指导意义。

关键词：钢带漏包；绕包节距；间隙率；绕包角度

引言

随着地埋电缆方法的使用越来越成熟，钢带铠装电缆的需求也逐渐增多。在生产钢带铠装电缆时，需将一定规格的钢带以双层间隙方式绕包在电缆内护层上，关于绕包方式，在GB/T12706.1-2020中提到：金属带铠装应螺旋绕包两层，使外层金属带的中间部位大致在内层金属带间隙上方，每层金属带间隙率不应大于50%。为防止有外部物体刺穿缆芯和弯曲时的钢带割伤缆芯，使电缆缆芯得到全方位的防护，这就要求钢带铠装不能有漏包情况发生。

关于钢带铠装漏包发生的原因，一般为绕包角度不合适，或者钢带尺寸与绕包工艺不匹配等，但钢带铠装的间隙率、钢带厚度、宽度、绕包臂长、绕包角之间究竟在何种关系下才会不发生漏包，在现有的资料中鲜有提及。

钢带的绕包角度和节距由钢带绕包设备的牵引速度与绕包转速决定，本文不再详细论述。本文将通过内外双层钢带绕包角相同时的最大生产长度、两个绕包角的关系来研究，得出钢带结构与绕包头之间应有的位置，特别是提到了容易被忽略的钢带厚度与之的关系。

一、最大生产长度

1.1电缆铠装的外径差

传统的铠装电缆主要结构为双层钢带，导致内层钢带的绕包后外径与外层钢带绕包后外径相差两个钢带厚度。铠装前线芯的直径为D，钢带厚度为δ，则内层钢带铠装后的外径D1=D+2δ，外层钢带铠装后外径D2=D+4δ，外径不同引起钢带展开后的周长不同，即在相同绕包角的情况下，外层钢带的绕包节距大于内层钢带绕包节距。

1.2相同绕包角下的节距差

由于直径的增加，外层钢带节圆周长C2大于内层钢带节圆周长C1，相同绕包角度下外层钢带的节距就会比内层钢带节距大。

内层钢带节圆周长为：C1=π（D+δ）

外层钢带节圆周长为：C2=π（D+3δ）

则内层钢带节距为：H1=tanα1C1= tanα1π（D+δ）        （1-1）

外层钢带节距为：H2=tanα1C2= tanα1π（D+3δ）       （1-2）

即在相同绕包角下，内外两层钢带节距差为

              E=H2-H1= 2tanα1πδ              （1-3）

在经历多个节距后，外层钢带不能再搭盖住内层钢带，即发生漏包现象。

1.3钢带间隙率与绕包角的关系

钢带间隙率P1在国标中要求不大于50%，当钢带宽度W已知时，绕包角α1与绕包节距H1关系有： 钢带节距为钢带宽度与间隙宽度之和比上绕包角余弦：H1=                   （1-3）

因从节圆周长计算公式（1-1）有H1=tanα1π（D+δ），带入式（1-3）后有： = tanα1π（D+δ）

得钢带间隙率为：P1=-1               （1-4）

1.4钢带的初始位差

为了使外层钢带刚好搭盖在内层钢带间隙的中间，内外双层钢带在开始绕包时需要有一定的位差。

初始位差为两层钢带中心线的位差长度，也等于两层钢带下沿差距的长度，即初始位差为一半的钢带宽度加上一半的间隙宽度，再与绕包角余弦成比。即初始位差：F =        （1-5）

初始搭盖长度等于钢带宽度的斜边减去初始位差。

则双层钢带初始搭盖长度为：

G = -F =           （1-6）

1.5最大生产长度

现有一电缆YJY23-0.6/1kV-4×70，双层钢带绕包角相同，铠装前外径D为30.8mm，使用钢带宽度为50mm，厚度为0.5mm，钢带绕包间隙率为40%，外层钢带正好搭盖在内层钢带间隙的中间，则该电缆的最大长度为：

由式（1-4）得绕包角α≈45°，内外钢带节距差为E= 3.14mm，两层钢带初始搭盖长度为G=21.22mm，该电缆最多节距个数为I= ==6.8个，节距H= tanαπ（D+δ）=98.28mm，正常生产最大长度为L=HI=98.28×7=687.96mm。

即当内外双层钢带绕包角度相同时，该电缆最多生产0.69米就会出现钢带漏包情况，且该情况会以周期性连续出现。所以在正常生产时，内外双层钢带绕包角不能相同。

二、内外层钢带绕包角的关系

为了保障内外双层钢带连续生产不发生漏包情况，需将内外双层钢带采用不同的绕包角，以确保每层钢带的绕包节距一致。

外层钢带节圆周长C2始终大于内层钢带节圆周长C1，若使绕包节距相同都为H1，则外层钢带的绕包角α2应略小于内层钢带绕包角α1，具体对应关系如下：

         H1=tanα1C1= tanα

1π（D+δ）          （2-1）

        H2=tanα2C2= tanα2π（D+3δ）         （2-2）

现使H2=H1，即有tanα1π（D+δ）= tanα2π（D+3δ）

则 =                                    （2-3）

即当内外两层钢带绕包角正切之比符合上述公式时，生产出的钢带铠装不会因内外层钢带外径不同而产生周期性漏包现象。

三、结论

以上分析可知，在钢带绕包时，钢带厚度对内外两层钢带绕包角度有直接关系，若角度相同，超过最大生产长度，就会出现周期性漏包现象，且绕包前外径、钢带厚度、宽度、间隙率等之间都存在文中的关系，想要避免出现周期性漏包，内外两层钢带绕包角正切之比就要符合文中的规律。

当然，还有在绕包时不可避免的晃动、铠装前外径不均匀、绕包张力变化以及绕包角调整等，都可能造成钢带的漏包或者翘边，一般来说，绕包臂长越短，晃动幅度越小，生产出的钢带间隙越稳定，在实际生产中可运用文中公式作出合理的调整。

参考文献

[1]王卫东.电缆工艺技术原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]吴长顺.电线电缆手册：第2册[M].3版.北京：机械工业出版社，2017.

[3]中国电气工业协会.额定电压1kV（Um＝1.2 kV）到35kV（Um＝40.5 kV）挤包绝缘电力电缆及附件：GB/T12706-2020[S].北京：中国标准出版社，2020．

1