探究影响MPP电缆保护管纵向回缩率的影响因素

国网杭州市临安区供电公司 尤 敏 金旻昊 吕 华 国网杭州供电公司 夏 衍

MPP 是一种由改性聚丙烯为主要原料合成的新型管材，且它质地轻薄、内外壁光滑、摩擦力阻力小，因具有耐高温的特性，所以可采取热熔焊对接的方式对接，密封性能好，对地层结构破坏小，有良好的抗拉、抗压性能、突出的耐腐蚀性能和良好的电气绝缘性能，能有效提高电缆工作中的安全系数。它符合现代城市的发展需求，社会效益与经济效益非常显著，应用范围十分广泛。

1 MPP 的相关知识

MPP 主要以改性聚丙烯为原材料，它具有耐高温，抗外压等特点，能用于十千伏以上的高压输电线电缆保护管管材，运用MPP 材质的电缆保护管不需要大量破坏地面、房屋，能更好地适用于人们的正常生活，在道路、河床、房屋等下方设置电力电缆工程可使用的轻便材料。

1.1 MPP 电缆保护管的使用标准

MPP 电缆保护管可大面积适用于市政、电力、电信、煤气、自来水、热力等管线工程，同时还可以在一些没有办法实施开挖工程的地区进行铺设管线工程，比如古迹保护区、闹市、农作物种植基地、农田保护区、高速公路、河流海沟以及港珠澳大桥的海底电路建设。

MPP 电缆保护管长期使用温度为-5℃～70℃，且在运输过程中，不允许任意抛甩、撞击、刻画、划线、在太阳下暴晒等现象，否则将会影响MPP 电缆保护管的使用寿命，或将会埋下不必要的安全隐患，在人们施工使用过程中，对人体造成触电伤亡等情况。MPP 电缆保护管在采用热熔对接时，两管的轴线必须对齐，且两端的端面要切削的垂直平整，不允许有一丝的粗糙，在应对不同天气、海拔高度以及温度时需要对加工温度、加工时间、加工压力等做出相应的机器和切割调整。

MPP 电力电缆保护管连接也有严格的温度要求，不同的温度将直接影响焊接的质量，甚至可能会对未来的使用造成不必要的安全隐患，MPP 电力电缆保护管采用热熔对接的方式连接，给管材加热的温度应符合以下规定：190～240℃的热熔对接时，将对接的电力管保持水平固定在对接设备的夹具上，保持两根连接管水平，并且两管需要对接好中心，以便于更好地连接。采用热熔对接时应使用具有温度调节的焊接设备，根据管材材质来控制热熔温度的高低和热熔的时间，待焊接好后，应等待热熔对接连接面自然冷却，切不可进行物理降温的方式进行急速冷却，否则即会导致连接面炸裂，造成财力物力的浪费。

MPP 电力电缆保护管的溶解点约为200℃。焊接时温度过低，将无法达到该管材的溶解点；但是温度也不可过高，当温度高于200℃时，产品将会熔化，因此焊接只能在溶解点范围内完成，不可过高也不可过低，从而才不会影响焊接质量。MPP 电力电缆保护管的焊接温度应当严格控制，温度影响焊接质量也会影响产品质量。在确保焊接温度后，还应当注意管材材料的选取，因含有杂质的产品在焊接过程中会对质量产生不利影响。当焊接质量较差时，内部的电缆会产生张力或者拉力，从而将会影响后续的使用，减少管材的使用时间。

1.2 MPP 电缆保护管的储存条件

MPP 保护管应放在通风情况良好的、温度不得超过40℃的仓库内，于露天或施工现场放置的情况下，应有遮盖物遮挡，以免阳光直射，对管材造成裂痕现象，也应避免火种的靠近，与火种、发热电器等能导热的器材的距离不得小于一米。虽然说MPP 电力电缆保护管质量好，各方面性能佳，但是在使用的过程中，还是需要注意影响MPP 电力电缆保护管易燃的六大因素，因这不仅仅关系着使用效果，还与安全有着密切的联系：

电缆头燃烧，这是由电缆头的表面受到潮湿影响并且堆积大量污垢所致，从而引起电缆头表层绝缘和引出线绝缘燃烧；绝缘损坏从而引起短路故障，可能会导致电缆相间或者铅皮间的绝缘击穿，产生的电弧使绝缘材料及电缆外保护层材料燃烧起火；电缆长时间过载运行，电缆绝缘材料的运行温度超过正常发热的最高允许温度，使电缆的绝缘老化干枯，这种绝缘老化干枯的现象，通常发生在整个电缆线路上；火源和热源都会导致电缆火灾，因此必须远离火种跟火源。

油浸电缆因高差发生淌、漏油，当油浸电缆敷设高差较大时，可能发生电缆淌油现象；中间接头盒绝缘击穿，电缆接头盒的中间接头因压接不紧、焊接不牢或接头材料选择不当，运行中接头氧化、发热、流胶，使MPP 电力电缆护套管起火。管材也应按不同规格分类摆放好，整齐堆放，避免管材弯曲，影响后续的使用，管材堆放高度不得超过1.5米，自生产日期起，管材应在适宜的存放条件下存放一年以内，超过存放期的管材将不允许再被应用于市场中，否则将会在使用过程中造成漏电泄电等现象。

1.3 MPP 的轴向固定方式

轴向固定通常采用螺母、挡圈、压板等配合轴肩和套筒实现轴上零件的轴向固定。轴肩的结构比较简单，定位精准，能承受巨大的轴向力，更好地运用于轴向固定；圆螺母的固定可靠，且拆装比较方便，也可承受较大的轴向力；轴端挡圈可应用于固定轴端零件，它可承受一定程度范围内的震动以及冲击载重负荷；弹性挡圈顾名思义就是具有一定的弹性，结果简单紧凑，通常应用于固定滚动轴承，但它不能承受比较大的轴向力，可对管材有一定的缓震效果；套筒轴上不需要开槽、钻孔和切制螺纹就能进行使用，所以它不会影响轴的疲劳强度。

1.4 MPP 电缆保护管与其他电缆保护管的区别

MPP 电缆保护管采用热熔方式焊接，焊接头的强度较高，可超长度地提高牵引力托管的性能，韧性好，并且具有优良的抗底层沉降以及卓越的抗震性能，MPP 电缆保护管在很大程度上改善了PE 管材在40℃以上时因温度导致的力学性能大幅下降而不能用于电缆排管的问题，同时也解决了CPVC 电缆保护管的抗地层沉降性能差和不能使用高牵引力拖管的弊端，MPP 虽较其他材料制成的管材成本较高，但它也拥有自己的独特的优势，MPP 电缆保护管具有耐高温的特性，它的管材呈现刚性，而PE管无法承受较高的温度，且其材料呈热塑性，在加热时会发生流动变形，冷却后可保持一定形状，形状改变可能无法正常的投入使用。MPP 管因其耐高温的特点，在切割时不会分解变形，从而使切割面光滑整齐，而PE 管在切割时会软化分解，切割面粗糙，从而将会影响美观[1]。

管材的环向拉伸强度是在管材生产的过程中一项重要的指标，可以通过环向拉伸的实验获得其数据，通过此实验，有利于快速分析管材的环向耐压强度并为试验者提供量化的数据，MPP 电缆保护管可以在-5～70℃的外界温度中进行长达50年时间之久的工作，且MPP 管材弯曲模量高达900～1200MPa，拉伸强度达到20MPa 以上，热变形的最高温度可至120℃，而CPVC 管的材质生产的管质较脆，其材料的弯曲模量以及它的拉力小，热变形温度最高才可至80℃。MPP 电力管分为一般型MPP 电力保护管，其主要应用于电力铺设时的排管管材。与传统的电力电缆维护管比较，MPP 电力管具有不可比拟的优势。

1.5 MPP 电缆保护管的应用前景

MPP 电缆保护管通过在管材内管的外壁轴向固定设置了一组分隔板，利用分隔板将外管的内部空间分成多个区域，因此以便于放置不同规格的电缆，从而使得电缆的内部整体排布更加井井有条，次序分明，放置的分隔板同时也为外管提供了一定的支持力，既较大程度地提高了MPP 电缆保护管的抗压抗弯曲性能，也提高了管道对其施工管径的适应性。MPP 管同时通过将第一外管中的中管一端与内管的斜管外壁连接，使第一外管与内管相连通，内管进入主干道上的电缆当中，同时第二外管也接入分支的电缆，并且分支的电缆集中分布在主干电缆的外侧，十分合理地分配了新旧电缆的空间占比。

MPP 管也采用了在内管与外管之间设置凸环和凹环交替分布的设计，这种方法十分地新颖，实在国内外为数不多的设计方法，通过这种设计，强有力地保证了管道的径向强度，以使管道径向免于受压出现凹陷现象，并且它的内管和外管都具有一定的柔韧性和压缩性，所以MPP 管更能适应电缆的曲线引出，使得在安装过程更加方便，得到抗压能力更强的效果。

2 探究MPP 电缆保护管纵向回缩率的影响因素的实验

实验目的：根据MPP 电缆保护管的使用标准，进一步探索影响MPP 电缆保护管纵向回缩率的影响因素，从多方面分析并精准地得出结论，以便于MPP 电缆保护管更好地运用于人们的生活中。

实验要求：实验前准备好与实验相关的器材以及实验材料；明确实验目的、原理、方法以及操作中的注意事项等，避免和减少发生错误；对实验数据及其内容必须认真观察记录，然后再进行科学地分析，得出恰当的结论，并指出相应的解决方案。

实验材料。见表1，可知MPP 电缆保护管的规格多样，实验材料的样品参数相近，排除了材料不同的因素，能更好地进行实验。

表1 样品参数表

实验方案。采用控制变量法分三组进行：取等长的规格为Ф98×3、Ф98×5、Ф98×8的一组内径相同、壁厚不同的MPP 电缆保护管分别进行20分钟、40分钟的两组实验；取等长的规格为Ф98×3、Ф144×3、Ф174×3的一组壁厚相同、内径不同的MPP 电缆保护管分别进行20分钟、40分钟的两组实验；取等长的规格为Ф156×8、Ф174×8、Ф195×8的一组壁厚相同、内径不同的MPP 电缆保护管分别进行20分钟、40分钟的两组实验。

实验结果。取等长的规格为Ф98×3、Ф98×5、Ф98×8的一组内径相同、壁厚不同的MPP 电缆保护管分别进行20分钟、40分钟的两组实验；取等长的规格为Ф98×3、Ф144×3、Ф174×3的一组壁厚相同、内径不同的MPP 电缆保护管分别进行20分钟、40分钟的两组实验；取等长的规格为Ф156×8、Ф174×8、Ф195×8的一组壁厚相同、内径不同的MPP 电缆保护管分别进行20分钟、40分钟的两组实验。

实验结果分析。由实验可知，内径相同、壁厚不同的MPP 电缆保护管的壁厚越大、回缩率越小，壁厚越小、回缩率越大。实验材料在烘箱放置时间越长、回缩率越大，放置时间越短，回缩率越小；壁厚相同、内径不同的MPP 电缆保护管的纵向回缩率基本保持一致。由此可知，内径对MPP 电缆保护管的纵向回缩率影响不大，而壁厚对其纵向回缩率影响较大且呈负相关状态，壁厚越大纵向回缩率越小。

3 实验结论

纵向回缩率。是测定热塑性塑料管材产品的性能优劣的一项重要指标，它反映的是热塑性塑料管材产品在热源的影响下管材的纵向塑性变化的稳定性能。它的测定有利于提高电缆保护管在使用的过程中对于气温变化以及管材的使用寿命。尤其是在室外暴露的给排水系统中，排水的管材更容易受到高温条件的影响，会因温度的变化而造成不同程度的变形，从而使管材脱落，进而影响管材的使用效果及其外表的美观程度。

如何降低纵向回缩率。在MPP 电力电缆保护管的制作过程中，需要使得冷却水套中的冷却水的接触面与管胚之间的距离为5～6mm 最为适宜，而原模具中的冷却水套中的冷却水的接触面与管胚之间的距离为15～20mm，两者相比之下，运用新方案可以大幅度地减少冷却水套中的冷却水接触面与管胚之间的距离，从而能够有效提高传热效率、改善管胚的冷却效果以及MPP 电力电缆保护管的纵向回缩率的性能。同时在熔融状态下的MPP 电缆保护管材质可通过芯模和口模形成的管状空腔挤出管胚，挤出的管胚通过冷却水冷却后再通过定型套进行定型，这个技术方案可通过修改口模和芯模的尺寸，使它形成的管状空腔的尺寸与所要求的尺寸保持一致，以免对管胚进行拉伸，也可以减少壁厚，从而影响MPP 管材的纵向回缩率。

在现代的电力电缆行业标准中，对管材的纵向回缩率的指标合格范围的规定中，限定纵向回缩率一般为小于等于5%，并且没有针对不同管材尺寸做更详细的合格区间，也就是说，在施工使用过程中的MPP 管材纵向回缩率应保持在5%以内。从本实验中得知，管材壁厚对MPP 电力电缆保护管的纵向回缩率指标影响最大，所以建议在行业技术标准中，纵向回缩率的合格条件应根据壁厚的不同而划分为不同的合格标准，并不能单纯地一概而论，从而使得我国的电力电缆管材的应用能更上一层楼。同时对电力电缆保护管有所研究的技术人员，应保持探索创新的认真态度对待每一个产品，使得我国电力电缆管材能够得到更好的发展，从而为人类基础建设事业做出更加伟大的贡献。