针对35kV电缆半导电层残留杂质的问题，需从杂质来源分析、清除工艺优化、检测验证、预防措施四个环节系统解决，确保半导电层表面清洁度满足电气性能要求（如局部放电≤5pC）。以下是具体解决方案：
一、杂质来源分析与分类
生产过程杂质
杂质类型 来源 影响 金属颗粒 导体绞合时单线断裂产生的铜屑、铝屑 引发局部电场集中，导致击穿 绝缘粉尘 挤塑机头清理不彻底残留的XLPE碎屑 降低半导电层与绝缘层粘结力 半导电颗粒 半导电料混合不均或过滤网破损掉落的碳黑颗粒 增加导体表面粗糙度，提升局部放电风险 环境杂质
车间粉尘：空气中的金属粉末、纤维（如工作服脱落的化纤）
设备油污：牵引轮、冷却水槽渗漏的润滑油或防锈油
人为污染：操作人员手套脱落的纤维、工具掉落的金属碎屑
二、清除工艺优化
1. 机械清除法
高压气流吹扫
设备：0.6-0.8MPa压缩空气枪，配锥形喷嘴（直径5mm）
操作：
效果：可清除90%以上粒径≥50μm的颗粒
电缆固定于旋转工装，以5r/min匀速旋转
喷嘴距半导电层表面10-15mm，沿轴向来回吹扫3次
重点清理导体端部、半导电层搭接处
软毛刷旋转擦拭
工具：防静电猪鬃刷（刷毛长度15mm，直径3mm）
操作：
注意：刷子需定期用无水乙醇清洗，避免二次污染
刷子以200r/min转速旋转，沿半导电层螺旋擦拭
每米电缆擦拭时间≥30秒
2. 化学清洗法
异丙醇超声清洗
溶液：99.9%分析纯异丙醇，配比1:10（异丙醇:去离子水）
设备：40kHz超声波清洗机（功率密度≥0.5W/cm²）
操作：
效果：可溶解有机污染物（如油污），对金属颗粒无效
电缆半导电层浸入清洗液，超声处理10分钟
取出后用氮气枪（流量5L/min）吹干
EDTA螯合剂处理
溶液：0.1mol/L EDTA二钠盐溶液（pH=8-9）
操作：
适用：清除金属氧化物（如铜锈）
半导电层表面喷淋螯合剂，保持湿润5分钟
用去离子水冲洗后烘干
3. 真空吸附法
设备：工业级真空吸尘器（功率≥1.5kW，过滤精度0.3μm）
操作：
吸嘴紧贴半导电层表面（间隙≤1mm）
沿轴向缓慢移动，速度≤0.5m/min
重点吸附导体端部、半导电层边缘
效果：可清除95%以上粒径≥10μm的颗粒
三、检测与验证方法
1. 表面清洁度检测
颗粒计数仪
35kV电缆半导电层表面≥50μm颗粒数≤5个/m
≥100μm颗粒数≤1个/m
设备：Hiac Royco 3000颗粒计数仪（检测范围1-100μm）
标准：
显微镜观察
设备：金相显微镜（放大倍数200-500倍）
操作：随机选取3个位置，观察半导电层表面是否有凹坑、划痕
2. 电气性能验证
局部放电测试
施加1.5U₀（52.5kV）电压下，局部放电量≤5pC
持续15分钟无增长
设备：HAEFELY TD 30局部放电检测仪
标准：
绝缘电阻测试
导体与半导电层间绝缘电阻≥1000MΩ·km
设备：FLUKE 1508绝缘电阻测试仪（500V档）
标准：
四、典型问题与解决方案
| 问题类型 | 原因分析 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 金属颗粒残留 | 导体绞合时单线断裂 | 增加绞线机张力监控（实时显示张力值），断裂时自动停机 |
| 半导电层表面划痕 | 挤塑机头模具磨损 | 定期检查模具内壁（每500km生产量后），更换磨损量≥0.1mm的模具 |
| 清洗后局部放电超标 | 化学清洗液残留 | 增加去离子水冲洗次数（从2次增至4次），并用氮气吹干 |
| 真空吸附效果差 | 吸嘴与电缆间隙过大 | 定制异形吸嘴（贴合电缆弧度），间隙控制在0.5mm以内 |
五、预防措施与标准化
生产环境控制
洁净车间：万级洁净度（尘埃数≤350万/m³），温湿度控制在25℃±2℃、50%RH±5%
人员防护：操作人员穿戴防静电连体服、无尘手套，每2小时更换一次
设备维护
挤塑机头：每班次清理1次，用铜刷刮除残留料
过滤网：200目不锈钢网，每生产10km更换一次
工艺标准化
清洗流程：高压气流吹扫→软毛刷擦拭→异丙醇超声清洗→真空吸附→局部放电验证
记录要求：每盘电缆记录清洗时间、颗粒计数结果、局部放电量，存档≥5年
六、法规与标准依据
国家标准
半导电层表面应光滑，无肉眼可见杂质
局部放电量在1.5U₀下≤5pC
GB/T 12706.2-2020《额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆》：
国际标准
IEC 60502-2：要求半导电层与绝缘层界面粘结力≥1.5N/mm
IEEE 404：规定半导电层表面粗糙度Ra≤3.2μm
