呂占杰，王進(jìn)，唐貴基，吳章勤，韓國(guó)棟，萬(wàn)書(shū)亭

(1.華北電力大學(xué)機(jī)械工程系，河北保定071003;2.華北電力大學(xué)云南電網(wǎng)公司研究生工作站，云南昆明650217;3.云南電力試驗(yàn)研究院(集團(tuán)) 有限公司電力研究院，云南昆明650217)

在架空輸電線路的運(yùn)行過(guò)程中，壓接型耐張線夾不僅要承受導(dǎo)線的導(dǎo)電功能，還要承受導(dǎo)線的全部張力。架線施工中，架空線的連接是關(guān)鍵項(xiàng)目，同時(shí)它又是隱蔽工程。架空導(dǎo)線壓接的質(zhì)量非常重要，它對(duì)保證線路的可靠運(yùn)行、確保安全供電有非常重要的意義。目前常用的導(dǎo)地線壓接方法有: 鉗壓法、液壓法和爆壓法。相對(duì)于爆壓法和鉗壓法，液壓法操作簡(jiǎn)單、檢查方便、價(jià)格低廉、質(zhì)量可靠，液壓連接技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用和推廣［1］。

液壓壓接中，由于壓接材料、壓接機(jī)具、操作人員及壓接過(guò)程的影響，可能導(dǎo)致壓接件出現(xiàn)不合格的情況。目前對(duì)液壓壓接質(zhì)量的檢驗(yàn)主要是外觀檢查、尺寸測(cè)量以及力學(xué)性能抽查試驗(yàn)等。但抽檢試驗(yàn)結(jié)果合格并不能保證所有壓接件合格，因此需要有更好的檢測(cè)方法。目前，國(guó)內(nèi)在這方面還沒(méi)有有效的檢測(cè)辦法，因此，文中結(jié)合X 射線數(shù)字化透射成像技術(shù)及拉力驗(yàn)證方法，針對(duì)NY-240/30 型耐張線夾實(shí)際壓接，總結(jié)出壓接過(guò)程中可能出現(xiàn)的各個(gè)問(wèn)題及相應(yīng)的預(yù)防措施，從而可以有效保證導(dǎo)線耐張線夾的壓接質(zhì)量。

1 施壓前準(zhǔn)備工作

(1) 對(duì)所使用的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)及規(guī)格應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行檢查，其規(guī)格應(yīng)與工程設(shè)計(jì)相符，并符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)規(guī)定。

(2) 所使用的待壓管件應(yīng)用精度為0.02 mm 游標(biāo)卡尺測(cè)量受壓部分的內(nèi)外直徑。外觀檢查應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。用鋼卷尺測(cè)量各部長(zhǎng)度，其尺寸、公差應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

(3) 液壓設(shè)備使用前應(yīng)檢查其完好程度，保證正常操作。由于導(dǎo)線壓接大部分在現(xiàn)場(chǎng)操作，供電不方便。因此施工大部分采用汽油機(jī)為動(dòng)力。油壓表必須定期校核，做到準(zhǔn)確可靠。

此次壓接使用的壓接設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1，導(dǎo)線耐張線夾參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 壓接設(shè)備的參數(shù)

表2 導(dǎo)線耐張線夾參數(shù)

2 施壓前容易出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 鋼錨內(nèi)部未清理

新出廠的鋼錨內(nèi)部附著一層非揮發(fā)性的油，在運(yùn)輸及放置過(guò)程中容易進(jìn)入灰塵等。在現(xiàn)場(chǎng)壓接及壓接試驗(yàn)中得出鋼錨內(nèi)部附著的油為影響鋼錨握著力的重要原因。因此在壓接前應(yīng)用汽油將其內(nèi)部清洗，等汽油揮發(fā)干凈再進(jìn)行壓接可增大鋼芯與鋼錨之間的摩擦力，提高鋼錨的握著力。

2.2 鋼芯對(duì)人身劃傷

在人工切割鋁股時(shí)，由于導(dǎo)線較長(zhǎng)，彎曲且有一定韌性，因此要抓牢導(dǎo)線的兩端頭，防止導(dǎo)線彈起傷人，最好有2 ～3 個(gè)人配合作業(yè)［2］。

2.3 鋼芯損傷

用鋼鋸切斷外層及內(nèi)層鋁股，在切斷內(nèi)層鋁股時(shí)，可以采用激光剝線或者環(huán)切后手工剝離的方式剝?nèi)ヤX股，手工剝離時(shí)只割到每股直徑的3/4 處做為切痕，再將鋁股逐股掰斷［3］。若直接切斷內(nèi)層鋁股容易造成內(nèi)部鋼芯被鋸子鋸傷，造成導(dǎo)線整體強(qiáng)度不夠而達(dá)不到要求的拉力。如果重新畫(huà)印割線，造成工作量增加和材料的浪費(fèi)。

2.4 散股

在剝離鋁股的時(shí)候，應(yīng)該用鋁絲或者膠帶在距離切割10 mm 處進(jìn)行捆扎，否則容易造成鋁股散股，鋁線之間排布位置錯(cuò)亂，見(jiàn)圖1、圖2。散股一方面會(huì)影響導(dǎo)線套入鋁管時(shí)卡住，另一方面即使成功套進(jìn)鋁管，壓接質(zhì)量也可能會(huì)存在問(wèn)題。

圖1 剝離鋁股后容易散股的地方

圖2 用鋁絲包扎防止散股

2.5 穿鋁管時(shí)卡管

在剝開(kāi)鋼芯時(shí)，如果不用鐵絲扎緊切割部位、鋸子用力方向不對(duì)、未去除切面邊緣的毛刺或卷邊會(huì)增大鋁管與鋁股之間的摩擦，容易造成導(dǎo)線散股，鋁絲排列散亂而導(dǎo)致穿管時(shí)卡管，進(jìn)退兩難。

2.6 鋼芯、鋁管的施壓部分尺寸不足

鋁管尾部端口與鋼錨環(huán)扎有2 個(gè)凹穴，該處的施壓長(zhǎng)度要求不小于60 mm，如果該處尺寸小于60 mm，容易導(dǎo)致耐張線夾握力下降，見(jiàn)圖3、圖4。鋼錨壓接區(qū)域尺寸不足，直接影響導(dǎo)線的承拉力。耐張管壓接不足也會(huì)一定程度上影響導(dǎo)線承拉力，還容易造成各個(gè)擊破現(xiàn)象。

圖3 鋼芯施壓部分不足

圖4 鋁管施壓部分不足

2.7 鋼錨端口與鋁股之間的間隙太小

在進(jìn)行鋁股剝離時(shí)，應(yīng)保證鋼錨端口與鋁股之間有10 mm 左右的間隙。原因有兩方面: 一方面是因?yàn)樵谇袖X股時(shí)會(huì)存在畫(huà)印的尺寸有誤差; 另一方面是鋁管的塑性變形明顯強(qiáng)于鋼錨的塑性變形。間隙過(guò)小的話會(huì)導(dǎo)致壓接時(shí)鋁股和鋼錨重疊，形成初始應(yīng)力，影響鋼管的強(qiáng)度; 間隙過(guò)大，則導(dǎo)致壓接時(shí)部分應(yīng)壓接區(qū)域未壓到，導(dǎo)致整體握力減?。?］。

3 施壓過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題

3.1 鋼芯插入深度

在壓接鋼錨時(shí)，鋼芯應(yīng)插入到鋼錨的底部。NY240/30 型號(hào)的鋼錨實(shí)際插入尺寸為100 mm，由于壓接過(guò)程中鋁管存在變形，實(shí)際尺寸可達(dá)到110 mm左右，如圖5 所示。如果插入深度不足，就會(huì)導(dǎo)致鋼錨對(duì)鋼芯的握緊力不足，導(dǎo)致導(dǎo)線整體拉力值不能達(dá)到要求。

圖5 鋼芯插入鋼錨尺寸不足

3.2 導(dǎo)線方向，彎曲力、扭轉(zhuǎn)力

在壓接過(guò)程中每次改變壓接管施壓位置時(shí)，由于導(dǎo)線扭絞擰力的作用，易使壓接管已壓平面與將壓平面發(fā)生錯(cuò)位，不在同一個(gè)平面內(nèi)，造成壓管扭曲。鋼錨與耐張管的角度是根據(jù)工程需要來(lái)確定的，如果存在導(dǎo)線扭絞擰力，在壓第一模時(shí)容易導(dǎo)致鋼錨與耐張管相對(duì)位置的改變，影響架空線路的安裝運(yùn)行。

3.3 模具是否對(duì)齊

每種型號(hào)的導(dǎo)線和耐張管在壓接時(shí)都有配套的模具。模具在壓接過(guò)程中容易出現(xiàn)前后未對(duì)齊現(xiàn)象，這樣容易導(dǎo)致在模具邊緣的地方產(chǎn)生彎曲，每模壓接距離減少，會(huì)增加壓接工作量甚至影響壓接質(zhì)量。

3.4 每模重疊尺寸

施壓時(shí)相鄰兩模間至少應(yīng)重疊5 mm。在實(shí)際壓接NY240/30 時(shí)，鋼錨每模壓接區(qū)域測(cè)量長(zhǎng)度為47 mm，需重疊壓接區(qū)域長(zhǎng)度為100 mm，相鄰兩模之間重疊20.5 mm。鋁管每模壓接區(qū)域測(cè)量長(zhǎng)度為85 mm，需重疊壓接區(qū)域長(zhǎng)度為185 mm，相鄰兩模之間重疊35 mm。

3.5 壓接時(shí)壓力大小、保持時(shí)間

液壓機(jī)的操作必須使每模都達(dá)到規(guī)定的壓力，而不以合模為壓好的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)實(shí)際壓接經(jīng)驗(yàn)得到此設(shè)備在壓接鋼錨時(shí)需要壓力50 MPa，壓接鋁管時(shí)需要壓力45 MPa，且持續(xù)時(shí)間為5 s 左右，保證每模壓接合模后保持時(shí)間、壓力一致［5］。

3.6 鋼模的壓接順序

按照相關(guān)規(guī)程的規(guī)定，鋁管與鋼錨的壓接順序都是從中間向端部壓接。由于鋼芯和鋁股的彈性模量不同，鋁股的內(nèi)外層變形伸長(zhǎng)量也不同，在鋁管端部附近常會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線鼓肚現(xiàn)象，俗稱“燈籠”。這會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線截面積增加，影響其外觀質(zhì)量及電氣性能［6］。

4 壓接完成后應(yīng)注意的問(wèn)題

4.1 去除飛邊

在壓接過(guò)程中由于壓模的制造誤差、使用誤差及壓接放置的位置不完全一樣，難免會(huì)產(chǎn)生一些飛邊，較薄的飛邊用銼子可去除，較厚的可用鉗子旋轉(zhuǎn)去除法更為輕松，見(jiàn)圖6。

4.2 六邊形尺寸測(cè)量

對(duì)壓接完成后的導(dǎo)線耐張管每個(gè)面用精度為0.02 mm 的游標(biāo)卡尺測(cè)量其尺寸，各種液壓管壓后對(duì)邊距尺寸s 的最大允許值為: s =0.866 × (0.993D)+0.2，式中: D 為管外徑，mm。但3 個(gè)對(duì)邊距只允許有1 個(gè)達(dá)到最大值，超過(guò)此規(guī)定時(shí)應(yīng)更換鋼模重壓［7］。

4.3 是否壓到不壓接區(qū)域

如果導(dǎo)線在做拉力試驗(yàn)合格后，作業(yè)人員在壓接時(shí)的工藝流程是不變的，其他導(dǎo)線不用再做拉力試驗(yàn)。由于鋁管塑性比鋼錨塑性強(qiáng)，如果壓接過(guò)程中壓接到不壓接區(qū)域，如圖7 所示，會(huì)增大其握著力，在拉力檢測(cè)時(shí)容易誤導(dǎo)作業(yè)人員。

圖7 壓接到鋁管的不壓接區(qū)域

4.4 耐張線夾是否存在彎曲

被壓管放入下鋼模時(shí)，位置應(yīng)正確。檢查定位印記是否處于指定位置，雙手把住管、線后合上模。此時(shí)應(yīng)使兩側(cè)導(dǎo)線或避雷線與管保持水平狀態(tài)，并與液壓機(jī)軸心相一致，以減少管子受壓后可能產(chǎn)生的彎曲，然后開(kāi)動(dòng)液壓機(jī)。液壓后管子不應(yīng)有肉眼即可看出的扭曲及彎曲現(xiàn)象，發(fā)生彎曲變形的程度不能超過(guò)管長(zhǎng)的1%，當(dāng)大于1%而小于3%時(shí)，允許校正，校直后不應(yīng)有裂紋，有裂紋或者彎曲程度超過(guò)3%時(shí)，應(yīng)重新壓接［8］。

4.5 X 射線檢測(cè)實(shí)際壓接尺寸

人工在剝落鋁包線可測(cè)量鋼芯的長(zhǎng)度，但在壓接過(guò)程中由于存在壓接位置放置的誤差及鋼錨和鋁管壓接過(guò)程會(huì)產(chǎn)生變形，導(dǎo)致鋼芯的實(shí)際壓接長(zhǎng)度要長(zhǎng)于最初的測(cè)量尺寸，利用X 射線數(shù)字成像可視化技術(shù)就可以不用拆開(kāi)壓接區(qū)域就能清楚準(zhǔn)確地測(cè)量實(shí)際壓接尺寸。

4.6 拉力檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)各個(gè)擊破現(xiàn)象

壓縮性耐張金具在壓接時(shí)，鋁管在鋼錨的切除鋁股的一部分是不用壓接的，鋼芯鋁絞線的鋼鋁截面比值不同，相應(yīng)的鋁股、鋼芯承受的拉力是不同的，目前線路上常用的鋼芯鋁絞線鋁股部分要承受導(dǎo)線計(jì)算破斷力的一半以上［9］。如果在鋁管強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，對(duì)應(yīng)的鋁包鋼芯系列導(dǎo)線伸長(zhǎng)率為2%時(shí)，鋁管的承受力值小于鋁股部分所能承受的力值，就會(huì)出現(xiàn)“各個(gè)擊破現(xiàn)象”［10］。實(shí)驗(yàn)中X 射線成像圖與拉力圖分別如圖8、圖9 所示。

圖8 耐張管部分未壓接

圖9 出現(xiàn)“各個(gè)擊破”拉力圖

從圖8 看出鋁管部位沒(méi)有壓接到位。從圖9 可以看出: 鋁管和鋼芯的伸長(zhǎng)率不同，在拉力增大的過(guò)程中，首先是鋼芯承受較大拉力，因此鋼芯先被拉斷。鋼芯拉斷后鋁管獨(dú)自承受拉力，在t=223 s 時(shí)很快就被拉斷，導(dǎo)致“各個(gè)擊破”產(chǎn)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前對(duì)導(dǎo)線的耐張線夾壓接問(wèn)題原因分析手段主要為外觀檢查、尺寸測(cè)量以及力學(xué)性能抽查試驗(yàn)。但上述手段僅能從試驗(yàn)及分析結(jié)果對(duì)導(dǎo)線耐張線夾部分性能進(jìn)行判斷，不能更直觀地檢查金具及導(dǎo)線的內(nèi)部質(zhì)量、裝配質(zhì)量等，不能判斷導(dǎo)線耐張線夾是否存在內(nèi)部缺陷、壓接質(zhì)量是否合格。因此，需要一種更直觀、便捷、有效的手段對(duì)電力金具及導(dǎo)線進(jìn)行監(jiān)控。X 射線數(shù)字成像技術(shù)是實(shí)現(xiàn)該目的的最有效手段。文中通過(guò)實(shí)際壓接操作，結(jié)合X 射線數(shù)字成像技術(shù)提出了導(dǎo)線耐張線夾壓接前、壓接中、壓接后可能遇到的問(wèn)題及預(yù)防措施，對(duì)之后的導(dǎo)線耐張線夾壓接有一定的指導(dǎo)意義。

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