江貞星+朱智恩+馬一力+張新倫+王少華
摘 要:本文闡述了用于生產(chǎn)鋁合金電纜的1600mm2不分割復合絞式鋁合金電纜導體的研制過程。首先制定了試制方案,結(jié)合導體工藝技術(shù)難度及南瑞銀龍電纜的現(xiàn)有設備特點,選擇了內(nèi)層400mm2圓形單線緊壓+外層1200mm2型線緊壓的結(jié)構(gòu)方式,設計了導體結(jié)構(gòu),并制定了導體試制工藝,最終試驗測試結(jié)果表明研制的1600mm2的導體完全滿足設計性能要求。
關(guān)鍵詞:鋁合金電纜;電纜導體;導體工藝;復合絞式
中圖分類號:TM24 文獻標志碼:A
0 引言
在全球銅礦資源儲量有限、銅價持續(xù)高漲的情況下,以鋁代銅將會是未來潛在趨勢。該項技術(shù)已在國外歐美國家得到了廣泛應用,國內(nèi)一些電纜廠商在引進美國技術(shù)的同時也進行著自己的探索,努力促成鋁合金電纜在國內(nèi)的規(guī)模性應用。由于今年來國內(nèi)直流輸電在近海風電場和海島供電的大量應用,鋁合金電纜導體相比于銅導體的優(yōu)勢在海底電纜中也將更好的發(fā)揮,因此鋁合金緊壓導體的試制將是其中關(guān)鍵技術(shù)之一。
1 試制方案
試制鋁合金電纜導體的標稱截面積為1600mm2,采用鋁合金牌號為8030。因截面積較大,為使導體更加柔軟、彎曲曲率半徑更小,且便于現(xiàn)有設備生產(chǎn),依據(jù)GB/T 3956-2012《電纜的導體》標準規(guī)定,將整根導體設計為一種混合絞合結(jié)構(gòu),即分成內(nèi)、外兩個不同結(jié)構(gòu)組成部分。內(nèi)層采用鋁合金圓形單線配合成型模直接緊壓絞合成型,外層采用鋁合金型線絞合。
2 生產(chǎn)設備及工藝參數(shù)
2.1 生產(chǎn)設備
本鋁合金電纜導體的試制由銀龍電纜有限公司承擔,生產(chǎn)設備采用導體車間的現(xiàn)有設備生產(chǎn)。
2.2 模具設計
在導體生產(chǎn)中,難點還是成型線模設計和單線的拉制,它影響到導體的穩(wěn)定性、緊密程度、表面質(zhì)量、截面和外徑大小等。
2.3 生產(chǎn)工藝
2.3.1 8030鋁合金桿連鑄連軋
(1)連鑄連軋工藝流程
連鑄連軋生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。
(2)8030鋁合金桿成分配方
8030鋁合金的成分含量由美國提出,其具體各組分的百分數(shù)見表1。
(3)熔鑄工藝參數(shù)
連鑄連軋中熔鑄工藝的參數(shù)選取和常規(guī)的8030鋁合金桿生產(chǎn)工藝一致,不做改動。
(4)鋁合金桿軋制工藝
鋁合金桿的軋制工藝參數(shù)見表2。
2.3.2 拉絲工藝
(1)Φ2.96mm圓形鋁合金線工藝參數(shù)
表面光潔,并不得有與良好的商品不相稱的任何缺陷。直徑允許偏差:Φ3.00mm,±0.02mm。
(2)鋁合金型線工藝參數(shù)
表面應光潔,并不得有與良好的商品不相稱的任何缺陷。等效直徑:4.75mm,直徑允許偏差:±0.0472mm。
2.3.3 絞線工藝
(1)絞制工藝參數(shù)
對于絞線工藝來說,首先需確定絞線工藝參數(shù)。
(2)絞制工藝要求
①鋁合金線接頭采用電阻對焊。同一根單線上或整根導線中,任何兩接頭間的距離應不小于15m;
②鋁合金絞線的所有單線應同心絞合;
③成品絞線應緊密、圓整地一次絞合完成,表面應光潔不應有油污,不應有目力可見的缺陷,如明顯的劃痕、壓痕,不得有缺股、斷線、跳線、松股現(xiàn)象,并不得有與良好的商品不相稱的任何缺陷;
④并線??刹捎媚猃埬?,??壮叽鐟染€徑小-0.5mm~0mm。
2.3.4 導體退火工藝
導體采用整體退火,退火的工藝參數(shù)如下所示:
溫度:300℃±10℃;
時間:12h,鋁線自然冷卻,且冷卻速度不小于10℃/h;
20℃時的電阻率不大于28.80 nΩ·m;
伸長率:≥10%;
表面應光潔,并且不得有可能影響產(chǎn)品性能的所有缺陷。
3 測試設備
試制過程中對鋁合金單線和1600mm2鋁合金導體分別取樣測試,測試單線的直流電阻率、外徑、斷裂伸長率和抗拉強度,測試1600mm2鋁合金導體的各層的外徑及絞合節(jié)徑比,與工藝設計參數(shù)相比較,確保滿足要求。
4 測試結(jié)果
通過測試,發(fā)現(xiàn)所生產(chǎn)的鋁合金單線和1600mm2鋁合金導體參數(shù)與設計參數(shù)相一致,誤差較小。
結(jié)論
(1)本文設計了一種1600mm2不分割復合絞式的鋁合金電纜導體, 經(jīng)過樣品試制及參數(shù)測試,試制的導體完全滿足導體性能要求。
(2)該導體相比普通圓形緊壓導體具有更高的緊壓系數(shù),并且由于外層是型線絞合而成,導體表面更加光滑,縫隙更小。
(3)外層型線絞合加工時應用防翻身裝置,大大減少了型線翻身現(xiàn)象,可滿足交聯(lián)生產(chǎn)線導體牽引過模具時對導體外徑的精度要求。
(4)導體最外層半導電繞包帶必須采用特多龍材質(zhì),并防止在繞包時出現(xiàn)漏包和翻折現(xiàn)象。
參考文獻
[1]GB/T 3956—2012,電纜的導體[S].