影響導(dǎo)線壓接握著力的因素探討

馮愛軍， 金 榕

(上海中天鋁線有限公司，上海201108)

0 引言

根據(jù)SDJ 226—87《架空送電線路導(dǎo)線及避雷線液壓施工工藝規(guī)程》規(guī)定:導(dǎo)線或架空地線必須使用現(xiàn)行的電力金具配套接續(xù)管及耐張線夾進(jìn)行連接。連接后的握著強(qiáng)度在架線施工前應(yīng)對(duì)試件進(jìn)行拉力試驗(yàn)。試件不得少于3件(允許接續(xù)管與耐張線夾合為一組試件)。其試驗(yàn)握著強(qiáng)度不得小于導(dǎo)線或架空地線保證計(jì)算拉斷力的95%。當(dāng)液壓施工過程中出現(xiàn)握著力不合格時(shí)，大家習(xí)慣上認(rèn)為液壓握著力不合格就說明導(dǎo)線存在問題。其實(shí)通過觀察整個(gè)液壓過程，再分析，可發(fā)現(xiàn)原因是多方面的。

對(duì)于導(dǎo)線壓接試驗(yàn)，個(gè)人認(rèn)為影響的因素一般包括以下四個(gè):導(dǎo)線因素;金具因素;壓接工藝因素;試驗(yàn)因素。

1 導(dǎo)線因素

導(dǎo)線實(shí)際拉斷力要滿足GB/T 1179—2008《圓線同心絞架空導(dǎo)線》的要求，即導(dǎo)線實(shí)際拉斷力應(yīng)不小于計(jì)算的額定拉斷力的95%，而且任一單線均不應(yīng)斷裂。試驗(yàn)期間，導(dǎo)線的拉斷力按絞線的一根或多根單線發(fā)生斷裂時(shí)的負(fù)荷來確定。如果單線的斷裂發(fā)生在距離端頭1 cm以內(nèi)，且抗拉力小于規(guī)定的拉斷力要求時(shí)，則可重新試驗(yàn)，最多可試驗(yàn)3次。

對(duì)導(dǎo)線單獨(dú)做拉斷力試驗(yàn)，可采取環(huán)氧樹脂或低熔合金制作端頭，試樣端頭制備期間，應(yīng)小心不損傷任何單線。環(huán)氧樹脂或低熔合金澆鑄后要讓其靜置一段時(shí)間，以便其充分凝固。導(dǎo)線取樣的試樣長(zhǎng)度應(yīng)為導(dǎo)線直徑的400倍，且不少于10 m，導(dǎo)線兩端最好能使用螺栓緊固。在送到試驗(yàn)室的途中，試樣應(yīng)適當(dāng)加以保護(hù)以防損傷，成圈或成盤試樣的直徑應(yīng)至少是導(dǎo)線直徑的50倍。

標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于導(dǎo)線拉斷力規(guī)定:單一絞線(鋁絞線、鋁合金絞線、鍍鋅鋼絞線和鋁包鋼絞線)的額定拉斷力應(yīng)為所有單線最小拉斷力的總和。鋼或鋁包鋼芯鋁(鋁合金)絞線的額定拉斷力，應(yīng)為鋁(鋁合金)部分的拉斷力與對(duì)應(yīng)鋁(鋁合金)部分在斷裂負(fù)荷下鋼或鋁包鋼部分伸長(zhǎng)時(shí)的拉力的總和。鋼或鋁包鋼部分的拉斷力偏安全的規(guī)定為:按250 mm標(biāo)距，1%伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力來確定。

根據(jù)上述規(guī)定，單線的最小拉斷力與鋼芯的1%伸長(zhǎng)應(yīng)力，決定了導(dǎo)線的整體拉斷力。若導(dǎo)線整體拉斷力試驗(yàn)不合格，即實(shí)際拉斷力小于計(jì)算額定拉斷力的95%，則與金具壓接后的試件握著強(qiáng)度也不可能合格。

2 金具因素

2.1 選用與導(dǎo)線相配套(匹配)的金具

在這方面發(fā)現(xiàn)最多的錯(cuò)誤現(xiàn)象有兩種:鋁合金系列導(dǎo)線誤用鋁系列導(dǎo)線金具;鋁包鋼芯系列導(dǎo)線使用鋼芯鋁絞線金具代替。

第一種現(xiàn)象試驗(yàn)時(shí)一般表現(xiàn)為耐張管(接續(xù)管)的鋁管首先斷裂或鋼芯在鋼錨端口附近發(fā)生斷裂，再拉，鋁管斷裂，握著力不合格。

第二種現(xiàn)象由于金具對(duì)導(dǎo)線握著力不夠，鋁包鋼芯與外層鋁股之間有輕微的滑移，而這種滑移通過試驗(yàn)之前做記號(hào)的方式并不能夠很清楚地看出來。在試驗(yàn)時(shí)鋁包鋼芯和導(dǎo)線的鋁單線無法同時(shí)發(fā)揮作用，即容易出現(xiàn)“各個(gè)擊破”的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致握著力不合格。

根據(jù)DL/T 683—1999《電力金具產(chǎn)品型號(hào)命名方法》的要求，與鋁包鋼系列導(dǎo)線配套的金具型號(hào)標(biāo)記附加字母中應(yīng)有B(代表鋁包鋼)，與鋁合金系列導(dǎo)線配套的金具型號(hào)標(biāo)記附加字母中應(yīng)有H(代表合金)，在使用前需對(duì)金具的類型進(jìn)行檢查。避免因?yàn)榻鹁吲c導(dǎo)線的不匹配，而造成握著力不合格。

鋁包鋼線與鍍鋅鋼線的區(qū)別:

(1)鋁包鋼線表面為鋁，比鍍鋅鋼線的光滑;

(2)鋁包鋼線伸長(zhǎng)率比鍍鋅鋼絞線要小得多(鋁包鋼線斷后伸長(zhǎng)率應(yīng)≥1.0%，而鍍鋅鋼線斷后伸長(zhǎng)率至少應(yīng)≥2.0%);

(3)相同規(guī)格的鋁包鋼芯鋁絞線比鋼芯鋁絞線的計(jì)算拉斷力要大，JL/LB1A-630/45計(jì)算拉斷力為151.5 kN;而 LGJ-630/45 計(jì)算拉斷力為148.7 kN。

由此可見，鋁包鋼芯系列導(dǎo)線的金具與普通的鋼芯鋁絞線金具是兩種完全不同的產(chǎn)品，對(duì)握著力的要求是不一樣的。

設(shè)計(jì)鋁包鋼芯系列導(dǎo)線的金具要充分考慮到該導(dǎo)線的特性，在金具的長(zhǎng)度、內(nèi)外徑及材料伸長(zhǎng)率等直接影響握著力的因素上都要加以關(guān)注才行，尤其是鋁鋼截面比≥14.5的導(dǎo)線，其金具的可壓接長(zhǎng)度更要注意，應(yīng)滿足液壓規(guī)程的要求。

另外，DL/T 757—2001《耐張線夾》和 DL/T 758—2001《接續(xù)金具》只對(duì)鋼芯鋁絞線的金具尺寸做出規(guī)定，不包含鋁包鋼芯系列導(dǎo)線的金具。

2.2 金具的壓縮比要適當(dāng)

若壓接管壓接前截面為A1，壓后截面為A2，則截面壓縮比:(A1－A2)/A1×100%。壓縮比過小，則握力不夠，在做握著力試驗(yàn)時(shí)易出現(xiàn)導(dǎo)線被拉出壓接管，經(jīng)常伴有滑移現(xiàn)象;壓縮比過大，則導(dǎo)線受損傷，同樣不能滿足要求。故要使用壓縮比適當(dāng)?shù)慕鹁哌M(jìn)行配套。耐張線夾接續(xù)和接觸金具應(yīng)避免應(yīng)力集中現(xiàn)象，防止導(dǎo)線或地線發(fā)生過大的金屬冷變形。

GB/T 2314—2008《電力金具通用技術(shù)條件》中規(guī)定:接觸導(dǎo)線、地線的各種線夾及接續(xù)金具，其出線口應(yīng)做成圓滑的喇叭口狀。在施工現(xiàn)場(chǎng)曾經(jīng)碰到金具出線口無喇叭口狀，導(dǎo)線壓接試驗(yàn)出現(xiàn)不合格現(xiàn)象。在更換有較長(zhǎng)喇叭口狀的金具后，試驗(yàn)通過。經(jīng)分析，出線口有一段圓滑的喇叭口狀，其作用并不局限于只是為了施工放線過導(dǎo)輪時(shí)方便，還表現(xiàn)在鋁管的尾部壓縮比逐漸減少，這樣應(yīng)力就不會(huì)集中，也就不會(huì)將導(dǎo)線嚴(yán)重壓傷，故試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌ㄟ^。

2.3 金具的尺寸公差

金具的尺寸公差會(huì)直接影響到壓縮比，在使用前需仔細(xì)核對(duì)。偏差值見表1和表2。

表1 鋼接續(xù)管外徑及內(nèi)徑尺寸偏差 (單位:mm)

表2 擠壓鋁管外徑及內(nèi)徑尺寸偏差 (單位:mm)

2.4 不同金具的選用

耐張線夾、接續(xù)金具通常有兩種:壓縮型接續(xù)管及耐張線夾、非壓縮型耐張線夾。在GB/T 2314—2008中規(guī)定耐張線夾、接續(xù)金具對(duì)導(dǎo)線、地線的握力與導(dǎo)線、地線計(jì)算拉斷力之比應(yīng)滿足如下要求:壓縮型接續(xù)管及耐張線夾對(duì)導(dǎo)線、地線的握力不小于導(dǎo)線、地線計(jì)算拉斷力的95%，非壓縮型耐張線夾則不小于90%。

對(duì)于截面相對(duì)較大的導(dǎo)線或鋁包鋼芯系列導(dǎo)線，若采用非壓縮型耐張線夾，即螺栓式耐張線夾或預(yù)絞式耐張線夾，導(dǎo)線外層受耐張線夾摩擦力與內(nèi)層導(dǎo)線間摩擦力大小不同。一般情況下外層摩擦力大于內(nèi)層摩擦力，具體表現(xiàn)為導(dǎo)線外層受力大，外層股線延伸大，而內(nèi)層摩擦力小，握力難以傳遞至加強(qiáng)芯上，造成鋼或鋁包鋼芯受力小，甚至無法發(fā)揮作用，最終導(dǎo)線受力不均，未達(dá)到導(dǎo)線額定抗拉強(qiáng)度時(shí)外層已經(jīng)斷股。所以優(yōu)先推薦使用壓縮型接續(xù)管及耐張線夾(即通常所說的壓接金具)，其對(duì)導(dǎo)線的握力效果要好一些。

2.5 鋁包鋼芯系列導(dǎo)線金具的伸長(zhǎng)率(指壓縮型金具)

從GB/T 4437.2—2003《鋁及鋁合金熱擠壓管第2部分:有縫管》中可以知道:50 mm的標(biāo)距，管材的伸長(zhǎng)率在7%～25%。

GB/T 17937—2009《電工用鋁包鋼線》中規(guī)定:鋁包鋼線應(yīng)符合斷裂伸長(zhǎng)率不小于1%的要求。鋁包鋼線這樣的伸長(zhǎng)率決定了鋁包鋼芯系列導(dǎo)線斷裂伸長(zhǎng)率在2%左右。

眾所周知，壓縮型耐張金具和接續(xù)金具在壓接時(shí)，鋼錨部位有一部分鋁管是不壓的，這一部分的鋁股已被切除。換句話說，原先應(yīng)由鋁股承受的拉力改為鋁管承擔(dān)，因此對(duì)應(yīng)鋁包鋼芯系列導(dǎo)線伸長(zhǎng)2%時(shí)，鋁管能承受的力值就顯得尤為關(guān)鍵，此時(shí)鋁管的承受力值應(yīng)大于或等于鋁股部分所能承受的力值。而鋁包鋼芯系列導(dǎo)線與金具之間的這種接口問題恰恰是容易忽視的。

這就要求鋁管在強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，要盡量控制伸長(zhǎng)率，以確保鋁管承受的拉力不小于鋁股承受的拉力，否則就會(huì)出現(xiàn)“各個(gè)擊破”的現(xiàn)象。

在此須提醒的是“特種導(dǎo)線必須使用特種金具”。從以上性能分析可知鋁包鋼芯系列導(dǎo)線是區(qū)別于普通鋼芯鋁絞線的一種特種導(dǎo)線，須使用與之配套的特種金具，否則壓接就容易出現(xiàn)問題。這幾年在全國(guó)多個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生過該問題，值得注意。

3 壓接工藝因素

在壓接過程中細(xì)節(jié)要到位，因?yàn)閴航右彩窃囼?yàn)?zāi)芊窈细竦闹匾蛩刂?，這些細(xì)節(jié)歸納起來通常有以下方面:

(1)用汽油等清洗直線管及耐張管內(nèi)壁。

(2)用鋼絲刷清理導(dǎo)線表面的氧化膜，用汽油對(duì)金具壓接范圍內(nèi)的導(dǎo)線表面進(jìn)行清洗，清洗不干凈則同樣影響金具與導(dǎo)線的握著力。清洗長(zhǎng)度不少于管長(zhǎng)的1.5倍。

(3)為壓接后不散股而采取反壓的方法不符合SDJ 226—87《架空送電線路導(dǎo)線及避雷線液壓施工工藝規(guī)程》的要求。

(4)切割鋁股時(shí)，注意別切傷鋼線。

(5)預(yù)留空隙時(shí)，距離要恰當(dāng)，避免鋁股在管內(nèi)嚴(yán)重受堵、損傷。

(6)切割鋁股前，預(yù)先采取措施(如細(xì)鋼絲、鋁線、扎緊絲等)進(jìn)行控制，避免松股，以致試驗(yàn)時(shí)鋁單線不能完全發(fā)揮作用。

(7)在穿管時(shí)，應(yīng)順著導(dǎo)線絞合的方向旋轉(zhuǎn)，若采用左右旋轉(zhuǎn)的不當(dāng)方式，則易產(chǎn)生燈籠。

(8)壓接時(shí)操作人員應(yīng)站于壓接機(jī)側(cè)面平視壓模，在壓接機(jī)兩邊，均應(yīng)有人將導(dǎo)線托至與壓模平行，以保證管子不被壓彎和導(dǎo)線不散股。壓接的位置應(yīng)預(yù)先確定并做記號(hào)，以確保壓接部位準(zhǔn)確，特別要注意鋼錨部位第一模應(yīng)壓在凹槽處，不能偏移。

(9)液壓泵的實(shí)際壓力不低于80 MPa。

(10)液壓管壓后的對(duì)邊距S的最大允許值為:S=0.866 ×(0.993D)+0.2 mm，式中，D 為管外徑(mm)。如測(cè)量超過該最大允許值時(shí)應(yīng)更換鋼模重壓，液壓后管子不應(yīng)有肉眼可見的裂紋、扭曲和彎曲現(xiàn)象。

(11)壓接后金具與金具之間的導(dǎo)線長(zhǎng)應(yīng)不小于導(dǎo)線外徑的100倍。

(12)壓好后除測(cè)量對(duì)邊距外，還需逐個(gè)檢查外觀有無裂紋及其它缺陷。

另外，金屬在塑性變形過程中具有一定的彈性，若剛壓到合模就松開，則不能充分保證壓縮比。因此必須以液壓機(jī)壓力達(dá)到規(guī)定值為壓接完成標(biāo)志。在壓接過程中，壓力對(duì)軸心的傳遞也需時(shí)間，即壓力升到規(guī)定值時(shí)，應(yīng)保持3～5 s，壓接管應(yīng)壓出飛邊，使之符合對(duì)邊距值，從而使壓縮比滿足要求。

4 試驗(yàn)因素

有資料介紹拉力試驗(yàn)的方法對(duì)最終的結(jié)果也有影響。在實(shí)際碰到的情況當(dāng)中，有直接將壓接后的導(dǎo)線一次性拉斷的;也有中途多次停頓測(cè)量變形量后再拉的。結(jié)合GB/T 2317.1—2000《電力金具機(jī)械試驗(yàn)方法》中的規(guī)定，建議按以下步驟進(jìn)行試驗(yàn):

(1)使用經(jīng)過計(jì)量、精度值至少為±1%的拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線的計(jì)算拉斷力選擇相應(yīng)的量程，建議試驗(yàn)負(fù)荷不超過最大載荷范圍的80%，但也不應(yīng)小于20%。

(2)做握著力試驗(yàn)時(shí)，施加載荷達(dá)到計(jì)算拉斷力的20%時(shí)，在金具的出口端導(dǎo)線上作一記號(hào)，以測(cè)量導(dǎo)線相對(duì)于金具的滑移量。

(3)在不少于30 s時(shí)間內(nèi)，將張力逐步增加到導(dǎo)線計(jì)算拉斷力的50%，并保持120 s。

(4)在不少于30 s時(shí)間內(nèi)，將張力逐步增加到規(guī)定的握力值。

5 導(dǎo)線壓接握著力不合格的典型現(xiàn)象分析

5.1 壓接后起燈籠

壓接后導(dǎo)線起明顯燈籠，如圖1，從而導(dǎo)致在握著力試驗(yàn)時(shí)導(dǎo)線外層單線受力小或無法完全發(fā)揮作用，導(dǎo)線壓接握著力試驗(yàn)不合格。

產(chǎn)生燈籠的原因大致有六種情況:(1)切割鋁股時(shí)未做好防松股措施;(2)穿耐張管或直接管時(shí)，未按鋼芯或?qū)Ь€的絞制方向旋轉(zhuǎn)推入，而是采取左右旋轉(zhuǎn)的方式;(3)鋁管的內(nèi)徑與導(dǎo)線外徑過于接近，在穿管時(shí)導(dǎo)線就出現(xiàn)了明顯的燈籠;(4)切割鋁股時(shí)預(yù)留空隙距離不夠;(5)耐張鋁管在受到壓接模具壓接時(shí)，導(dǎo)線受壓接模具正六邊形各個(gè)面擠壓順序不同，且每個(gè)面受力大小不同，各層受摩擦力大小不同，則導(dǎo)線延伸不同;(6)鋁股比鋼芯彈性模量小，壓接時(shí)鋁股延伸遠(yuǎn)大于鋼芯。

圖1 壓接引起導(dǎo)線起燈籠

5.2 對(duì)邊距無法一次性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求

壓接模不配套、磨損過度或液壓機(jī)壓力不夠，對(duì)邊距無法一次性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，造成鋁管與導(dǎo)線壓接后無法產(chǎn)生最佳的摩擦力效果，如圖2所示。

圖2 對(duì)邊距無法一次性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求

5.3 “各個(gè)擊破”現(xiàn)象

“各個(gè)擊破”的現(xiàn)象是指壓接后鋼芯首先斷裂，且斷裂部位在鋼錨端口附近鋁管內(nèi)，再拉則鋁管產(chǎn)生明顯延伸，外徑縮小，直至斷裂，如圖3所示。原因主要是鋁管的伸長(zhǎng)率過大(通常是與鋁包鋼系列導(dǎo)線配套的金具)或握著力不夠(通常是與鋁合金系列導(dǎo)線配套的金具)，容易造成“各個(gè)擊破”的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致握著力不合格。

圖3 “各個(gè)擊破”現(xiàn)象

6 結(jié)束語

導(dǎo)線握著力試驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)線整體在非壓接部分全部斷裂或鋁股與鋼芯斷在壓接管管口第一壓模與第二壓模的重疊處比較正常。如斷在其余位置且握著力不合格，則需尋找原因，并重新做試驗(yàn)。

對(duì)于鋼芯鋁絞線來說，壓接后進(jìn)行試驗(yàn)，正常的斷裂現(xiàn)象是鋁股首先斷裂，其次才是鍍鋅鋼線斷裂，因?yàn)殄冧\鋼線的伸長(zhǎng)率比普通鋁線的伸長(zhǎng)率要大得多。如果出現(xiàn)相反現(xiàn)象，則說明有異常原因，可分析金具與導(dǎo)線是否匹配或在切割時(shí)是否切傷了鋼線。

總之，導(dǎo)線壓接涉及的因素是多方面的，在導(dǎo)線壓接后握著力出現(xiàn)不合格時(shí)，要仔細(xì)觀察試驗(yàn)時(shí)的情況再綜合各方面的因素進(jìn)行分析，并有針對(duì)性地采取措施予以解決。

［1］高學(xué)廉.架空送電線路導(dǎo)線及避雷線液壓工藝規(guī)程編制中發(fā)現(xiàn)的幾個(gè)問題［J］.電力建設(shè)，1990(1):13-18.

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［4］GB/T 1179—2008 圓線同心絞架空導(dǎo)線［S］.

［5］SDJ 226—87 架空送電線路導(dǎo)線及避雷線液壓施工工藝規(guī)程［S］.

［6］GB/T 2314—2008 電力金具通用技術(shù)條件［S］.

［7］DL/T 683—1999 電力金具產(chǎn)品型號(hào)命名方法［S］.

［8］GB/T 2317.1—2008 電力金具試驗(yàn)方法第1部分:機(jī)械試驗(yàn)［S］.

［9］DL/T 757—2001 耐張線夾［S］.

［10］DL/T 758—2001 接續(xù)金具［S］.

［11］GB/T 4437.2—2003 鋁及鋁合金熱擠壓管 第2部分:有縫管［S］.

［12］GB/T 3428—2002 架空絞線用鍍鋅鋼線［S］.

［13］GB/T 17937—2009 電工用鋁包鋼線［S］.