電纜鉛護(hù)套恢復(fù)研制

劉洋洋　劉志會　姜黎黎

摘 要：文章以800mm2直流海底電纜為例，介紹了直流海底電纜鉛護(hù)套恢復(fù)工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)、設(shè)備設(shè)計(jì)方案，指出了直流海底電纜鉛護(hù)套恢復(fù)過程中應(yīng)注意的一些問題和關(guān)鍵參數(shù)。最后給出了恢復(fù)后的檢測結(jié)果，檢測結(jié)果表明恢復(fù)后的直流海底電纜各項(xiàng)性能均達(dá)到要求。

關(guān)鍵詞：電纜；鉛護(hù)套恢復(fù)；工藝設(shè)備設(shè)計(jì)

引言

近年來，雖然我國線纜業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)是全球第一，但是質(zhì)量及技術(shù)上還與國外知名企業(yè)有著明顯差距。隨著2013年的到來，中國電線電纜行業(yè)將迎來新的商機(jī)和市場。特別是隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，沿海島嶼對供電量要求加大，國內(nèi)外海底電纜的用量將隨之不斷增加。作為海底電纜工廠接頭的研制的重要組成部分：鉛護(hù)套恢復(fù)，也是研制海纜項(xiàng)目要攻克的難關(guān)之一。眾所周知，由于海底電纜長期浸泡在水中，對阻水要求比陸地電纜更高，特別是保護(hù)絕緣免受水分侵入的損害，以保持絕緣強(qiáng)度。多數(shù)高壓海底電纜采用金屬護(hù)套，來阻止水分的侵入。目前行業(yè)內(nèi)海底電纜按阻水護(hù)套的材料分為：鉛護(hù)套海底電纜、鋁（銅）塑復(fù)合護(hù)套海底電纜、聚乙烯（PE）護(hù)套海底電纜。按阻水護(hù)套的形式分：分相阻水護(hù)套、統(tǒng)包阻水護(hù)套。我公司承擔(dān)的國家電網(wǎng)重點(diǎn)科技研發(fā)項(xiàng)目：“高壓直流交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜”。根據(jù)工藝要求，采用鉛護(hù)套統(tǒng)包阻水結(jié)構(gòu)。

隨著電壓等級的增加，電纜鉛護(hù)套的精密度要求也相應(yīng)的提高，目前國內(nèi)外沒有成熟工藝及相應(yīng)恢復(fù)設(shè)備，因此如何恢復(fù)鉛護(hù)套，使之具有優(yōu)良的徑向阻水效果，成為當(dāng)前海底電纜研發(fā)和分析的重點(diǎn)。

1 鉛護(hù)套性能

由于海底電纜長期浸泡在水中，必須給絕緣以足夠的保護(hù)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)既要保證海纜的阻水性能，同時(shí)又要保證電纜導(dǎo)體電氣性能。為此海底電纜鉛護(hù)套性能和要求很高。

以研制的800mm2海底電纜為例，其鉛護(hù)套的部分參數(shù)：鉛護(hù)套平均厚度：3.50mm；鉛護(hù)套最薄厚度：3.14mm；鉛護(hù)套外徑：75.00mm；鉛護(hù)套氣密性：0.4MPa兩小時(shí)無漏氣；外觀圓整光滑。

2 鉛護(hù)套恢復(fù)工藝

2.1 焊接前準(zhǔn)備

首先取加工完鉛護(hù)套和PE護(hù)套后的接頭樣品，將接頭所處位置的鉛護(hù)套和PE護(hù)套切割掉，露出恢復(fù)后的絕緣表面，注意鉛護(hù)套和PE護(hù)套兩端切割邊緣對于接頭處對稱位置，鉛護(hù)套總切割長度2m，PE護(hù)套總切割長度2.5m。然后把樣品穿進(jìn)長2.3m，內(nèi)徑79mm，厚度4.0mm的鉛管內(nèi)，鉛管移至切割后絕緣恢復(fù)完成的表面處，與原有鉛護(hù)套搭蓋程度呈兩端對稱。

2.2 焊接過程

鉛護(hù)套恢復(fù)的難度大，難點(diǎn)主要分為三點(diǎn)：（1）鉛護(hù)套工藝處于空白狀態(tài)；（2）新工藝需要不斷地研究和改進(jìn)；（3）缺乏具有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人才。經(jīng)過不斷的研發(fā)改進(jìn)和人才培養(yǎng)我公司最終攻克以上難關(guān)。

焊接步驟分為：一端焊接→拉模拉拔→另一端焊接。

首先用氫氧焰和鉛焊條將鉛管一端和鉛護(hù)套焊接在一起，焊接時(shí)邊焊接邊冷卻并注意溫度控制，焊接時(shí)使用銅刷不斷擦刷焊接處表面，防止焊接過程中產(chǎn)生的氧化物沉積在恢復(fù)好的鉛護(hù)套表面影響鉛護(hù)套性能。

焊接好一端后用內(nèi)徑78mm的拉模拉拔鉛護(hù)套，拉拔時(shí)注意用力均衡速度平穩(wěn)緩慢，切勿用力過猛速度過大導(dǎo)致鉛管斷裂。隨后用內(nèi)徑為77mm、76mm、75mm的拉模逐漸拉拔直至鉛管外徑與鉛護(hù)套外徑相同，并控制鉛管內(nèi)壁與絕緣空隙達(dá)到最小。

最后把鉛管另一端與鉛護(hù)套焊接在一起，焊接方式與前一端相同。

2.3 拉模設(shè)計(jì)

拉模拉拔是為了使鉛管外徑與鉛護(hù)套外徑保持一致、為了減小鉛管與絕緣表面的間隙、為了使恢復(fù)后的鉛護(hù)套與恢復(fù)前性能相近。拉模結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 恢復(fù)后鉛護(hù)套性能

將鉛護(hù)套恢復(fù)后的800mm2海底電纜送檢，具體檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1

絕緣屏蔽層與鉛護(hù)套之間的阻水試驗(yàn)：手動加壓1.0MPa，24h，透水長度左端100m，右端40m。

可以看出，各項(xiàng)性能指標(biāo)與恢復(fù)前無明顯差別，且完全達(dá)到國內(nèi)外同類型產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

4 影響因素

在確定了焊接工藝及焊接過程后，分析現(xiàn)場生產(chǎn)會出現(xiàn)以下問題：

（1）車間空氣中灰塵和金屬屑含量多影響恢復(fù)質(zhì)量；（2）拉模內(nèi)表面粗糙度影響恢復(fù)表面光滑度；（3）焊接過程溫度控制不好或焊接過程連續(xù)升溫時(shí)間過長引起的絕緣損壞；（4）焊接過程產(chǎn)生的氧化物殘留影響恢復(fù)后性能。

針對以上問題，提出對應(yīng)的解決措施如下：

（1）在無塵環(huán)境中進(jìn)行鉛護(hù)套恢復(fù)，并且對操作人員及設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的除塵處理；（2）采用先進(jìn)工藝及特殊材料設(shè)計(jì)出表面粗糙的合格的拉模；（3）采用邊焊接寒冷卻方式控制焊接溫度；（4）焊接過程中使用銅刷不斷擦刷焊接處表面，防止產(chǎn)生的氧化物沉積在焊縫表面。

5 結(jié)束語

我們通過工藝的設(shè)計(jì)、模具上改進(jìn)、專業(yè)人才的培養(yǎng)，成功實(shí)現(xiàn)了電纜鉛護(hù)套的恢復(fù)，恢復(fù)前后各項(xiàng)性能指標(biāo)無明顯差別，且完全達(dá)到國內(nèi)外同類型產(chǎn)品的先進(jìn)水平。該方式由于原理簡單，操作方便，可以推廣應(yīng)用到其他類似金屬護(hù)套恢復(fù)中去，從而極大的促進(jìn)電纜行業(yè)的發(fā)展前景。

作者簡介：劉洋洋（1986-），女，助理工程師，主要從事高電壓海纜、電纜技術(shù)研究開發(fā)工作。