1600mm2不分割復合絞式鋁合金電纜導體研制

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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)備及工藝參數(shù)

2.1 生產(chǎn)設(shè)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(shè)備采用導體車間的現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)。

2.2 模具設(shè)計

在導體生產(chǎn)中，難點還是成型線模設(shè)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(yīng)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(yīng)不小于15m；

②鋁合金絞線的所有單線應(yīng)同心絞合；

③成品絞線應(yīng)緊密、圓整地一次絞合完成，表面應(yīng)光潔不應(yīng)有油污，不應(yīng)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?yīng)比線徑小-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(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)計參數(shù)相一致，誤差較小。

結(jié)論

（1）本文設(shè)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(yīng)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].