型線擴(kuò)徑導(dǎo)線生產(chǎn)及質(zhì)量控制

楊 懷，鞠 霖，孫 強(qiáng)，王 敏，王育路，夏新茂，康建國(guó)

(1.無(wú)錫華能電纜有限公司，江蘇 無(wú)錫214105;2.陜西省電力公司規(guī)劃評(píng)審中心，陜西 西安710065;3.新疆電力公司，新疆 烏魯木齊830002;4.新疆送變電工程公司，新疆烏魯木齊830049)

0 引言

在我國(guó)大力推進(jìn)“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”以及積極發(fā)展特高壓電網(wǎng)建設(shè)的趨勢(shì)下，面對(duì)電力資源分布不均、電力輸送容量增加及輸電線路的加長(zhǎng)，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定問題日益突出。超高壓、遠(yuǎn)距離的輸電線路建設(shè)已成為今后的發(fā)展趨勢(shì)，超高壓、特高壓線路更容易產(chǎn)生電暈，不但消耗大量電能，同時(shí)其無(wú)線電干擾和可聽噪聲嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。國(guó)際上通常采用增加導(dǎo)線外徑和提高導(dǎo)線表面光潔度來解決。西北高海拔特高壓輸電線路所需的導(dǎo)線截面達(dá)不到限制電暈要求的外徑，只能采用加大導(dǎo)線的規(guī)格和增加導(dǎo)線分裂根數(shù)來解決，這就需要消耗更多的金屬材料，不但增加了桿塔的荷載，也增加了工程造價(jià)。擴(kuò)徑導(dǎo)線是以滿足輸電容量為基準(zhǔn)，采取支撐層疏繞或抽股等方式來擴(kuò)大導(dǎo)線的外徑，在保證電暈所要求的導(dǎo)線外徑前提下，來減少金屬材料用量，減輕鐵塔荷載，降低工程投資。

1 型線擴(kuò)徑導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)及特性

1.1 結(jié)構(gòu)

型線擴(kuò)徑導(dǎo)線支撐層采用梯形型線疏繞絞合，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)徑，外層用“Z”形型線緊密絞合，來提高導(dǎo)線表面光潔度及圓整度，結(jié)構(gòu)如圖1所示。圓線擴(kuò)徑導(dǎo)線是對(duì)支撐層鋁線進(jìn)行抽股來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)徑，外層依然用圓鋁線緊密絞合，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.2 特性

(1)型線擴(kuò)徑導(dǎo)線內(nèi)層采用梯形型線疏繞絞合，外層采用“Z”形型線緊密絞合，使得導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)圓整，導(dǎo)線表面接近一個(gè)圓柱面，可提高導(dǎo)線的起暈電壓;而圓線擴(kuò)徑導(dǎo)線的表面會(huì)有不規(guī)則的圓弧，增加了起暈機(jī)率。

(2)外層“Z”形型線絞合，單線間互相咬合，不易出現(xiàn)因支撐層滑移而導(dǎo)致外層鋁線凹陷、拱起等缺陷，可提高導(dǎo)線抗電暈及無(wú)線電干擾能力。

圖1 型線擴(kuò)徑導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)圖

圖2 圓線擴(kuò)徑導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)圖

(3)支撐層梯形型線絞合，單線與層面間為面接觸，單線不易出現(xiàn)位移和滑動(dòng)等現(xiàn)象，導(dǎo)線結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。

(4)型線絞合的支撐層單線之間的間隙(有效支撐點(diǎn)的長(zhǎng)度)較常規(guī)圓線小，給外層單線提供更大的支撐面。

(5)型線擴(kuò)徑導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照同型號(hào)圓線擴(kuò)徑導(dǎo)線，鋼芯截面、導(dǎo)線外徑等均與圓線擴(kuò)徑導(dǎo)線一致，使其施工工藝、施工機(jī)具及配套金具與圓線擴(kuò)徑導(dǎo)線通用性較強(qiáng)。

型線擴(kuò)徑導(dǎo)線結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，表面圓整，具有提高導(dǎo)線的起暈電壓，降低線路損耗和導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)，減少金屬材料用量等優(yōu)勢(shì)。穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)還可避免施工過程中因單線滑移、受力不均引起的松股、跳股、“起燈籠”等缺陷。

2 生產(chǎn)及質(zhì)量控制

2.1 拉絲設(shè)備的選擇

硬鋁型線的生產(chǎn)主要是靠拉拔成型，由于型線接觸面積大，變形不規(guī)則，拉制過程中模具的發(fā)熱量高，所以對(duì)拉拔過程中潤(rùn)滑、冷卻要求更高。因此，拉絲設(shè)備的選擇很重要，我公司在硬鋁型線拉拔中選擇了非滑動(dòng)高速拉絲機(jī)，拉絲機(jī)潤(rùn)滑油量根據(jù)速度自動(dòng)調(diào)節(jié)，各道模具的出線速度根據(jù)張力反饋系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而真正實(shí)現(xiàn)非滑動(dòng)式拉絲。非滑動(dòng)拉絲減少了鋁線與鼓輪的摩擦，單線外觀質(zhì)量好且強(qiáng)度有保證，生產(chǎn)效率更高。

2.2 拉絲模具的設(shè)計(jì)

型線通常采用硬質(zhì)合金模，目前也有在硬質(zhì)合金模內(nèi)孔表面涂覆納米金剛石復(fù)合涂層的。?？壮叽绺鶕?jù)產(chǎn)品規(guī)格要求設(shè)計(jì)，截面的工藝裕度一般控制在2%～3%。模具分為潤(rùn)滑區(qū)、工作區(qū)、定徑區(qū)和出口區(qū)。型線拉拔過程中發(fā)熱量高，因此，異型模具與普通圓線模具相比，潤(rùn)滑區(qū)的角度要大，定徑區(qū)的長(zhǎng)度要稍短。

2.3 絞線設(shè)備的選擇

型線絞合應(yīng)采用無(wú)退扭功能的絞線機(jī)，如框絞機(jī)、叉絞機(jī)。我公司采用分段式框絞機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，每節(jié)框體采用獨(dú)立電機(jī)傳動(dòng)，絞合節(jié)距可以任意調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度可控制在1mm;線盤放線帶張力放線，放線張力采用氣動(dòng)張力控制，并配有比例閥自動(dòng)張力調(diào)節(jié)器，保持單線展放張力穩(wěn)定，有效提高型線絞合的緊密度和平整度，從而保證絞合質(zhì)量。

2.4 定位裝置的使用

為了確保單線在進(jìn)入并線模前不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，需對(duì)型線單線進(jìn)行定位。通常從線盤出來就要對(duì)單線進(jìn)行定位，確保單線在絞籠圓周方向的線形排列一致。在絞籠前端安裝有一套定位裝置，該裝置具有分線及防翻轉(zhuǎn)功能，在絞合時(shí)，將鋁線通過定位裝置固定，再對(duì)單線進(jìn)行預(yù)扭，扭轉(zhuǎn)方向與絞合方向相同，扭轉(zhuǎn)角度為360°或720°，根據(jù)線盤上單線的排列情況，也可為 180°或 540°。

2.5 電工圓鋁桿的軋制

軋制鋁桿選用Al 99.70鋁錠，并對(duì)原材料成份進(jìn)行分析，按成份下發(fā)配料單，確保鋁錠的鋁含量及各雜質(zhì)含量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熔煉時(shí)應(yīng)投入適量的硼鋁合金進(jìn)行硼化處理，熔煉結(jié)束要用氮?dú)獾状稻珶捄蟀言?，再靜置15～25 min，然后進(jìn)行軋制，通過調(diào)整結(jié)晶輪的冷卻水流量，將進(jìn)軋溫度嚴(yán)格控制在470～500℃間，并通過控制皂化液的水溫控制終軋溫度，終軋溫度控制在250℃以下，以防鋁桿產(chǎn)生自退火。型線拉拔過程中抗拉強(qiáng)度損失較大，鋁桿強(qiáng)度應(yīng)適當(dāng)提高，一般控制在120～125 MPa。

2.6 型線的拉制

要保證鋁線的機(jī)械性能和電性能，除了鋁桿自身質(zhì)量、拉拔溫升以及潤(rùn)滑條件要嚴(yán)格控制外，模具的合理設(shè)計(jì)及配模也非常重要， 型線拉拔模具工作區(qū)頂角應(yīng)控制在22°～24°，平均道次壓縮率控制在25% ～27%，對(duì)提升拉拔速度及保證拉制鋁線性能最有利。

在型線拉拔過程中，還要注意其外觀、截面和強(qiáng)度的控制，外觀主要是靠模具的光潔度來保證，同時(shí)也要避免鋁線在設(shè)備、工裝等金屬表面產(chǎn)生擦傷、刮傷。拉絲機(jī)應(yīng)配備拉絲油離心式過濾系統(tǒng)，以過濾油中的鋁粉，拉絲油中鋁粉過多，容易在模具中形成鋁瘤，影響單絲表面質(zhì)量。

2.7 導(dǎo)線的絞制

型線擴(kuò)徑導(dǎo)線的支撐層絞合不同于普通導(dǎo)線，它要求鋁單線疏繞絞合，單線間間隙均勻。如按照常規(guī)絞合方式絞合，會(huì)出現(xiàn)單線間隙不均，還可能出現(xiàn)多根鋁線并列接觸在一起。所以在定位裝置與并線模之間增加了一道輔助分線裝置，其結(jié)構(gòu)是一個(gè)圓盤，上有均勻分布的斜孔，其位置靠近壓模，使進(jìn)入壓模的型線形成均勻的固定間距，且確保單線與層間是面接觸，不產(chǎn)生滑移。

在框體內(nèi)安裝有酚醛樹脂護(hù)線管，確保鋁線在走線過程中不會(huì)擦傷。并線模采用軟質(zhì)材料如硬質(zhì)木頭、尼龍等，以減少導(dǎo)線絞制過程中的擦痕，為確保導(dǎo)線表面不會(huì)擦傷，生產(chǎn)過程中牽引輪應(yīng)采用帆布進(jìn)行包覆處理。

3 結(jié)束語(yǔ)

型線擴(kuò)徑導(dǎo)線是在滿足經(jīng)濟(jì)電流密度的情況下，通過增加導(dǎo)線外徑，改善導(dǎo)線表面質(zhì)量來降低特高壓輸電線路的電暈損失。導(dǎo)線支撐層采用梯形型線疏繞，外層采用“Z”形型線絞合，改善了導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)，不易出現(xiàn)支撐層滑移，外層鋁線松股、跳股、“起燈籠”等現(xiàn)象。型線擴(kuò)徑導(dǎo)線可起到節(jié)能減排的作用，又能降低輸電線路對(duì)沿線環(huán)境的影響，對(duì)建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”電網(wǎng)有重大意義。該產(chǎn)品將會(huì)在后續(xù)的超高壓線路建設(shè)中得到廣泛的使用，經(jīng)濟(jì)及技術(shù)優(yōu)勢(shì)將得以充分發(fā)揮。