影響導線壓接握著力的因素分析

馮愛軍，金榕

(上海中天鋁線有限公司，上海市，201108)

0 引言

SDJ 226—87《架空送電線路導線及避雷線液壓施工工藝規(guī)程》［1］規(guī)定:導線或架空地線必須使用現行的電力金具配套接續(xù)管及耐張線夾進行連接。架線施工前需對試件進行拉力試驗。試件不得少于3件(允許接續(xù)管與耐張線夾合為1組試件)。其試驗握著強度不得小于導線或架空地線計算拉斷力的95%。液壓施工過程中出現握著力不合格，通常是受多方面因素的影響。單就導線壓接試驗而言，影響因素通常包含導線、金具、壓接工藝和試驗因素等4個方面。

1 導線因素

導線實際拉斷力要滿足GB/T 1179—2008《圓線同心絞架空導線》［2］的要求。試驗過程中，導線的拉斷力按1根或多根絞線單線發(fā)生斷裂時的負荷來確定。如果單線的斷裂發(fā)生在距離端頭1 cm以內，并且抗拉力小于規(guī)定的拉斷力要求時，可以重新試驗，最多可試驗3次。

對導線單獨做拉斷力試驗，可采取環(huán)氧樹脂或低熔合金制作端部裝置，試樣端頭制備期間，應小心不損傷任何單線。環(huán)氧樹脂或低熔合金澆鑄靜置以便其充分凝固。導線取樣的試樣長度應為導線直徑的400倍，且不少于10 m，導線兩端使用螺栓緊固。試樣運送過程中應適當加以保護以防損傷，成圈或成盤試樣的直徑應至少是導線直徑的50倍。

GB/T 1179—2008《圓線同心絞架空導線》［2］中對于導線拉斷力的規(guī)定為單一絞線(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，應為鋁(鋁合金)部分的拉斷力與對應鋁(鋁合金)部分在斷裂負荷下鋼或鋁包鋼部分伸長時的拉力的總和。鋼或鋁包鋼部分的拉斷力的規(guī)定為:按250 mm標距，1%伸長時的應力來確定是偏安全的。

根據上述規(guī)定，單線的最小拉斷力與鋼芯的1%伸長應力決定了導線的整體拉斷力。若導線整體拉斷力試驗不合格，即實際拉斷力小于計算額定拉斷力的95%，則與金具壓接后的試件握著強度也不可能合格。

2 金具因素

2.1 選用原則

金具與導線不匹配，也會導致導線壓接握著力不合格。不匹配的情況主要包括:(1)鋁合金系列導線誤用鋁系列導線金具。(2)鋁包鋼芯系列導線使用鋼芯鋁絞線金具代替。

設計鋁包鋼芯系列導線的金具要充分考慮到該導線的特性。金具的長度、內外徑及材料伸長率等都是直接影響握著力的，尤其是當鋁鋼截面比K≥14.5的導線，其金具的可壓接長度更要注意，應滿足液壓規(guī)程的要求。

2.2 金具壓縮比的控制

壓接管壓縮比過小，握著力不夠，進行握著力試驗時易出現導線被拉出壓接管同時出現滑移的現象。壓接管壓縮比過大，則導線易受損，同樣不能滿足要求。GB/T 2314—2008《電力金具通用技術條件》［3］規(guī)定:耐張線夾、接續(xù)金具和接觸金具應避免應力集中現象，防止導線或地線發(fā)生過大的金屬冷變形;接觸導線、地線的各種線夾及接續(xù)金具，其出線口應做成圓滑的喇叭口狀，這樣不僅可以使施工放線過導輪方便，還能避免嚴重壓傷導線。

2.3 不同金具的選用

耐張線夾、接續(xù)金具包含架空電力線路用壓縮型金具(耐張線夾、接續(xù)金具)、架空電力線路用預絞式接續(xù)金具和預絞式耐張線夾、架空電力線路用非壓縮型金具(螺栓型耐張線平、楔型耐張線夾)等多種。在 GB/T 2314—2008《電力金具通用技術條件》［3］中規(guī)定:壓縮型與預絞式金具對導線、地線的握力不小于導線、地線計算拉斷力的95%，非壓縮型耐張線夾則不小于90%。對于截面相對較大的導線或鋁包鋼芯系列導線，推薦使用壓縮型金具［4-6］。

2.4 鋁包鋼芯系列導線壓縮型金具的伸長率

GB/T 4437.2—2003《鋁及鋁合金熱擠壓管 第2部分:有縫管》［7］指出:50 mm的標距，管材的伸長率為7% ～25%。GB/T 17937—2009《電工用鋁包鋼線》［8］中規(guī)定:鋁包鋼線應符合斷裂后伸長率不小于1%的要求。鋁包鋼線的伸長率決定了鋁包鋼芯系列導線斷裂時伸長率在2%左右。

壓縮型耐張金具和接續(xù)金具在壓接時，鋼錨部位有一部分被切除鋁股的鋁管是不壓的，即鋁管承受一部分拉力。對應鋁包鋼芯系列導線伸長率為2%時，鋁管的承受力值應大于或等于鋁股部分所能承受的力值，這就要求鋁管在強度符合標準的情況下，盡量控制伸長率，避免出現“各個擊破”的現象。

3 壓接工藝因素

壓接工藝因素包括以下方面［9-10］:

(1)對直線管及耐張管內壁使用汽油等進行清洗。

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

(3)切割鋁股時，嚴禁切傷鋼線。

(4)預留空隙時，距離要恰當，避免鋁股在管內嚴重受堵、損傷。

(5)切割鋁股前，預先采取措施(如細鋼絲、鋁線、扎緊絲等)進行控制，避免散股(俗稱起“燈籠”)，以免試驗時這些散股鋁單線不能完全發(fā)揮作用。

(6)在穿管時，應順著導線絞合的方向旋轉，若采用左右旋轉的不當方式，則易產生散股。

(7)壓接時，操作人員應站于壓接機側面平視壓模，在壓接機兩邊，均應有人將導線托至與壓模平行，以保證管子不被壓彎和導線不散股。壓接的位置應預先確定并做記號，以確保壓接部位準確無誤，特別要注意鋼錨部位第1模應壓在凹槽處，不能偏移。

(8)液壓泵的實際壓力不低于80 MPa。

(9)液壓管壓后的對邊距

式中:D為管外徑，mm;S為對邊距，mm。如測量超過該最大允許值時應更換鋼模重壓，液壓后管子不應有肉眼可見的裂紋、扭曲和彎曲現象。

(10)壓接后金具與金具之間的導線長應不小于導線外徑的100倍。

(11)壓好后除測量對邊距外，還需逐個檢查外觀有無裂紋及其他缺陷。

金屬在塑性變形過程中，具有一定的彈性，如果壓到合模就松開，不能充分保證壓縮比。因此必須以液壓機壓力達到規(guī)定值為壓接完成的標志。在壓接過程中，壓力對軸心的傳遞也需要時間，即壓力升到規(guī)定值時，應保持3～5 s，壓接管應壓出飛邊，使之符合對邊距值，從而使壓縮比滿足要求。

4 試驗因素

研究表明，拉力試驗的方法對最終的結果也有影響。實際試驗過程中，有直接將壓接后的導線一次性拉斷的;也有中途多次停頓測量變形量后再拉的情況發(fā)生。結合GB/T 2317.1—2000《電力金具試驗方法第1部分:機械試驗》［11］中的規(guī)定，建議按以下步驟進行試驗:

(1)使用經過計量、精度值至少為±1%的拉力試驗機進行試驗。應根據導線的計算拉斷力選擇相應的量程，建議試驗負荷不超過最大載荷范圍的80%，但也不應小于20%。

(2)做握著力試驗時，施加載荷達到計算拉斷力的20%時，在金具的出口端導線上作記號，以測量導線相對于金具的滑移量。

(3)在不少于30 s的時間內，將張力逐步增加到導線計算拉斷力的50%，并保持120 s。

(4)在不少于30 s的時間內，將張力逐步增加到規(guī)定的握力值。

5 導線壓接握著力不合格的典型現象分析

5.1 壓接后起“燈籠”

壓接后導線起明顯“燈籠”，如圖1，從而導致在握著力試驗時，散股單線受力小或無法完全發(fā)揮作用，導線壓接握著力試驗不合格。

圖1 壓接引起導線起“燈籠”Fig.1 Conductor bulking induced by crimping

產生“燈籠”的原因:切割鋁股時未做好防松股措施;穿耐張管或直線管時，未按鋼芯或導線的絞制方向旋轉推入，而是采取左右旋轉的方式;鋁管的內徑與導線外徑過于接近，在穿管時導線就出現了明顯的“燈籠”;切割鋁股時預留空隙距離不夠;在彎曲的狀態(tài)下壓接;鋁股比鋼芯彈性模量小，壓接時鋁股延伸遠大于鋼芯。

5.2 對邊距無法一次性達到標準要求

根據標準要求，對邊距應滿足式(1)的要求，否則鋁管與導線壓接后無法產生最佳的摩擦力效果，如圖2所示。

圖2 對邊距無法一次性達到標準要求Fig.2 Edge distance unable to meet the standard requirements one-off

壓接前應挑選良好的配套壓接模。加工鋼模時，鋼模對邊距應略小于S，建議控制在負偏差0.1 mm以內，不允許有正偏差。除壓模原因，液壓機油壓達不到額定值，壓力表讀數不準確(或不回零)以及未到規(guī)定壓力就回油，也會使對邊距無法達到標準要求，造成握著力不合格，這些因素均應考慮。

5.3 “各個擊破”現象

“各個擊破”的現象［12］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，再拉則鋁管產生明顯延伸，外徑縮小，直至斷裂，如圖3所示。這種情況主要是因鋁管的伸長率過大或握著力不夠造成的。

圖3 “各個擊破”現象Fig.3 Phenomenon of each break

針對圖3的異常斷裂現象，可以通過力學分解進行分析:導線自身的拉斷力來自2個方面:加強芯(鋼芯或鋁包鋼芯)+鋁(合金)股，其力值分別用A和B來表示。使用金具壓接后，這部分的握著力也來自2個方面:鋼錨壓接住加強芯+鋁管(此處鋁股已切除)，其力值分別用C和D來表示。根據標準，壓接后的導線拉斷力與導線自身的拉斷力均不得小于計算拉斷力的95%，即兩者的數值要求是一樣的，使用公式可以表示為:A+B=C+D。

因為鋼錨壓接住加強芯，在不打滑的情況下，鋼錨對加強芯的握著力與加強芯自身的拉斷力假設是相等的，即A=C，圖3中加強芯在鋼錨前發(fā)生斷裂，即C+D＜A+B，因假設條件為A=C，因此有D＜B，即鋁管所貢獻的力值小于鋁(合金)股所承受的力值，說明鋁管的握著力沒有滿足要求。

6 結語

(1)導線壓接握著力的影響因素包括導線因素、金具因素、壓接工藝因素和試驗因素。所以在導線合格的前提下，選用適當金具，進行合理的壓接工藝，依據標準試驗操作，可保證導線握著力試驗合格。

(2)進行導線握著力試驗時，導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1壓模與第2壓模的重疊處附近比較正常。若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。

(3)對于鋼芯鋁絞線，壓接后進行試驗，正常的斷裂現象應該是:鋁股首先斷裂，其次才是鍍鋅鋼線斷裂，因為鍍鋅鋼線的伸率比普通鋁線的伸率要大得多。如果出現相反現象，則說明有異常原因，可分析金具與導線是否匹配或在切割時是否切傷了鋼線。

［1］SDJ 226—87架空送電線路導線及避雷線液壓施工工藝規(guī)程［S］.北京:水利電力出版社，1987.

［2］GB/T 1179—2008圓線同心絞架空導線［S］.北京:中國標準出版社，2008.

［3］GB/T 2314—2008電力金具通用技術條件［S］.北京:中國標準出版社，2008.

［4］DL/T 683—1999電力金具產品型號命名方法［S］.北京:中國電力出版社，1999.

［5］DL/T 757—2001耐張線夾［S］.北京:中國電力出版社，2001.

［6］DL/T 758—2001接續(xù)金具［S］.北京:中國電力出版社，2001.

［7］GB/T 4437.2—2003鋁及鋁合金熱擠壓管 第2部分:有縫管［S］.北京:中國標準出版社，2003.

［8］GB/T 17937—2009電工用鋁包鋼線［S］.北京:中國標準出版社，2009.

［9］高學廉.架空送電線路導線及避雷線液壓工藝規(guī)程編制中發(fā)現的幾個問題［J］.電力建設，1990，11(1):13-18.

［10］高建華，施天明.影響導線接頭液壓握著力的因素分析［J］.電力建設，1993，14(9):39-44.

［11］GB/T 2317.1—2008電力金具試驗方法 第1部分:機械試驗［S］.北京:中國標準出版社，2008.

［12］熊伍泉，李棠.架空線壓接管產生握著力機理的探討［J］.廣東輸電與變電技術，2004(4):9-11.