影響導線壓接握著力的因素探討

2011-09-28 11:02:32馮愛軍

電線電纜 2011年5期

馮愛軍，金榕

(上海中天鋁線有限公司，上海201108)

0 引言

根據SDJ 226—87《架空送電線路導線及避雷線液壓施工工藝規程》規定:導線或架空地線必須使用現行的電力金具配套接續管及耐張線夾進行連接。連接后的握著強度在架線施工前應對試件進行拉力試驗。試件不得少于3件(允許接續管與耐張線夾合為一組試件)。其試驗握著強度不得小于導線或架空地線保證計算拉斷力的95%。當液壓施工過程中出現握著力不合格時，大家習慣上認為液壓握著力不合格就說明導線存在問題。其實通過觀察整個液壓過程，再分析，可發現原因是多方面的。

對于導線壓接試驗，個人認為影響的因素一般包括以下四個:導線因素;金具因素;壓接工藝因素;試驗因素。

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》的要求，即導線實際拉斷力應不小于計算的額定拉斷力的95%，而且任一單線均不應斷裂。試驗期間，導線的拉斷力按絞線的一根或多根單線發生斷裂時的負荷來確定。如果單線的斷裂發生在距離端頭1 cm以內，且抗拉力小于規定的拉斷力要求時，則可重新試驗，最多可試驗3次。

對導線單獨做拉斷力試驗，可采取環氧樹脂或低熔合金制作端頭，試樣端頭制備期間，應小心不損傷任何單線。環氧樹脂或低熔合金澆鑄后要讓其靜置一段時間，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，導線兩端最好能使用螺栓緊固。在送到試驗室的途中，試樣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。

標準中對于導線拉斷力規定: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偏安全的規定為:按250 mm標距，1%伸長時的應力來確定。

根據上述規定，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 選用與導線相配套(匹配)的金具

在這方面發現最多的錯誤現象有兩種:鋁合金系列導線誤用鋁系列導線金具;鋁包鋼芯系列導線使用鋼芯鋁絞線金具代替。

第一種現象試驗時一般表現為耐張管(接續管)的鋁管首先斷裂或鋼芯在鋼錨端口附近發生斷裂，再拉，鋁管斷裂，握著力不合格。

第二種現象由于金具對導線握著力不夠，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之前做記號的方式并不能夠很清楚地看出來。在試驗時鋁包鋼芯和導線的鋁單線無法同時發揮作用，即容易出現“各個擊破”的現象，從而導致握著力不合格。

根據DL/T 683—1999《電力金具產品型號命名方法》的要求，與鋁包鋼系列導線配套的金具型號標記附加字母中應有B(代表鋁包鋼)，與鋁合金系列導線配套的金具型號標記附加字母中應有H(代表合金)，在使用前需對金具的類型進行檢查。避免因為金具與導線的不匹配，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)鋁包鋼線伸長率比鍍鋅鋼絞線要小得多(鋁包鋼線斷后伸長率應≥1.0%，而鍍鋅鋼線斷后伸長率至少應≥2.0%);

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

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

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，在金具的長度、內外徑及材料伸長率等直接影響握著力的因素上都要加以關注才行，尤其是鋁鋼截面比≥14.5的導線，其金具的可壓接長度更要注意，應滿足液壓規程的要求。

另外，DL/T 757—2001《耐張線夾》和 DL/T 758—2001《接續金具》只對鋼芯鋁絞線的金具尺寸做出規定，不包含鋁包鋼芯系列導線的金具。

2.2 金具的壓縮比要適當

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，在做握著力試驗時易出現導線被拉出壓接管，經常伴有滑移現象;壓縮比過大，則導線受損傷，同樣不能滿足要求。故要使用壓縮比適當的金具進行配套。耐張線夾接續和接觸金具應避免應力集中現象，防止導線或地線發生過大的金屬冷變形。

GB/T 2314—2008《電力金具通用技術條件》中規定:接觸導線、地線的各種線夾及接續金具，其出線口應做成圓滑的喇叭口狀。在施工現場曾經碰到金具出線口無喇叭口狀，導線壓接試驗出現不合格現象。在更換有較長喇叭口狀的金具后，試驗通過。經分析，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輪時方便，還表現在鋁管的尾部壓縮比逐漸減少，這樣應力就不會集中，也就不會將導線嚴重壓傷，故試驗能夠順利通過。

2.3 金具的尺寸公差

金具的尺寸公差會直接影響到壓縮比，在使用前需仔細核對。偏差值見表1和表2。

表1 鋼接續管外徑及內徑尺寸偏差 (單位:mm)

表2 擠壓鋁管外徑及內徑尺寸偏差 (單位:mm)

2.4 不同金具的選用

耐張線夾、接續金具通常有兩種:壓縮型接續管及耐張線夾、非壓縮型耐張線夾。在GB/T 2314—2008中規定耐張線夾、接續金具對導線、地線的握力與導線、地線計算拉斷力之比應滿足如下要求:壓縮型接續管及耐張線夾對導線、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，若采用非壓縮型耐張線夾，即螺栓式耐張線夾或預絞式耐張線夾，導線外層受耐張線夾摩擦力與內層導線間摩擦力大小不同。一般情況下外層摩擦力大于內層摩擦力，具體表現為導線外層受力大，外層股線延伸大，而內層摩擦力小，握力難以傳遞至加強芯上，造成鋼或鋁包鋼芯受力小，甚至無法發揮作用，最終導線受力不均，未達到導線額定抗拉強度時外層已經斷股。所以優先推薦使用壓縮型接續管及耐張線夾(即通常所說的壓接金具)，其對導線的握力效果要好一些。

2.5 鋁包鋼芯系列導線金具的伸長率(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的標距，管材的伸長率在7%～25%。

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

眾所周知，壓縮型耐張金具和接續金具在壓接時，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，原先應由鋁股承受的拉力改為鋁管承擔，因此對應鋁包鋼芯系列導線伸長2%時，鋁管能承受的力值就顯得尤為關鍵，此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。而鋁包鋼芯系列導線與金具之間的這種接口問題恰恰是容易忽視的。

這就要求鋁管在強度符合標準的情況下，要盡量控制伸長率，以確保鋁管承受的拉力不小于鋁股承受的拉力，否則就會出現“各個擊破”的現象。

在此須提醒的是“特種導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線是區別于普通鋼芯鋁絞線的一種特種導線，須使用與之配套的特種金具，否則壓接就容易出現問題。這幾年在全國多個施工現場發生過該問題，值得注意。

3 壓接工藝因素

在壓接過程中細節要到位，因為壓接也是試驗能否合格的重要因素之一，這些細節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壁。

(2)用鋼絲刷清理導線表面的氧化膜，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)為壓接后不散股而采取反壓的方法不符合SDJ 226—87《架空送電線路導線及避雷線液壓施工工藝規程》的要求。

(4)切割鋁股時，注意別切傷鋼線。

(5)預留空隙時，距離要恰當，避免鋁股在管內嚴重受堵、損傷。

(6)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，避免松股，以致試驗時鋁單線不能完全發揮作用。

(7)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，則易產生燈籠。

(8)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，特別要注意鋼錨部位第一模應壓在凹槽處，不能偏移。

(9)液壓泵的實際壓力不低于80 MPa。

(10)液壓管壓后的對邊距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。

(11)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。

(12)壓好后除測量對邊距外，還需逐個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。因此必須以液壓機壓力達到規定值為壓接完成標志。在壓接過程中，壓力對軸心的傳遞也需時間，即壓力升到規定值時，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

有資料介紹拉力試驗的方法對最終的結果也有影響。在實際碰到的情況當中，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。結合GB/T 2317.1—2000《電力金具機械試驗方法》中的規定，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一記號，以測量導線相對于金具的滑移量。

(3)在不少于30 s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時間內，將張力逐步增加到規定的握力值。

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導線外層單線受力小或無法完全發揮作用，導線壓接握著力試驗不合格。

產生燈籠的原因大致有六種情況:(1)切割鋁股時未做好防松股措施;(2)穿耐張管或直接管時，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;(3)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;(4)切割鋁股時預留空隙距離不夠;(5)耐張鋁管在受到壓接模具壓接時，導線受壓接模具正六邊形各個面擠壓順序不同，且每個面受力大小不同，各層受摩擦力大小不同，則導線延伸不同;(6)鋁股比鋼芯彈性模量小，壓接時鋁股延伸遠大于鋼芯。