淺析超高壓交聯(lián)電纜銅絲屏蔽生產(chǎn)工藝控制要點(diǎn)

張宗軍，李 濤，尹 燕，常 軍

(特變電工山東魯能泰山電纜有限公司，山東 新泰271219)

0 引言

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)高壓以及超高壓交聯(lián)電纜生產(chǎn)水平的提高，國(guó)內(nèi)高壓電纜市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益白熱化。為了進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)占有率，提高產(chǎn)品毛利率，國(guó)內(nèi)各大電纜企業(yè)都爭(zhēng)先恐后地瞄準(zhǔn)國(guó)際市場(chǎng)。相比于國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的鋁護(hù)套電纜，國(guó)外大型水電站及重點(diǎn)輸電工程中大多采用銅絲屏蔽結(jié)構(gòu)電纜，例如:俄羅斯、烏克蘭以及亞洲的中東、中亞和南亞等地區(qū)。

與國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的皺紋鋁護(hù)套電纜相比，該產(chǎn)品主要采用銅絲屏蔽層代替皺紋鋁護(hù)套作為電纜的金屬屏蔽層，采用鋁塑復(fù)合帶代替皺紋鋁護(hù)套作為電纜的徑向阻水層。該結(jié)構(gòu)電纜以其外徑尺寸小、承受短路電流能力強(qiáng)、電纜線芯柔軟、便于敷設(shè)安裝、敷設(shè)占用空間小、尤其適合隧道和管道敷設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在國(guó)外大型水電站及重點(diǎn)輸電工程中。

與皺紋鋁護(hù)套電纜相比，銅絲屏蔽電纜設(shè)計(jì)生產(chǎn)的難點(diǎn)在于，如何做好銅絲屏蔽工序中銅絲的分布均勻性控制。對(duì)此，本文將針對(duì)該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分別從設(shè)備選型、線芯保護(hù)、屏蔽銅絲分布均勻性等生產(chǎn)控制方面進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

1 設(shè)備選型

目前，銅絲屏蔽生產(chǎn)設(shè)備多為大型盤(pán)絞機(jī)，其主要通過(guò)線芯旋轉(zhuǎn)進(jìn)行銅絲屏蔽的絞合，這對(duì)于線徑、重量和彎曲曲率較大的高壓大規(guī)格產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，無(wú)法使線芯整體進(jìn)行有效旋轉(zhuǎn)。若僅靠?jī)啥司€芯旋轉(zhuǎn)，易造成絕緣線芯產(chǎn)生很大的局部?jī)?nèi)應(yīng)力和撕裂裂紋，導(dǎo)致后期電纜運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生電樹(shù)枝，引起絕緣電擊穿，并大大縮短電纜使用壽命。同時(shí)，由于該類(lèi)型設(shè)備的張力不足，無(wú)法對(duì)整根電纜的銅絲進(jìn)行有效張緊，導(dǎo)致屏蔽銅絲絞合不合理。

為了有效地保護(hù)絕緣線芯，順利實(shí)現(xiàn)銅絲屏蔽的合理絞合，通過(guò)對(duì)500 kV 1×2 500 mm2規(guī)格產(chǎn)品的試制生產(chǎn)跟蹤，并借鑒以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，采用屏蔽銅絲退扭式旋繞生產(chǎn)方式。根據(jù)旋繞銅絲的根數(shù)、牽引拉力和張力等，我公司選擇在96盤(pán)鋼絲鎧裝機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)。該設(shè)備是2段絞體，所需要的牽引拉力較小。

2 絕緣線芯的保護(hù)

為防止劃破阻水帶進(jìn)而劃傷絕緣線芯，并考慮絕緣線芯自重及絞籠筒體跨度等因素，絞籠穿線筒體直徑必須在180 mm以上，且內(nèi)表面光滑，最好進(jìn)行鍍鉻處理。若內(nèi)表面不光滑，可在筒體內(nèi)部施加保護(hù)軟管，并在筒體入口處設(shè)計(jì)整體塑料模具，模具要求光潔度和致密度較好，且有足夠大的弧度和內(nèi)表面拋光處理。為降低對(duì)絕緣線芯及銅絲屏蔽分布均勻性的影響，可在筒體出口處設(shè)計(jì)安裝可調(diào)式井字輪，以便對(duì)絕緣線芯提供有效支撐和保護(hù)。

在放線與第一段筒體入口之間，安裝一帶導(dǎo)輪的井字架，安裝位置距筒體入口高度適中，使絕緣線芯自然順暢牽引進(jìn)入筒體為宜;銅絲屏蔽工序中，在銅帶繞包機(jī)和阻水帶繞包機(jī)的繞包前后設(shè)計(jì)安裝尼龍模具，模具內(nèi)徑比線芯外徑稍大。在銅帶包扎之后的所有導(dǎo)輪必須是橡膠導(dǎo)輪，并用履帶式牽引機(jī)進(jìn)行牽引，力度適中，以免將線芯包帶挫傷，導(dǎo)致銅絲外露和線芯損傷。

3 絕緣線芯的牽引

如前所述，超高壓、大截面交聯(lián)電纜因其直徑大、重量高、彎曲性能較差等特點(diǎn)，致使電纜(尤其是電纜端部)不能拉直。即使使用校直器，效果也不理想。因此，如何做好線芯牽引的平衡，是銅絲屏蔽生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量關(guān)鍵。否則，不僅會(huì)造成穿線牽引力過(guò)大，還會(huì)造成線芯過(guò)并線模非常困難并造成屏蔽銅絲分布不均勻。解決該問(wèn)題的方法是，在絕緣線芯距離牽引端一段距離處安裝一個(gè)環(huán)形凹槽，再對(duì)稱(chēng)開(kāi)兩道直凹槽，使用鐵絲進(jìn)行捆綁且埋入凹槽內(nèi)與牽引繩連接在一起，從而達(dá)到平衡牽引的目的。

4 銅單絲張力的影響及調(diào)節(jié)

銅單絲的張力大小，是影響銅單絲均勻分布及避免造成壓線的關(guān)鍵因素。目前，銅單絲線盤(pán)的張力調(diào)節(jié)有兩種方式，一是通過(guò)氣壓比例閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，二是機(jī)械式的張力盤(pán)調(diào)節(jié)。前者張力調(diào)節(jié)自動(dòng)化程度較高、操作簡(jiǎn)便且效果較好。后者需要人工反復(fù)調(diào)節(jié)才能達(dá)到張力的基本一致，且張力不能調(diào)節(jié)太大，否則在過(guò)并線模具時(shí)銅絲容易將絕緣線芯勒傷。由于該設(shè)備安裝有氣壓比例閥，可方便進(jìn)行調(diào)節(jié)，有利于生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

5 銅絲屏蔽間隙的均勻性

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，銅絲屏蔽高壓交聯(lián)電纜的銅絲根數(shù)及截面首先要滿足短路電流的需要，其次屏蔽銅絲間隙均勻，平均間隙不大于4 mm，最大間隙不得超過(guò)8 mm［1］，為滿足以上要求可采取以下措施:

(1)懸浮式分線盤(pán)的設(shè)計(jì)

對(duì)96盤(pán)鋼絲鎧裝機(jī)來(lái)說(shuō)，單獨(dú)使用其設(shè)備自有的96孔分線盤(pán)，不能起到很好的分線作用。可在并線模具前一段位置處設(shè)計(jì)一懸浮式分線盤(pán)，此分線盤(pán)上均勻分布銅絲數(shù)量的穿線孔，穿線孔直徑一般為銅絲直徑的2倍，且有一傾斜角度，角度大小跟銅絲絞入角等同。該懸浮式分線盤(pán)的最大特點(diǎn)是能隨銅絲同步旋轉(zhuǎn)，等間距控制和穩(wěn)定銅絲。經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用，對(duì)銅絲均勻分布起到了關(guān)鍵性作用。懸浮式分線盤(pán)的應(yīng)用示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 懸浮式分線盤(pán)應(yīng)用示意圖

(2)哈夫式并線模具的設(shè)計(jì)

考慮生產(chǎn)過(guò)程的持續(xù)性和持久性，模具材料必須耐磨且有一定的彈性。例如:聚甲醛或高密度聚乙烯等材料。并線模設(shè)計(jì)為可保證上下模具穩(wěn)定性及圓整度的哈夫式結(jié)構(gòu)，模具內(nèi)表面必須進(jìn)行拋光處理，入口處有一較小的圓角弧度便于銅絲調(diào)整。模具內(nèi)徑為線芯外徑、兩倍屏蔽銅絲直徑和一定裕量的和。

6 收線盤(pán)要求

為了防止線芯過(guò)度彎曲導(dǎo)致下道工序無(wú)法生產(chǎn)或銅絲過(guò)度彎曲后再拉直線芯時(shí)的銅絲鼓起和背股現(xiàn)象，收線盤(pán)必須使用全鐵工裝，且線盤(pán)筒體直徑不小于銅絲屏蔽線芯直徑的25倍。

筒體表面及線盤(pán)側(cè)板內(nèi)側(cè)最好粘貼一層軟質(zhì)材料進(jìn)行保護(hù)，以防止收線盤(pán)表面對(duì)半成品的損傷。同時(shí)，在生產(chǎn)時(shí)每一層線芯的表面使用軟質(zhì)材料進(jìn)行墊隔，否則，容易因?qū)优c層之間的壓緊摩擦力將包扎的銅帶及阻水帶割傷或劃破，致使下道工序無(wú)法正常生產(chǎn)。

7 結(jié)束語(yǔ)

銅絲屏蔽型高壓大截面交聯(lián)電纜的生產(chǎn)工藝不同于中低壓電纜的生產(chǎn)過(guò)程，也不同于高壓大截面皺紋鋁護(hù)套交聯(lián)電纜。我公司通過(guò)對(duì)銅絲屏蔽生產(chǎn)工藝的各項(xiàng)控制措施，為超高壓大截面銅絲屏蔽交聯(lián)電纜的批量生產(chǎn)和質(zhì)量管控打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］GB/T 11017—2002額定電壓110kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其附件［S］.