浅析超高压交联电缆铜丝屏蔽生产工艺控制要点

2013-02-18张宗军

电线电缆 2013年5期

张宗军，李涛，尹燕，常军

(特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司，山东新泰271219)

0 引言

近年来，随着国内高压以及超高压交联电缆生产水平的提高，国内高压电缆市场竞争日益白热化。为了进一步扩大市场占有率，提高产品毛利率，国内各大电缆企业都争先恐后地瞄准国际市场。相比于国内广泛应用的铝护套电缆，国外大型水电站及重点输电工程中大多采用铜丝屏蔽结构电缆，例如:俄罗斯、乌克兰以及亚洲的中东、中亚和南亚等地区。

与国内传统的皱纹铝护套电缆相比，该产品主要采用铜丝屏蔽层代替皱纹铝护套作为电缆的金属屏蔽层，采用铝塑复合带代替皱纹铝护套作为电缆的径向阻水层。该结构电缆以其外径尺寸小、承受短路电流能力强、电缆线芯柔软、便于敷设安装、敷设占用空间小、尤其适合隧道和管道敷设等优点，广泛应用在国外大型水电站及重点输电工程中。

与皱纹铝护套电缆相比，铜丝屏蔽电缆设计生产的难点在于，如何做好铜丝屏蔽工序中铜丝的分布均匀性控制。对此，本文将针对该产品的结构特点，分别从设备选型、线芯保护、屏蔽铜丝分布均匀性等生产控制方面进行重点阐述。

1 设备选型

目前，铜丝屏蔽生产设备多为大型盘绞机，其主要通过线芯旋转进行铜丝屏蔽的绞合，这对于线径、重量和弯曲曲率较大的高压大规格产品来说，无法使线芯整体进行有效旋转。若仅靠两端线芯旋转，易造成绝缘线芯产生很大的局部内应力和撕裂裂纹，导致后期电缆运行时产生电树枝，引起绝缘电击穿，并大大缩短电缆使用寿命。同时，由于该类型设备的张力不足，无法对整根电缆的铜丝进行有效张紧，导致屏蔽铜丝绞合不合理。

为了有效地保护绝缘线芯，顺利实现铜丝屏蔽的合理绞合，通过对500 kV 1×2 500 mm2规格产品的试制生产跟踪，并借鉴以往生产经验，采用屏蔽铜丝退扭式旋绕生产方式。根据旋绕铜丝的根数、牵引拉力和张力等，我公司选择在96盘钢丝铠装机上进行生产。该设备是2段绞体，所需要的牵引拉力较小。

2 绝缘线芯的保护

为防止划破阻水带进而划伤绝缘线芯，并考虑绝缘线芯自重及绞笼筒体跨度等因素，绞笼穿线筒体直径必须在180 mm以上，且内表面光滑，最好进行镀铬处理。若内表面不光滑，可在筒体内部施加保护软管，并在筒体入口处设计整体塑料模具，模具要求光洁度和致密度较好，且有足够大的弧度和内表面抛光处理。为降低对绝缘线芯及铜丝屏蔽分布均匀性的影响，可在筒体出口处设计安装可调式井字轮，以便对绝缘线芯提供有效支撑和保护。

在放线与第一段筒体入口之间，安装一带导轮的井字架，安装位置距筒体入口高度适中，使绝缘线芯自然顺畅牵引进入筒体为宜;铜丝屏蔽工序中，在铜带绕包机和阻水带绕包机的绕包前后设计安装尼龙模具，模具内径比线芯外径稍大。在铜带包扎之后的所有导轮必须是橡胶导轮，并用履带式牵引机进行牵引，力度适中，以免将线芯包带挫伤，导致铜丝外露和线芯损伤。

3 绝缘线芯的牵引

如前所述，超高压、大截面交联电缆因其直径大、重量高、弯曲性能较差等特点，致使电缆(尤其是电缆端部)不能拉直。即使使用校直器，效果也不理想。因此，如何做好线芯牵引的平衡，是铜丝屏蔽生产过程中的质量关键。否则，不仅会造成穿线牵引力过大，还会造成线芯过并线模非常困难并造成屏蔽铜丝分布不均匀。解决该问题的方法是，在绝缘线芯距离牵引端一段距离处安装一个环形凹槽，再对称开两道直凹槽，使用铁丝进行捆绑且埋入凹槽内与牵引绳连接在一起，从而达到平衡牵引的目的。

4 铜单丝张力的影响及调节

铜单丝的张力大小，是影响铜单丝均匀分布及避免造成压线的关键因素。目前，铜单丝线盘的张力调节有两种方式，一是通过气压比例阀进行调节，二是机械式的张力盘调节。前者张力调节自动化程度较高、操作简便且效果较好。后者需要人工反复调节才能达到张力的基本一致，且张力不能调节太大，否则在过并线模具时铜丝容易将绝缘线芯勒伤。由于该设备安装有气压比例阀，可方便进行调节，有利于生产的顺利进行。

5 铜丝屏蔽间隙的均匀性

根据国家标准规定，铜丝屏蔽高压交联电缆的铜丝根数及截面首先要满足短路电流的需要，其次屏蔽铜丝间隙均匀，平均间隙不大于4 mm，最大间隙不得超过8 mm［1］，为满足以上要求可采取以下措施:

(1)悬浮式分线盘的设计

对96盘钢丝铠装机来说，单独使用其设备自有的96孔分线盘，不能起到很好的分线作用。可在并线模具前一段位置处设计一悬浮式分线盘，此分线盘上均匀分布铜丝数量的穿线孔，穿线孔直径一般为铜丝直径的2倍，且有一倾斜角度，角度大小跟铜丝绞入角等同。该悬浮式分线盘的最大特点是能随铜丝同步旋转，等间距控制和稳定铜丝。经实践应用，对铜丝均匀分布起到了关键性作用。悬浮式分线盘的应用示意图见图1。