1600mm2不分割复合绞式铝合金电缆导体研制

江贞星+朱智恩+马一力+张新伦+王少华

摘 要：本文阐述了用于生产铝合金电缆的1600mm2不分割復合绞式铝合金电缆导体的研制过程。首先制定了试制方案，结合导体工艺技术难度及南瑞银龙电缆的现有设备特点，选择了内层400mm2圆形单线紧压+外层1200mm2型线紧压的结构方式，设计了导体结构，并制定了导体试制工艺，最终试验测试结果表明研制的1600mm2的导体完全满足设计性能要求。

关键词：铝合金电缆；电缆导体；导体工艺；复合绞式

中图分类号：TM24 文献标志码：A

0 引言

在全球铜矿资源储量有限、铜价持续高涨的情况下，以铝代铜将会是未来潜在趋势。该项技术已在国外欧美国家得到了广泛应用，国内一些电缆厂商在引进美国技术的同时也进行着自己的探索，努力促成铝合金电缆在国内的规模性应用。由于今年来国内直流输电在近海风电场和海岛供电的大量应用，铝合金电缆导体相比于铜导体的优势在海底电缆中也将更好的发挥，因此铝合金紧压导体的试制将是其中关键技术之一。

1 试制方案

试制铝合金电缆导体的标称截面积为1600mm2，采用铝合金牌号为8030。因截面积较大，为使导体更加柔软、弯曲曲率半径更小，且便于现有设备生产，依据GB/T 3956-2012《电缆的导体》标准规定，将整根导体设计为一种混合绞合结构，即分成内、外两个不同结构组成部分。内层采用铝合金圆形单线配合成型模直接紧压绞合成型，外层采用铝合金型线绞合。

2 生产设备及工艺参数

2.1 生产设备

本铝合金电缆导体的试制由银龙电缆有限公司承担，生产设备采用导体车间的现有设备生产。

2.2 模具设计

在导体生产中，难点还是成型线模设计和单线的拉制，它影响到导体的稳定性、紧密程度、表面质量、截面和外径大小等。

2.3 生产工艺

2.3.1 8030铝合金杆连铸连轧

（1）连铸连轧工艺流程

连铸连轧生产工艺流程如图1所示。

（2）8030铝合金杆成分配方

8030铝合金的成分含量由美国提出，其具体各组分的百分数见表1。

（3）熔铸工艺参数

连铸连轧中熔铸工艺的参数选取和常规的8030铝合金杆生产工艺一致，不做改动。

（4）铝合金杆轧制工艺

铝合金杆的轧制工艺参数见表2。

2.3.2 拉丝工艺

（1）Φ2.96mm圆形铝合金线工艺参数

表面光洁，并不得有与良好的商品不相称的任何缺陷。直径允许偏差：Φ3.00mm，±0.02mm。

（2）铝合金型线工艺参数

表面应光洁，并不得有与良好的商品不相称的任何缺陷。等效直径：4.75mm，直径允许偏差：±0.0472mm。

2.3.3 绞线工艺

（1）绞制工艺参数

对于绞线工艺来说，首先需确定绞线工艺参数。

（2）绞制工艺要求

①铝合金线接头采用电阻对焊。同一根单线上或整根导线中，任何两接头间的距离应不小于15m；

②铝合金绞线的所有单线应同心绞合；

③成品绞线应紧密、圆整地一次绞合完成，表面应光洁不应有油污，不应有目力可见的缺陷，如明显的划痕、压痕，不得有缺股、断线、跳线、松股现象，并不得有与良好的商品不相称的任何缺陷；

④并线模可采用尼龙模，模孔尺寸应比线径小-0.5mm～0mm。

2.3.4 导体退火工艺

导体采用整体退火，退火的工艺参数如下所示：

温度：300℃±10℃；

时间：12h，铝线自然冷却，且冷却速度不小于10℃/h；

20℃时的电阻率不大于28.80 nΩ·m；

伸长率：≥10%；

表面应光洁，并且不得有可能影响产品性能的所有缺陷。

3 测试设备

试制过程中对铝合金单线和1600mm2铝合金导体分别取样测试，测试单线的直流电阻率、外径、断裂伸长率和抗拉强度，测试1600mm2铝合金导体的各层的外径及绞合节径比，与工艺设计参数相比较，确保满足要求。

4 测试结果

通过测试，发现所生产的铝合金单线和1600mm2铝合金导体参数与设计参数相一致，误差较小。

结论

（1）本文设计了一种1600mm2不分割复合绞式的铝合金电缆导体， 经过样品试制及参数测试，试制的导体完全满足导体性能要求。

（2）该导体相比普通圆形紧压导体具有更高的紧压系数，并且由于外层是型线绞合而成，导体表面更加光滑，缝隙更小。

（3）外层型线绞合加工时应用防翻身装置，大大减少了型线翻身现象，可满足交联生产线导体牵引过模具时对导体外径的精度要求。

（4）导体最外层半导电绕包带必须采用特多龙材质，并防止在绕包时出现漏包和翻折现象。

参考文献

[1]GB/T 3956—2012，电缆的导体[S].