500kV導(dǎo)線在生產(chǎn)中應(yīng)注意的技術(shù)問題的探討

1、500kV導(dǎo)線在生產(chǎn)中應(yīng)注意的技術(shù)問題的探討楊德華（特變電工（德陽）電纜股份有限公司，四川 德陽 61800）摘要： 500kV是目前國內(nèi)輸變電行業(yè)最高輸變電電壓等級(jí)。本文介紹了制造導(dǎo)線時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵問題。關(guān)鍵詞：500kV導(dǎo)線；制造；關(guān)鍵技術(shù)；探討1 引 言 500kV是目前國內(nèi)輸變電行業(yè)最高輸變電電壓等級(jí)，500kV導(dǎo)線主要擔(dān)負(fù)著電力主干網(wǎng)輸變電的任務(wù)。由于傳輸電壓等級(jí)高、輸送容量大、線路擔(dān)負(fù)的輸變電任務(wù)特別重大，不允許在送變電過程中出現(xiàn)任何問題。鋼芯鋁絞線作為傳輸電力的主要設(shè)備，用戶對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有著非常嚴(yán)格的要求。我公司自1999年開始，陸續(xù)接到貴州、云南、山西、四川、廣西等省電力公

2、司的500kV導(dǎo)線合同。對(duì)于每個(gè)500kV導(dǎo)線訂單，公司都高度重視，全員參與，每次均成立了以總工程師為組長，其他相關(guān)部門參與的500kV導(dǎo)線生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組。經(jīng)過多個(gè)500kV導(dǎo)線生產(chǎn)合同的完成，我公司對(duì)導(dǎo)線的生產(chǎn)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。鋼芯鋁絞線看似簡單，但要把它做成精品，還需下一番功夫，也是對(duì)一個(gè)企業(yè)技術(shù)、設(shè)備的全面檢驗(yàn)。筆者對(duì)500kV導(dǎo)線的生產(chǎn)也有一些認(rèn)識(shí)，現(xiàn)提出來與大家共同交流、學(xué)習(xí)。2 500kV導(dǎo)線生產(chǎn)過程2.1 原材料為保證導(dǎo)線產(chǎn)品質(zhì)量，原材料是第一關(guān)。只有采用優(yōu)質(zhì)原材料，才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。在導(dǎo)線生產(chǎn)過程中，使用的原材料主要是鋁錠和鍍鋅鋼絞線。我公司在鋁錠入廠時(shí)，首先要對(duì)鋁錠抽檢，進(jìn)

3、行化學(xué)成份分析，保證原材料中鐵、硅和其它雜質(zhì)的含量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，另外鐵硅比應(yīng)大于1.3。根據(jù)原材料化驗(yàn)結(jié)果，在鋁錠投產(chǎn)前對(duì)鋁錠進(jìn)行合理配方，確保鋁桿質(zhì)量。在鋁錠投產(chǎn)時(shí)，及時(shí)對(duì)鋁液取樣進(jìn)行爐前分析，用以驗(yàn)證原材料配方的準(zhǔn)確性。公司采購鍍鋅鋼絞線嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼絲抗拉強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)、卷繞、伸長率、1%伸長應(yīng)力、鋅層重量、鋅層附著性、鍍鋅層均勻性等指標(biāo)進(jìn)行抽樣檢測，保證每項(xiàng)檢測指標(biāo)合格。2.2工藝裝備 好的產(chǎn)品不但需要好的工藝和操作技能，還需有先進(jìn)的工藝裝備進(jìn)行生產(chǎn)。我公司500kV導(dǎo)線生產(chǎn)主要采用以下設(shè)備組織生產(chǎn)：1）鋁連鑄連軋生產(chǎn)機(jī)組 鋁連鑄連軋生產(chǎn)在我國電線電纜行業(yè)里已屬成熟技術(shù)，但由于該機(jī)組

4、自動(dòng)化程度低，在生產(chǎn)中人為影響因素多，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性控制得仍然不是太好。優(yōu)質(zhì)導(dǎo)線產(chǎn)品的取得，首先電工鋁桿的制造質(zhì)量必須穩(wěn)定可靠。我公司自1999年引進(jìn)鋁連鑄連軋機(jī)組設(shè)備投產(chǎn)以來，經(jīng)過長期的生產(chǎn)實(shí)踐，根據(jù)生產(chǎn)需要，對(duì)機(jī)組設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，既保證軋制鋁桿符合工藝要求，同時(shí)保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。2）高速鋁大拉 13模高速鋁大拉采用循環(huán)過濾潤滑系統(tǒng)進(jìn)行潤滑冷卻，保證了鋁單線在拉制過程中的冷卻和潤滑效果不會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，鋁單線在拉制過程中表面出現(xiàn)的鋁屑也能得到及時(shí)清洗，避免了鋁屑對(duì)鋁單線表面質(zhì)量的影響，有效地降低了導(dǎo)線的表面粗糙度。高速鋁大拉采用電子計(jì)米，自動(dòng)換盤，保證了鋁單線能夠定長

5、生產(chǎn)，并且大幅提高了鋁單線的生產(chǎn)速度。3）630型框式絞線機(jī) 630型框式絞線機(jī)與高速鋁大拉拉線配合，采用整體換盤方式，避免了導(dǎo)線在需要定長生產(chǎn)時(shí)鋁單線出現(xiàn)中間接頭的現(xiàn)象。 630型框式絞線機(jī)采用預(yù)扭和氣壓張力裝置，使導(dǎo)線在生產(chǎn)和使用過程中能夠消除絞線過程產(chǎn)生的應(yīng)力，并能保證鋁線的張力均勻，避免導(dǎo)線在施工過程中因應(yīng)力和張力不均勻可能會(huì)出現(xiàn)的“鳥籠”和散股現(xiàn)象。 導(dǎo)線在生產(chǎn)過程中因偶然因素出現(xiàn)鋁單線斷線時(shí)，630型框式絞線機(jī)的斷線保護(hù)裝置可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理，減少不合格品，降低產(chǎn)品報(bào)廢率。3 關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)的探討3.1 鋁錠及鋁液的處理由于國內(nèi)鋁錠生產(chǎn)企業(yè)多，每個(gè)企業(yè)的鋁錠成份都不盡相同，即使在

6、同一企業(yè)的不同批次產(chǎn)品也存在差異。這就要求企業(yè)必須在鋁錠入廠后按照原材料化學(xué)分析結(jié)果和使用經(jīng)驗(yàn)對(duì)鋁錠進(jìn)行合理配方，做到既保證生產(chǎn)出的鋁桿達(dá)到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品等級(jí)，又不大幅增加生產(chǎn)成本。我公司在鋁桿生產(chǎn)前，首先根據(jù)鋁錠的來源和化學(xué)成份分析報(bào)告來確定鋁錠的配方。通過配方保證鋁錠中的鐵硅比控制在1.32.0之間。當(dāng)原材料配方合理，但生產(chǎn)出的鋁桿及拉制出的鋁單線質(zhì)量達(dá)不到500kV導(dǎo)線生產(chǎn)工藝要求時(shí)，再考慮適當(dāng)加入中間合金的辦法調(diào)整鋁桿的質(zhì)量。在每次使用新的鋁錠配方時(shí)，及時(shí)對(duì)鋁液進(jìn)行爐前化學(xué)分析，對(duì)生產(chǎn)的鋁桿進(jìn)行抽樣檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題并及時(shí)解決處理，避免產(chǎn)生批量不合格產(chǎn)品。鋁連鑄連軋生產(chǎn)中鋁液的雜

7、質(zhì)和氣體會(huì)增加鋁單線的電阻率和斷頭率。500kV導(dǎo)線生產(chǎn)對(duì)鋁單線接頭一般都有非常嚴(yán)格的規(guī)定，鋁單線斷頭率過多時(shí)導(dǎo)線只能報(bào)廢，這必然會(huì)給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。為了減少鋁液中的雜質(zhì)和氣體，必須在鋁桿生產(chǎn)過程進(jìn)行除雜和除氣處理。具體方法如下：1）在連鑄連軋上料過程中避免帶入雜質(zhì)，鋁液除渣、除氣采用氮?dú)鈬姶捣▔喝氤鼊┖笤俨捎脭嚢璺绞綄?duì)鋁液進(jìn)行攪拌，盡可能讓鋁液中的雜質(zhì)和氣體與鋁液分離；2）在保證鋁液能夠順利澆鑄的前提下盡可能降低鋁液溫度，減少鋁液在高溫下析氫、吸氧和產(chǎn)生氧化夾渣；3）在鋁液澆鑄時(shí)采用過濾裝置對(duì)鋁液進(jìn)行過濾。3.2 鋁桿狀態(tài)控制技術(shù)鋁桿狀態(tài)控制技術(shù)主要是指對(duì)鋁桿的電阻率、抗拉強(qiáng)度及伸

8、長率的質(zhì)量控制過程。在原材料及配方確定的基礎(chǔ)上，鋁桿的電阻率、抗拉強(qiáng)度及伸長率主要是通過調(diào)整鋁連鑄連軋生產(chǎn)的各個(gè)工藝參數(shù)來控制的。其中包括鋁液澆鑄溫度、澆鑄冷卻水溫及流量、乳化液溫度及流量、軋制速度等。通過對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,可以把鋁桿的性能參數(shù)穩(wěn)定在生產(chǎn)所需要的范圍內(nèi)。3.3 鋁單線的拉制技術(shù)鋁單線的拉制技術(shù)包括拉絲模配模、拉絲冷卻、拉絲潤滑等。一般來說，過模道數(shù)越多，拉制的鋁單線強(qiáng)度就越大，反之，過模道數(shù)少，抗拉強(qiáng)度就小。為了保證導(dǎo)線整體拉斷力，鋁單線的抗拉強(qiáng)度必須得到保證。因此在鋁桿質(zhì)量確定的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)備配模要求，盡量增加過模道次。為了保證導(dǎo)線中鋁單線抗拉強(qiáng)度的散差不超過20MPa，

9、有了合適的鋁桿和配模技術(shù)還是不夠。如果鋁單線的冷卻和潤滑過程控制不好，仍然會(huì)造成鋁單線的抗拉強(qiáng)度不穩(wěn)定，這就需要有專門的拉絲設(shè)備在拉絲過程中來保證鋁單線的冷卻和潤滑。如采用普通多模拉絲機(jī)，每模相對(duì)獨(dú)立，拉絲液采用人工添加，拉絲液不能循環(huán)使用，在拉絲過程產(chǎn)生的鋁屑不能夠被清洗掉，從而影響鋁單線的表面質(zhì)量。我公司的500kV導(dǎo)線拉絲工序設(shè)備采用13模鋁大拉。13模鋁大拉采用循環(huán)過濾潤滑冷卻方式，可以較好的解決鋁單線在拉絲過程的冷卻，能及時(shí)對(duì)拉線鼓輪進(jìn)行冷卻，防止因鼓輪溫度的變化影響鋁單線的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)還可以對(duì)拉絲模及時(shí)進(jìn)行潤滑。從而在提高生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上也保證了鋁單線的高質(zhì)量要求。3.4 導(dǎo)線應(yīng)

10、力的消除在普通絞制設(shè)備中，絞制過程中導(dǎo)線的應(yīng)力是無法完全消除的，導(dǎo)線還可能因?yàn)樵O(shè)備精度的原因，造成導(dǎo)線的應(yīng)力相差很大。500kV導(dǎo)線的施工均采用張力放線，并且都是采用四盤一組的放線方式，如果四盤導(dǎo)線應(yīng)力相差很大，在施工過程中就可能會(huì)出現(xiàn)散股、“燈籠”等現(xiàn)象，導(dǎo)致導(dǎo)線無法使用。為了消除導(dǎo)線在絞線過程產(chǎn)生應(yīng)力，就需要絞制設(shè)備有預(yù)扭裝置在絞線上形成預(yù)應(yīng)力來抵消絞線過程中出現(xiàn)的應(yīng)力。預(yù)扭調(diào)整得好很容易做到導(dǎo)線切割后絞線不散股、不回彈，拆開后能輕易恢復(fù)到原位。這是導(dǎo)線在絞制生產(chǎn)過程的關(guān)鍵技術(shù)。3.5 鋁單線接頭要求在500kV導(dǎo)線生產(chǎn)過程中，雖然從工藝技術(shù)和工藝裝備上都有了很大的提高，但在生產(chǎn)中仍存在不

11、確定因素，導(dǎo)致鋁單線在絞制過程中出現(xiàn)斷線。斷線后應(yīng)對(duì)斷點(diǎn)進(jìn)行接頭處理。一般企業(yè)采用電阻對(duì)焊或壓模冷焊。電阻對(duì)焊成本低廉，操作方便，但存在的問題也不容忽視。對(duì)于鋁單線接頭，一般要求接頭后強(qiáng)度不小于130MPa，而依靠電阻對(duì)焊接頭處的強(qiáng)度只能達(dá)到70 MPa左右，并且因接頭附近300mm的鋁線進(jìn)行了退火處理而使強(qiáng)度大幅下降。另外，由于工人的焊接技術(shù)不盡相同，容易在焊接過程出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象，造成導(dǎo)線在收上電纜盤后或者施工放線過程中從接頭處重新斷開，形成質(zhì)量隱患。我公司在500kV導(dǎo)線生產(chǎn)中，對(duì)斷點(diǎn)接頭采用壓模冷焊處理。冷焊處理后，接頭處光滑，焊接質(zhì)量可靠度高，并且不需再對(duì)焊點(diǎn)兩端進(jìn)行退火處理。焊接處強(qiáng)度

12、損失經(jīng)檢測不超過20MPa，完全滿足接頭處強(qiáng)度不小于130MPa的要求。3.6 導(dǎo)線的抗電暈技術(shù)500kV導(dǎo)線用于傳輸高電壓、大電流線路，在如此高的電壓下，如果導(dǎo)線表面質(zhì)量控制不好，很容易產(chǎn)生電暈現(xiàn)象，產(chǎn)生電暈的主要原因是導(dǎo)線表面存在污物或凹凸不平的小點(diǎn)或小坑。這些缺陷產(chǎn)生于導(dǎo)線從拉制單線到成品絞線上盤到施工的整個(gè)過程。特別是凹凸不平的小點(diǎn)或小坑，對(duì)電暈的產(chǎn)生有著非常大的影響。為了克服導(dǎo)線表面缺陷，應(yīng)從以下幾個(gè)方面采取措施來避免和減少質(zhì)量缺陷：1）調(diào)整連鑄連軋軋輥孔形的位置，提高軋制精度，避免軋件在軋制過程中出現(xiàn)毛邊現(xiàn)象，拉絲時(shí)鋁單線表面產(chǎn)生飛皮現(xiàn)象；2）采用質(zhì)量好的聚晶拉絲模。對(duì)拉絲機(jī)的過線輪及分線輪采用磨床加工，保證表面光滑度；3）絞線