型线同心绞特高强度钢芯软铝导线梯形铝线的角度设计.doc

型线同心绞特高强度钢芯软铝导线梯形铝线的角度设计张永仲(江苏东峰电缆有限公司，江苏 无锡 214251)摘要：本文介绍了型线同心绞特高强度钢芯软铝导线（JLRX/EST）的材料要求、生产工艺及产品的结构和性能要求。本文重点在于推导出梯形铝线的角度设计计算公式。关键词：型线；软铝导线；钢芯；特高强度Angle design of trapezoidal aluminium wire for overdead aluminium conductor with formed wire, concentric lay, extra-high strength steel wires reinforcedZHANG Yong-zhong(Jiangsu Dongfeng Cable Co., Ltd., Wuxi 214251, China)Abstract: This article introduced material requirment, production procecess and product structure and property requirment for overdead aluminium conductor with formed wire, concentric lay, extra-high strength steel wires reinforced. The key point of the article is in deriving the formula of angle design for trapezoidal aluminium wires.Keywords: formed wire; soft aluminium conductor; steel core; extra-high strength一、引言型线同心绞特高强度钢芯软铝导线由特高强度的钢芯和梯形软铝线绞合而成，其钢芯的强度比GB/T 1179-2008中G3A的强度更大，软铝线的导电率达63%。其设计理念是软铝仅起导电作用，经过处理的超高强度钢芯起整根导线的承力作用。因其充分发挥了铝、钢材料的各自性能优势，产品节能、增容、弛度低、抗冰雪能力强、自阻尼特性好等优势非常明显。 本文结合本公司开发该产品的经验，阐述该产品的结构及性能要求、材料要求和生产工艺。二、型号表示 型线同心绞特高强度钢芯软铝导线的型号为JLRX/EST，其中JL表示铝线绞合，R表示软线，X表示型线，EST表示特高强度钢线。三、产品结构及性能要求 型线同心绞超高强度钢芯软铝导线目前没有行业标准，主要是参照ASTM B857-09编制，但是钢芯的强度和软铝线的导电率的要求更高，具体要求将在后面的内容中叙述。下表是我公司根据该产品所需要的钢芯强度和软铝线的导电率，参照ASTM B857-09编制的产品结构及性能要求。表1 JLRX/EST的结构和性能要求规格钢比%铝线钢线导线标称外径mm导线直流电阻/km标称质量kg/km额定拉断力N根数层数标称截面mm2根数标称截面mm2170/4023 172170.45739.7817.60.1650 784 80229 240/3013 182241.70731.3419.80.1157 912 69393 240/4016 182241.70739.3320.10.1158 975 83536 240/6023 172241.70756.4021.00.1163 1112 113750 280/3513 182281.98736.5421.30.0991 1064 80918 280/4516 202281.98745.9321.60.0992 1138 97546 325/4013 182322.26741.7622.60.0867 1216 92470 325/5016 202322.26752.4523.10.0868 1300 111394 400/307 172402.83727.8424.40.0693 1328 72486 400/4010 182402.83743.5424.90.0694 1452 100277 400/5013 202402.83752.1925.10.0694 1520 115577 400/6516 202402.83765.6025.70.0695 1626 139323 400/9023 222402.831991.9026.60.0698 1838 185861 490/6513 202483.39762.6527.40.0578 1824 138730 490/255 303483.39724.8526.70.0580 1532 71826 490/307 323483.39733.4426.90.0580 1600 87036 525/7013 212523.67767.8428.70.0534 1976 145495 525/305 303523.67726.9127.70.0535 1660 77792 525/357 323523.67736.1827.90.0536 1733 94206 560/305 303563.96728.9928.70.0497 1787 83790 560/407 333563.96739.0329.00.0497 1867 101569 560/7013 383563.961971.5430.20.0499 2126 159103 600/305 303604.24731.0729.70.0464 1915 89807 600/407 333604.24741.7630.00.0464 2000 108712 600/7513 383604.241976.6031.00.0465 2278 170390 630/6510 363640.63765.0631.80.0438 2285 152054 四、材料要求1、钢丝 EST特高强度钢丝的抗拉强度达到1770MPa以上，1%伸长应力达到1550MPa以上。2、铝杆 采用A6铝杆，但是由于退火后的铝线，其导电率要达到63IACS，因此，铝锭的化学成分的控制是非常重要的，尤其是硅和铁含量的控制。五、生产工艺本公司梯形铝线的生产采用拉制方式，退火采用罐式退火，绞线采用框绞机。其拉制和绞合生产工艺在型线的拉制与绞合工艺及型线同心绞架空导线的结构设计中已有详细介绍，退火工艺与圆铝线的退火没有区别，这里不再赘述。关于梯形铝线的角度设计，型线同心绞架空导线的结构设计的作者是采用经验方法，本文根据理论推导，提出一种更准确实用的方法。如下所述。1、 梯形铝线角度设计计算公式的推导图1为沿绞线轴向某层梯形铝线的横截面图。任取一经过梯形铝线两条直边的圆柱体，设其直径为D。在横截面上，圆柱体与某根梯形铝线两直边的交点分别为A、B，圆弧 的中点为O。经过O点，沿该根梯形铝线的轴向取一横截面，如图2。在此一横截面上，圆柱体与该根梯形铝线两直边的交点分别为A、B。将圆弧、展开在一个平面上，则成为一个直角三角形，如图3。图中为梯形铝线绞合时的绞合角。设圆弧、的长度分别为a、a。由图3，可有（1）式成立：a= =a (1)如果足够大，则1+ctg （2）于是：a=a(1+k) (3)式中k为该层铝线的绞入率。在图2中，为梯形铝线的角度，则有：a=D*/4 (4)由（3）和（4）得到：a= D*/4*(1+k) (5)在图1中，设该层梯形铝线的根数为n，当绞合间隙为0时有：a=D/(2n) (6)由（5）和（6）得到：D*/4*(1+k)= D/(2n) (7)简化（7）式得到：= （8）在设计时，可根据产品标准中该层梯形铝线的最小绞合节径比来计算梯形铝线的角度，实际角度可比计算角度略大或略小。如果实际角度比计算角度过小，则绞合时间隙比较大；如果实际角度比计算角度过大，绞合时铝线可能会隆起。图1 图2 图32、应用举例 以JLRX/EST-240/40为例。该绞线中，梯形铝线的总根数为18根，我们确定内层根数为8根，绞合节径比为10-14；外层根数为10根，绞合节径比为10-16。 由于内外层最小绞合节径比均为10，查电线电缆手册（第一册）表7-2-1得对应绞入系数为1.048,因此绞入率为0.048。则内层梯形铝线的角度为=42.94，实际取43.0。外层梯形铝线的角度为=34.35，实际取34.3。六、结束语 型线同心绞特高强度钢芯软铝导线（JLRX/EST）的结构比较简单，其技术难点主要在于梯形铝线的拉制，由于前文