500kV导线在生产中应注意的技术问题的探讨

1、500kV导线在生产中应注意的技术问题的探讨杨德华（特变电工（德阳）电缆股份有限公司，四川 德阳 61800）摘要： 500kV是目前国内输变电行业最高输变电电压等级。本文介绍了制造导线时应注意的几个关键问题。关键词：500kV导线；制造；关键技术；探讨1 引 言 500kV是目前国内输变电行业最高输变电电压等级，500kV导线主要担负着电力主干网输变电的任务。由于传输电压等级高、输送容量大、线路担负的输变电任务特别重大，不允许在送变电过程中出现任何问题。钢芯铝绞线作为传输电力的主要设备，用户对产品的质量有着非常严格的要求。我公司自1999年开始，陆续接到贵州、云南、山西、四川、广西等省电力公

2、司的500kV导线合同。对于每个500kV导线订单，公司都高度重视，全员参与，每次均成立了以总工程师为组长，其他相关部门参与的500kV导线生产领导小组。经过多个500kV导线生产合同的完成，我公司对导线的生产有了更深刻的认识。钢芯铝绞线看似简单，但要把它做成精品，还需下一番功夫，也是对一个企业技术、设备的全面检验。笔者对500kV导线的生产也有一些认识，现提出来与大家共同交流、学习。2 500kV导线生产过程2.1 原材料为保证导线产品质量，原材料是第一关。只有采用优质原材料，才能生产出优质的产品。在导线生产过程中，使用的原材料主要是铝锭和镀锌钢绞线。我公司在铝锭入厂时，首先要对铝锭抽检，进

3、行化学成份分析，保证原材料中铁、硅和其它杂质的含量符合标准要求，另外铁硅比应大于1.3。根据原材料化验结果，在铝锭投产前对铝锭进行合理配方，确保铝杆质量。在铝锭投产时，及时对铝液取样进行炉前分析，用以验证原材料配方的准确性。公司采购镀锌钢绞线严格按照国家标准对钢丝抗拉强度、扭转、卷绕、伸长率、1%伸长应力、锌层重量、锌层附着性、镀锌层均匀性等指标进行抽样检测，保证每项检测指标合格。2.2工艺装备 好的产品不但需要好的工艺和操作技能，还需有先进的工艺装备进行生产。我公司500kV导线生产主要采用以下设备组织生产：1）铝连铸连轧生产机组 铝连铸连轧生产在我国电线电缆行业里已属成熟技术，但由于该机组

4、自动化程度低，在生产中人为影响因素多，对于产品质量的稳定性控制得仍然不是太好。优质导线产品的取得，首先电工铝杆的制造质量必须稳定可靠。我公司自1999年引进铝连铸连轧机组设备投产以来，经过长期的生产实践，根据生产需要，对机组设备关键参数及时进行调整，既保证轧制铝杆符合工艺要求，同时保证了产品质量的稳定性。2）高速铝大拉 13模高速铝大拉采用循环过滤润滑系统进行润滑冷却，保证了铝单线在拉制过程中的冷却和润滑效果不会出现较大的波动，铝单线在拉制过程中表面出现的铝屑也能得到及时清洗，避免了铝屑对铝单线表面质量的影响，有效地降低了导线的表面粗糙度。高速铝大拉采用电子计米，自动换盘，保证了铝单线能够定长

5、生产，并且大幅提高了铝单线的生产速度。3）630型框式绞线机 630型框式绞线机与高速铝大拉拉线配合，采用整体换盘方式，避免了导线在需要定长生产时铝单线出现中间接头的现象。 630型框式绞线机采用预扭和气压张力装置，使导线在生产和使用过程中能够消除绞线过程产生的应力，并能保证铝线的张力均匀，避免导线在施工过程中因应力和张力不均匀可能会出现的“鸟笼”和散股现象。 导线在生产过程中因偶然因素出现铝单线断线时，630型框式绞线机的断线保护装置可以及时发现、及时处理，减少不合格品，降低产品报废率。3 关键生产技术的探讨3.1 铝锭及铝液的处理由于国内铝锭生产企业多，每个企业的铝锭成份都不尽相同，即使在

6、同一企业的不同批次产品也存在差异。这就要求企业必须在铝锭入厂后按照原材料化学分析结果和使用经验对铝锭进行合理配方，做到既保证生产出的铝杆达到优质产品等级，又不大幅增加生产成本。我公司在铝杆生产前，首先根据铝锭的来源和化学成份分析报告来确定铝锭的配方。通过配方保证铝锭中的铁硅比控制在1.32.0之间。当原材料配方合理，但生产出的铝杆及拉制出的铝单线质量达不到500kV导线生产工艺要求时，再考虑适当加入中间合金的办法调整铝杆的质量。在每次使用新的铝锭配方时，及时对铝液进行炉前化学分析，对生产的铝杆进行抽样检测，及时发现生产中存在的问题并及时解决处理，避免产生批量不合格产品。铝连铸连轧生产中铝液的杂

7、质和气体会增加铝单线的电阻率和断头率。500kV导线生产对铝单线接头一般都有非常严格的规定，铝单线断头率过多时导线只能报废，这必然会给企业造成较大的经济损失。为了减少铝液中的杂质和气体，必须在铝杆生产过程进行除杂和除气处理。具体方法如下：1）在连铸连轧上料过程中避免带入杂质，铝液除渣、除气采用氮气喷吹法压入除渣剂后再采用搅拌方式对铝液进行搅拌，尽可能让铝液中的杂质和气体与铝液分离；2）在保证铝液能够顺利浇铸的前提下尽可能降低铝液温度，减少铝液在高温下析氢、吸氧和产生氧化夹渣；3）在铝液浇铸时采用过滤装置对铝液进行过滤。3.2 铝杆状态控制技术铝杆状态控制技术主要是指对铝杆的电阻率、抗拉强度及伸

8、长率的质量控制过程。在原材料及配方确定的基础上，铝杆的电阻率、抗拉强度及伸长率主要是通过调整铝连铸连轧生产的各个工艺参数来控制的。其中包括铝液浇铸温度、浇铸冷却水温及流量、乳化液温度及流量、轧制速度等。通过对相应参数进行设定,可以把铝杆的性能参数稳定在生产所需要的范围内。3.3 铝单线的拉制技术铝单线的拉制技术包括拉丝模配模、拉丝冷却、拉丝润滑等。一般来说，过模道数越多，拉制的铝单线强度就越大，反之，过模道数少，抗拉强度就小。为了保证导线整体拉断力，铝单线的抗拉强度必须得到保证。因此在铝杆质量确定的基础上，根据设备配模要求，尽量增加过模道次。为了保证导线中铝单线抗拉强度的散差不超过20MPa，

9、有了合适的铝杆和配模技术还是不够。如果铝单线的冷却和润滑过程控制不好，仍然会造成铝单线的抗拉强度不稳定，这就需要有专门的拉丝设备在拉丝过程中来保证铝单线的冷却和润滑。如采用普通多模拉丝机，每模相对独立，拉丝液采用人工添加，拉丝液不能循环使用，在拉丝过程产生的铝屑不能够被清洗掉，从而影响铝单线的表面质量。我公司的500kV导线拉丝工序设备采用13模铝大拉。13模铝大拉采用循环过滤润滑冷却方式，可以较好的解决铝单线在拉丝过程的冷却，能及时对拉线鼓轮进行冷却，防止因鼓轮温度的变化影响铝单线的抗拉强度，同时还可以对拉丝模及时进行润滑。从而在提高生产效率的基础上也保证了铝单线的高质量要求。3.4 导线应

10、力的消除在普通绞制设备中，绞制过程中导线的应力是无法完全消除的，导线还可能因为设备精度的原因，造成导线的应力相差很大。500kV导线的施工均采用张力放线，并且都是采用四盘一组的放线方式，如果四盘导线应力相差很大，在施工过程中就可能会出现散股、“灯笼”等现象，导致导线无法使用。为了消除导线在绞线过程产生应力，就需要绞制设备有预扭装置在绞线上形成预应力来抵消绞线过程中出现的应力。预扭调整得好很容易做到导线切割后绞线不散股、不回弹，拆开后能轻易恢复到原位。这是导线在绞制生产过程的关键技术。3.5 铝单线接头要求在500kV导线生产过程中，虽然从工艺技术和工艺装备上都有了很大的提高，但在生产中仍存在不

11、确定因素，导致铝单线在绞制过程中出现断线。断线后应对断点进行接头处理。一般企业采用电阻对焊或压模冷焊。电阻对焊成本低廉，操作方便，但存在的问题也不容忽视。对于铝单线接头，一般要求接头后强度不小于130MPa，而依靠电阻对焊接头处的强度只能达到70 MPa左右，并且因接头附近300mm的铝线进行了退火处理而使强度大幅下降。另外，由于工人的焊接技术不尽相同，容易在焊接过程出现虚焊现象，造成导线在收上电缆盘后或者施工放线过程中从接头处重新断开，形成质量隐患。我公司在500kV导线生产中，对断点接头采用压模冷焊处理。冷焊处理后，接头处光滑，焊接质量可靠度高，并且不需再对焊点两端进行退火处理。焊接处强度

12、损失经检测不超过20MPa，完全满足接头处强度不小于130MPa的要求。3.6 导线的抗电晕技术500kV导线用于传输高电压、大电流线路，在如此高的电压下，如果导线表面质量控制不好，很容易产生电晕现象，产生电晕的主要原因是导线表面存在污物或凹凸不平的小点或小坑。这些缺陷产生于导线从拉制单线到成品绞线上盘到施工的整个过程。特别是凹凸不平的小点或小坑，对电晕的产生有着非常大的影响。为了克服导线表面缺陷，应从以下几个方面采取措施来避免和减少质量缺陷：1）调整连铸连轧轧辊孔形的位置，提高轧制精度，避免轧件在轧制过程中出现毛边现象，拉丝时铝单线表面产生飞皮现象；2）采用质量好的聚晶拉丝模。对拉丝机的过线轮及分线轮采用磨床加工，保证表面光滑度；3）绞线机