高压电缆中的金属皱纹铝护套有着承受电缆短路电流、径向防水以及承受抗侧压力的作用,其生产工艺方式有纵包、氩弧焊和连续挤包两种形式。
一、氩弧焊焊接铝护套工艺技术
1:氩弧焊铝护套工艺是采用经过压延的厚度均匀的铝板,经清洗、精切、纵包、焊接、在线检测、轧纹过程来实现的;该氩弧焊工艺是在氩气和氦气的保护下,一铝板为负极,钨极为正极,通过低电压,大电流来完成焊接。钨极焊头只有2mm的直径,并且由保护的气体连续吹向焊点处,迅速带走热量,使焊接部位均匀快速冷却,电缆结构不会受到任何不良影响,同时也避免铝护套的高温氧化。
2:采用先进的氩弧焊接技术,并装有超声波等在线检测装置,保证了焊接的密封性,为了检验是否还有漏焊,生产厂又加了一项中间检验装置,将整盘焊接后的电缆进行气密性试验,且进行百分之百的检验。通过几年来的生产、使用及运行,该生产工艺技术性能稳定可靠。
3.某电缆研究所进行了焊接铝套的机械强度试验,发现焊缝的抗拉强度(78N/mm2)略高于焊缝周围金属铝的抗拉强度(76N/mm2),且又略高于铝套本身的抗拉强度(75N/mm2),经和西安交大金相专家们研讨和座谈,这种现象是合理的,焊接材料的强度是比原来的材料要高,因为焊接件材料的金相组织起了变化。并采用空心铝套进行侧压力试验,分别在焊缝上,和焊缝相隔90度以及相隔180度进行侧压力试验,其负荷变形曲线基本一致。
4.皱纹焊接铝套电缆的温度分布试验也在上海电缆研究所进行,在焊缝处温度到达700℃时,用热电偶分别测量铝套内阻水层上分别相隔90度的三点温度为69、43、37℃,在阻水层下则分别为34、26、27℃,这是因为铝套是一点受热焊接,温度虽高,但能量不大,铝的散热又很快,所以电缆绝缘上的温度很低,同时,西安交大绝缘研究室又进行了电缆铝护套的焊接温度场的数值计算,在绝缘层附近的温度基本上是40℃左右。两个研究机构的试验结果基本是一致的。
5.由于皱纹焊接铝套电缆的温度很低,不存在炀伤绝缘或绝缘上的阻水层的可能,铝套和电缆之间缝隙非常小,故可实现电缆的阻水结构,同时电缆的阻水层又可用作电缆的缓冲层,不难通过设计和计算,国产220kV电缆的绝缘半径方向的膨胀量约1.5mm左右,完全可以为阻水层所吸收,这样电缆的结构就非常紧凑合理,万一铝套有些损伤,由于阻水层的作用,电缆也不会进水。
二、连续挤包铝护套工艺技术
连续挤包铝护套工艺是采用铝锭经压铝机生产设备,使铝在半熔融状态下连续挤包在电缆绝缘线芯上,挤出温度高达460℃,可能会对电缆内部结构造成不良影响而降低电缆使用寿命。
1:挤包铝护套要有庞大的挤出装置,耗费大量的能源,在600℃左右的高温下挤出,绝缘有可能炀伤,影响了电缆产品质量,除一些老企业外,在新企业中很少再添置压铝机装置,在国外压铝机的生产日益减少,世界上最为严格的AEIC CS7-93美国电缆标准中就建议采用皱纹焊接铝套,或焊接的铜和钢套电缆,而没有提及要求挤包的铝套电缆。
2:为了减少挤包铝套电缆炀伤的可能,一般采用铜丝编织的巾布在铝套和绝缘间挡住在加工过程中的热源,但又要给绝缘的膨胀留有余地,铝套和绝缘之间存在着很大的空隙,一旦电缆进水,电缆绝缘将完全浸泡在水中,给供电线路带来很大的损失。
3:挤包铝护套是采用挤出工艺,若控制不当容易造成铝护套厚度不均,容易产生微孔、砂眼等现象,这就使铝护套强度极为不均,降低铝护套的径向防水性能。
随着焊接技术的发展,皱纹焊接铝套电缆使用的可靠性已愈来愈多的为人们所认识,在不久的将来,有取代挤包铝套电缆的趋势。
