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架空导线的绞合节距和弯曲半径探讨

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架空导线的绞合节距和弯曲半径探讨_能源/化工_工程科技_专业资料。架空导线的绞合节距和弯曲半径探讨 2011 年第 3 期 No. 3 2011 电线电缆 Electric Wire & Cable 2011 年 6 月 Jun. , 2011 架

  架空导线的绞合节距和弯曲半径探讨_能源/化工_工程科技_专业资料。架空导线的绞合节距和弯曲半径探讨

  2011 年第 3 期 No. 3 2011 电线电缆 Electric Wire & Cable 2011 年 6 月 Jun. , 2011 架空导线的绞合节距和弯曲半径探讨 1 2 3 张光武 , 王国忠 , 龚欣明 ( 1. 浙江省质量技术监督检测研究院, 浙江 杭州 310013 ; 2. 江苏通光强能输电线科技有限公司, 江苏 海门 226100 ; 3. 远东电缆有限公司, 江苏 宜兴 214157 ) 摘要:通过分析和计算, 说明了架空导线的节径比对单线性能的影响 , 对现行的钢丝或铝包钢线绞制的 OPGW 的节径比提出了更改建议 , 指出了架空导线的优选节径比及弯曲半径和使用盘具筒径的要求 。 关键词:架空导线;单线;弯曲;节径比;弯曲半径;盘具筒径 中图分类号:TM244. 2 文献标识码:A 6901 ( 2011 ) 03001504 文章编号:1672- Discussion of the Lay Length and Bend Radius of Overhead Electric Conductor ZHANG Guangwu,et al ( Zhejiang Test Academy of Quality and Technical Supervision,Hangzhou 310013 ,China) Abstract: By analyses and calculations,this paper describes the effect of the lay ratio of overhead conductors on the wire performance. It suggests to revise the current specification of lay ratio of OPGW consisted of steel wires or aluminumclad wires. It presents the preferred lay ratio and requirements of bend radius and drum diameter of reels to overhead conductor. Key words: overhead conductor; wire; bend; lay ratio; bend radius; drum diameter 0 引 言 此倍数 至少 30 倍于导线直径。对单层铝线的导线, ” 应适当大些。 架空导线的最小弯曲半径究竟多少 合适? 本文就架空导线的绞合节距最佳值和弯曲半 径进行探讨。 GB / T 1179 —2008《圆 线 同 心 绞 架 空 导 线 》 和 GB / T 20141 —2006 / IEC 62219 :2002《型线同心绞架 空导线》 中对各种类型的架空导线的节径比规定了 范围, 节径比是偏大好, 还是偏小好? 在这两个标准 中, 没 有 像 GB / T 12706《额 定 电 压 1kV ( U m = 1. 2 kV) 到 35 kV( U m = 40. 5 kV ) 挤包绝缘电力电缆及 附件》 对电缆安装时 的 最 小 允 许 弯 曲 半 径 规 定 那 对架空导线的最小弯曲半径加以规定。 国外一 样, 些架空导线标准, 对导线的最小弯曲半径也未作规 定。在中华人民共和国电力行业标准 DL / T 832 — 2003《光纤复合架空地线 条中规定 ; 在第 盘的筒体直径应不小于 OPGW 外径的 25 倍 ” 12 条中规定 :“安装架设时放线导轮直径不得小于 OPGW 直 径 的 40 倍, 且 最 小 直 径 不 得 小 于 600 mm” 。也即规定 OPGW 的静态弯曲半径应不小于 OPGW 外径的 12. 5 倍; 动态允许弯曲半径不得小 于 OPGW 外径的 20 倍, 且最小弯曲半径不得小于 300 mm 。《电线 页中对裸 : “线 应 电线及裸导体制品用包装规定 1220 收稿日期:2010作者简介:张光武( 1972 - ) , 男, 工程师. 310013] . 作者地址:浙江杭州市天目山路 222 号[ 1 1. 1 分析和计算 绞合时单线的弯曲 架空导线在绞合时, 单线以螺旋形围绕在基圆 上, 会产生弯曲和扭转。 因为基圆相当于一个圆柱 体, 表面处处都形成弧形, 单线绞合时也就随处都在 。 弯曲 但单线在绞合过程中围绕自身轴线产生的扭 不像弯曲变形那样容易看出。 架空导线生 转变形, “无退扭 ” 产方法有 和“退扭 ” 两种。 这两种方法绞 单线扭转情况不同, 单线变形因而有所差异。 合时, 在无退扭的绞合中, 由于单线在一个节距中的自身 扭转近于一周, 因此, 与基圆柱面接触的单线纵向表 面, 几乎永久与柱面接触, 并在一个长度上受到压 缩;而单线外缘的纵向表面, 几乎永久处在绞线外 缘, 同时在整个长度上受到拉伸。 但在采用有退扭 绞合时, 单线任一纵向上的表面, 在一个绞合节距中 基本保持原有的方位。 因而, 单线的某一纵向表面 是按一定规律、 周期性地变化着它与基圆柱面接触 的位置:如果开始时是与柱面接触, 在半个节距处就 背离柱面, 恰好处在绞线的外缘表面, 单线某一纵向 表面就周期性地承受压缩和拉伸 。这种压缩和拉伸 2011 年第 3 期 No. 3 2011 电线电缆 Electric Wire & Cable 2011 年 6 月 Jun. , 2011 的交替使单线产生的内应力要比无退扭绞合的小 。 由于国网公司在大截面导线技术要求中明确规定了 无退扭绞的 630 及以上的框绞机生产, 且无退扭方 现在导线工厂几乎全部采用无退 式的生产效率高, 扭绞方式生产。本文也以无退扭方式生产的导线来 研究单线的弯曲变形。 绞合中单线的弯曲变形如同圆柱上螺旋线的变 形, 单线轴线即为空间螺旋线, 单线所在绞层的节圆 即为螺旋线围绕的圆柱面。 按数学概念, 螺旋线的弯曲程度以曲率或曲率 半径( 又称弯曲半径) 表示, 两者互为倒数。 曲率愈 , , 大 弯曲程度愈大 曲率半径愈小。 单线绞合时的弯曲半径 ρ 为: h 2 (1) ρ = R0 1 + 2 πR0 h 为螺旋节距, 式中, 即绞合节距;R0 为螺旋线半径, 即基圆中心到绞合单线中心( 轴线 ) 分别代入式 ( 1 ) , 求得铝线轴线、 最外侧 的螺旋线的弯曲半径, 分别用 ρ 轴 、 ρ 外 表示, 见表 1 、 表 2 。从表 1 和表 2 可以看出, 铝线外侧的弯曲半 即曲率大; 节径比大 径明显比轴线的弯曲半径小, 时, 弯曲半径大, 即曲率小。 以外侧的弯曲半径、 轴 线的弯曲半径所在平面作图, 如图 2 。 [ ( )] 图2 铝线轴线、 外侧弯曲半径 为了说明问题, 本文以 GB 1179 —1983 标准的 LGJ10 /2 、 LGJ70 /10 两个规格来计算, 说明单线弯 曲变形量的大小与单线的直径、 绞线的节距大小的 关系。这两个规格的导线 根钢线, 外 D 为钢丝直 面绞合 6 根铝线 所示。 图中, d 为外层铝线直径。 线 。 铝线轴 径, 线、 最外侧的螺旋线外 表示。 D +d R0 轴 = (2) 2 R0 外 D + 2d = 2 (3) 利用余弦定律, 求得铝线轴线 所示 ( 表中角 点相对应的圆心角 α 外 、 α轴 , 如表 1 、 度用弧度表示) 。铝线外侧弯曲弧长相对于轴线弯 曲弧长的伸长率用 σ 表示。 σ = 外侧弧长 - 轴线 % = 轴线 % ( 外侧弧长 轴线) 由于弧长 = 中心角 × 圆弧半径, 则式(4) 可变为: α 外 ·ρ 外 (5) σ = - 1 × 100 % α 轴 ·ρ 轴 各参数代入式 ( 5 ) , 计算得两种规格的钢芯铝 ( ) 13 时, 绞线 、 铝线最外侧的弯 曲弧长相对于铝线轴线的弯曲弧长的伸长率如表 1、 表 2 所示。由表 1 、 表 2 可以看出, 同种导线结构 时, 相对伸长率与单线线径大小无关; 节径比越小, 相对伸长率也越大。在节径比为 10. 5 时, 铝线 钢芯铝铰线结构示意图 根据标准规定, 铝芯外层绞合节径比应为 10 ~ 1 4。 h 分 别 取1 0 . 5 倍 、 13 倍绞合外径, 同时, 将 表1 根数 / 直径 / mm 型号规格 铝 LGJ10 /2 LGJ70 /10 6 /1. 5 6 /3. 8 钢 6 /1. 5 1 /3. 8 4. 50 11. 40 47. 25 119. 7 外径 / mm 绞合节距 / mm R0 轴 1. 50 3. 80 侧的弯曲弧长相对于轴线的弯曲弧长伸长率达到了 1. 5627% , 硬铝单线% , 这 时, 对于这种结构的导线 , 尽管不至于使铝单线 计算得到的参数 外层铝线 0. 2878 0. 2878 0. 4184 0. 4184 1. 5627 1. 5627 α轴 α外 σ /% · 16· 2011 年第 3 期 No. 3 2011 表2 根数 / 直径 / mm 型号规格 铝 LGJ10 /2 LGJ70 /10 6 /1. 5 6 /3. 8 钢 6 /1. 5 1 /3. 8 4. 50 11. 40 58. 5 148. 2 外径 / mm 电线电缆 Electric Wire & Cable 绞合节径比为 13 计算得到的参数 外层铝线 绞合节距 / mm R0 轴 1. 50 3. 80 轴线 0. 2309 0. 2309 0. 3392 0. 3392 α轴 α外 2011 年 6 月 Jun. , 2011 σ /% 1. 0402 1. 0402 裂, 但个别薄弱处会使单线表面产生微裂纹。 如果 单线是铝包钢线, 这么小的节径比可能造成这种结 构导线的表面铝层开裂。 在实际生产中, 由于考虑到用料少、 电阻小、 生 1 + 6 结构的导线 , 产率高等因数, 不存在这种极限的情况发生。只是在导线用户规定 的技术协议中偶尔会出现节径比偏小的现象 。 为 此, 导线厂家应以解释说明。在多层绞线结构中, 节 径比小时, 单线的弯曲变形没有这么显著, 不至于造 成单线 盘具的筒径大小对导线的弯曲变形 设导线的直径为 d, 盘具的筒体直径为 D, 导线 建议 通过分析和计算, 对架空导线的节径比和弯曲 半径建议如下: ( 1 ) 绞合节径比:导线 Standard 参照美国标准 ASTM B 232Specification for ConcentricLayStranded Aluminum Conductors,CoatedSteel Reinforced ( ACSR ) ( 钢 芯 铝绞线 Standard Specification for ConcentricLayStranded AluminumClad Steel Conductors ( 铝包钢丝同心绞线 ) , 应采用优选节径比, 见表 3 。在 DL / T 832 —2003《光纤复合架空地线 》 应补充:钢及铝包钢线绞制的 OPGW 外层节径比取 10 ~ 16 , 优选节径比为 13. 5 。 表3 结构元件 钢及铝包 钢加强芯 铝及铝 合金绞层 钢及铝包 绞层 6 根层 12 根层 外层 内层 所有层 第一层装于盘具的示意图如图 3 所示。 导线 ~ 16 10 ~ 16 优选节径比 25 20 11 13 13. 5 3 导线第一层装于盘具的示意图 钢绞线 导线的紧挨盘具筒体的第一层导线外缘线与导 伸长率为 线的轴心线相比, π( D + 2 d ) - π( D + d ) × 100% = ε = π( D + d ) d × 100% ( D + d) π (6) ( 2 ) 架空导线的弯曲半径: 对于普通导线, 应不 小于导线 倍; 对于特种导线、 铝包钢绞线 或 OPGW, 不宜小于导线 倍, 且最小弯曲 半径不小于 300 mm。 导线用盘具筒体直径应考虑 导线允许最小弯曲半径的要求。普通导线用盘具筒 体直径以不小于导线 倍、 特种导线用盘具 筒径以不小于导线 分别取盘具筒体直径为导线 d, 倍, 即 D 分 别 为 30 d、 得 ε 分 别 为 1. 03% 、 1. 52% 。 由于绞合后铝单线呈螺旋状, 并且单线间有 一定的间隙, 根据经验, 导线缠绕在盘具上后, 导线 外缘纵向比导线的轴心线% , 即只要盘具筒体直径大于导线 倍时, 对铝 单线的变形应该是没有影响的。 当然, 盘具筒体直 径大, 对缠绕的绞合导线结构影响就小 , 所以盘具筒 体直径以不小于导线 结束语 本文通过分析和计算, 说明了架空导线的节径 比对单线性能的影响, 对现行的钢丝或铝包钢线绞 制的 OPGW 的节径比提出更改建议, 指出了架空导 线的优选节径比及弯曲半径和使用盘具筒径的要 ( 下转第 21 页) 求。 · 17· 2011 年第 3 期 No. 3 2011 电线电缆 Electric Wire & Cable 2011 年 6 月 Jun. , 2011 3 双金属快速同步变形技术 目前国内外采用的双金属同步变形技术主要有 两种:湿拉工艺和干粉式拉拔工艺。 湿拉工艺在日 本的日立公司和少数欧洲国家采用, 该工艺的优点 是铝包钢表面带有少量的润滑油且光洁干净 , 压力 但这种方法的缺点也是很明显的,其生产设 稳定, 技术和控制难度大, 润滑剂价格高, 生 备投资较大, , ; 产效率和成品率较低 因而成本更高 干粉式拉拔工 且操作容易掌握, 而且润滑粉国 艺实现起来更容易, 内也已经研究生产出来了, 生产成本可大幅度降低。 但干润滑粉由于流动性不好, 拉拔过程压力模系统 的参数调整是一个多因素影响的过程, 所以压力不 , 够稳定 生产中容易出现压力过高和压力不够的情 况。因此, 压力模具之间的角度、 间隙和压力模表面 硬度的优化选择是实现双金属快速同步变形必须解 决的关健问题。该工序的工艺流程为双金属杆放出 ?→双金属同步变形?→1250 工字轮收线 必 要保证铝包钢双金属材料的快速同步变形, 须具备以下条件: ( 1 ) 高压力腔体的密封性要可靠。为了保证密 压力套管的材料选择很重要, 经过反复试验, 封性, HRC = 36 ~ 40 使用表面硬度 左右最合适。 如图 6 所示, 当压力套管锥角 α 与拉丝模入口角度 β 接触 时彼此之间需要有一定的弹性变形才能更好地保证 压力腔的密封性。当表面硬度太高时就很难产生局 部的弹性变形, 造成接触处不容易密封。 如果表面 压力套管的耐磨性能下降, 这样的结果都 硬度太低, 会导致高压腔体的压力不能长期保持 , 使用寿命短。 ( 2 ) 合适的角度。 如图 6 所示, 为了保证压力 套模( 管) 锥角 α 与拉丝模入口角度 β 接触时吻合, 压力模( 管) 角 α 一定要小于拉丝模入口锥角度 β 才能保证密封性。如果太大, 压力套模 ( 管 ) 锥角与 , 拉丝模接触处容易产生倒角 在倒角处容易产生局 部的密封不好而泄漏拉丝粉。通常拉丝模入口锥角 度为 80° , 所以压力套模( 管) 锥角应小于这个角度; 但也不能太小, 如果该角度太小, 压力套模 ( 管 ) 锥 头部分的壁厚太薄, 在压紧状态时容易缺损而成缺 , ( 口 因为压力套模 管) 锥型部分与拉丝模的入口区 是部分接触, 所以两者合理的角度配合 ( 一般选 68° ~ 78° ) 也是有效保证压力套模 ( 管 ) 与拉丝模接触 处的密封性能的关键之一。 ( 3 ) 压力套模 ( 管 ) 内径 D 与拉拔丝直径 d 之 两者的间隙 = D - d。 间合适的间隙。 如图 6 所示, 由于不同导电率的铝包钢线的抗拉强度差别很大 ( 1590 ~ 680MPa) , 所以, 同步变形时所需要的压力 此间隙为 也是不 一 样 的。 在 选 择 和 设 计 模 具 时, 0. 20 ~ 0. 80 mm, 对低导电率的铝包钢线的间隙要 高导电率的间隙要大。 同时在压力套模 ( 管 ) 的 小, 入口处镶嵌一个同直径的 YG8 硬质合金模, 可减少 模具的磨损, 有效保证高压腔体内的压力更为稳定 , 模具寿命增加, 拉拔速度可以大幅度提高。 4 结束语 铝包钢生产工艺的研究日益深入, 根据实际情 况设计生产工艺, 通过强制涂敷技术、 短槽距连续挤 压包覆技术和双金属快速同步变形技术的开发应 就能较好统筹解决环境、 成本、 产品性能等问题, 用, 具有较好的经济效益和社会效益 。 参考文献: [ 1] 蒋宏范. 铝包钢线拉拔技术的研究[D]. 大连铁道学院, 1998. 图6 压力套模角与拉丝模入口角之间的关系 α - 压力套模( 管) 锥角 D - 压力套模内径 β - 拉丝模入口角 d - 拉拔钢丝的直径 [ 2] 黄豪士, 毛庆传, 沈建华, 等. 三峡工程 500 kV 大容量输电线 — —主干线路大截面 ACSR / AS720 /50 的研制 路用导线之二— [ J] . 电线. 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 ( 上接第 17 页) 参考文献: [ 1] GB / T 1179 —2008 [ 2] GB / T 20141 —2006 [ 3] ASTMB 232 —01 圆线同心绞架空导线 [S] S] 型线同心绞架空导线 [ Standard Specification for ConcentricLayStranCoatedSteel Reinforced( ACSR)[ S] ded Aluminum Conductors, [ 4] ASTM B416 —98 Standard Specification for ConcentricLayStranded AluminumClad Steel Conductors [ S] [ 5] 王春江主编. 电线 册[M] . 北京:机械工业出版 2001. 社, [ 6] GB / T 12706 —2008 额定电压 1 kV ( U m = 1. 2 kV ) 到 35 kV ( U m = 40. 5 kV) 挤包绝缘电力电缆及附件[S] · 21·

  隧道内布置集通风、排水、照明、环境、视频、局放、光纤测温等于一体的在线小时实时监测运行数据,便于工作人员及时了解电缆运行真实状态。

  2007年,郑州电缆厂引进了战略投资者——中科英华高技术股份有限公司,改制成了一个具有现代化管理制度的新型企业:郑州电缆有限公司。随之,生产厂区也搬到了经开区。目前,留在郑州西区的只是生活服务区,包括物业、幼儿园、技校,员工也只剩100多人。

  

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