電纜導體接頭技術探討

【摘 要】為保障電力系統安全運行、減少故障發生，針對電纜導體接頭焊接技術攻關有著重要的意義。導體焊接是大長度海底電纜接頭制作的首道關鍵工序，而電纜導體接頭的制作需要豐富實踐經驗和操作技能，接頭的質量情況直接關系到海纜的使用壽命和整個輸電系統的運行。通過對導體焊接架結構設計，選用不同焊接材料焊接和方法，多次進行導體拉力試驗，分析試驗結果，從而選擇最佳焊接工藝。為電纜導體接頭技術的改進和發展發展奠定堅實的基礎，同時也解決了海底電纜接頭的首要難題。

【關鍵詞】導體接頭焊接；拉力測試；分析結果；最佳工藝

0.前言

電纜導體焊接接頭是大長度海底電纜的首道關鍵技術，導體接頭焊接質量關系到整個海纜項目工程。若導體拉斷力達不到，在安裝施工或打撈過程中海纜拉斷將會影響整個電力的輸送，造成國家重大的經濟損失。通過對導體焊接架設計，操作焊接時控制焊接處不同的溫度，選用不同的焊接材料進行多次焊接試驗和導體拉斷力的測試，然后分析、改進工藝，最終選擇最佳導體焊接工藝，從而解決大長度海纜導體焊接的首要難題。

1.導體焊接架的設計

導體焊接架的結構設計和大多廠家各有差異，使用材料各不相同，其功能都一樣，支撐電纜固定導體焊接。滑動支座通過絲桿來調節導體焊接的距離，固定支座和滑動支座分別安裝有兩個緊壓模具，用來固定焊接導體，避免焊接時導體松散。模具上有冷卻循環系統，防止導體焊接時溫度過高造成絕緣、內屏軟化而變形。焊接架底端分別由兩個定向滑動輪和兩個帶剎車的萬向滑動輪支撐，且方便導體焊接架的移動和固定。

2.電纜導體焊接方法

通常導體焊接分為整體焊接法和錯位分層焊接法。

2.1 整體焊接法

導體整體切斷，形成同一平面，然后兩導體相對中間留一點間隙，通過乙炔和氧氣的混合氣體燃燒加熱導體，至斷面熔化的同時也熔化銀釬焊條達到整體連接，冷卻后用磨光機打磨平整、清除表面毛刺和鐵屑。

（1）整體焊接缺點：a.焊接處斷面不易焊透，易出現夾渣，影響焊接的拉斷力，形成虛焊現象；b.截面越大，導體外徑越大，導體端面焊接越不容易焊接；c、焊接處在同一截面容易形成外徑偏大，鼓包等現象。

（2）整體焊接的優點：a.焊接速度快，節省焊接時間，縮短搶修工程；b.比較適合小截面導體；c.中高壓電纜絕緣線芯三層共擠時不停機生產導體焊接，減少和降低人工、水電等材料的浪費，提高生產效率。

2.2錯位分層焊接法

以90根800mm2導體焊接為例，結構為1+6+12+18+24+29，可分為6層，外徑近似34mm。操作步驟如下：a.首先將需焊接的纜芯A與纜芯B分別固定在操作臺的兩個夾具上把纜芯端部切割整齊；b.在纜芯A上從端部向內量取180mm，在量取的位置處用銅絲扎緊，然后將第六層單絲用手順著節距一根根向上折起；c.在纜芯A的第五層從端部向內量取20mm，在該處將該層單絲切斷，切斷后從切斷點向內150mm，在量取處用銅絲扎緊，同樣用手順著節距將第五層一根根向上折起；d.在纜芯A的第四層從端部向內量取20mm，切斷后從切斷點向內120mm，在量取處用銅絲扎緊，同樣用手順著節距將第四層一根根向上折起；按照同樣的方法逐層恢復填充焊接，焊牢后用磨光機進行修磨平整。

2.2.1錯位分層焊接的優點

（1）分層焊接導體抗拉強度大，受力分布均勻，彎曲性能好。

（2）導體每層焊接恢復操作方便，且易焊透每一根銅絲，確保導體焊接抗拉力。

（3）錯位分層焊接避免造成焊接處溫度過高而造成導體退火軟化，降低導體的拉斷力。

（4）錯位分層焊接避免造成導體外徑過大。

2.2.2分層錯位焊接法的缺點

（1）線芯每層折起后需用銅絲扎緊，否則容易松散。

（2）每一層焊接恢復后必須用拋光機打磨以及清除導體縫隙里的銅削或雜質。

（3）每層折起銅絲的尺寸量取務必準確，否則不但無法對接，還要重新截取焊接。

從兩種焊接方法的優缺點比較來看，小規格導體截面比較適合于整體焊接，而大截面導體的焊接選擇錯位分層焊接法比較適用。

3.導體焊接拉力試驗分析

錯位分層焊接的關鍵點在于導體焊接的熔融溫度控制和銀釬焊條材料的選擇，焊接熔融溫度的控制主要取決于焊工師傅的熟練程度和經驗，而銀釬焊條中銀含量的百分比不同，在同等條件下焊接導體的拉斷力也不相同見表1。

影響焊接導體拉斷力與銀焊條的百分含量有關，銀的含量越高，導體焊接后的拉斷力越大，導電性能越好。但從經濟的角度考慮，銀含量高的價格越貴，銀含量為15%的銀釬焊條焊接導體拉斷力明顯增加，且符合標準要求，比較經濟實惠，因此選擇15%的銀釬焊條作為導體的焊接材料比較經濟和適用。

影響導體拉斷力有下列因素。

（1）焊接師傅熟練程度和經驗。

（2）氧氣和乙炔焊接時火焰比例，導體焊接處溫度的控制。溫度過高易使導體嚴重退火，銅絲軟化從而降低導體的抗拉強度，溫度過低易導致未熔接、未焊透、夾渣等現象。

（3）選用百分比不同的銀釬焊條。

（4）導體焊接每層單絲節距配合必須一致，不能有錯絲或調股現象。

（5）導體每層焊接用拋光機打磨，避免出現鼓包造成外徑增大，影響導體的拉斷力。

（6）焊接出現裂紋、氣孔、未熔合、夾鎢、夾珠等現象。

4.結論

通過對導體焊接架設備研制和導體結構的設計，選擇一種焊接方法，采用不同焊接材料進行導體焊接和拉力試驗，分析焊接效果得到以下結論：

（1）導體焊接架設計是導體接頭焊接的重要設備之一，用以支撐和固定導體兩端，確保導體焊接的穩固性。

（2）選擇合理的焊接方法、材料，結合焊工熟練的焊接技能，多次焊接測試拉斷力后進行對比分析原因。有利于提高和改善導體接頭焊接的拉斷力。

（3）電纜導體焊接方法選擇十分重要，根據導體規格選擇合適的焊接方法。 [科]

【參考文獻】

[1]鄧洪軍.焊接結構與生產機械工業出版社，2013.1.

[2]蕾世明.焊接方法與設備機械工業出版社，2010.8.