基于鋁包鋼芯耐熱鋁合金絞線耐張線夾的特殊設(shè)計(jì)

房靈占 陳龍?jiān)?曹懋峰

（中國能源建設(shè)集團(tuán)南京線路器材有限公司，江蘇南京211599）

0 引言

近年來，隨著工程的更新、升級和特殊應(yīng)用需求的出現(xiàn)，一些新型導(dǎo)線陸續(xù)在部分工程中探索應(yīng)用。其中，鋁包鋼芯耐熱鋁合金絞線作為一種新型導(dǎo)線，其相應(yīng)配套耐張線夾的設(shè)計(jì)，逐漸成為工程應(yīng)用的一種現(xiàn)實(shí)需要。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，此種導(dǎo)線耐張線夾的設(shè)計(jì)存在試驗(yàn)結(jié)果難以達(dá)到要求、分散性較大的特點(diǎn)，與常規(guī)導(dǎo)線耐張線夾有所不同。

本文將探討此種特殊導(dǎo)線耐張線夾的設(shè)計(jì)難點(diǎn)及問題解決方法。

1 導(dǎo)線參數(shù)

導(dǎo)線為特種導(dǎo)線鋁包鋼芯耐熱鋁合金絞線，其參數(shù)如表1所示。

表1 導(dǎo)線參數(shù)

2 問題與影響因素分析

根據(jù)程應(yīng)鏜《送電線路金具的設(shè)計(jì)、安裝、試驗(yàn)和應(yīng)用》一書中的常規(guī)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，耐張線夾樣式如圖1所示。多組多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，荷載值難以達(dá)到95%計(jì)算拉斷力的要求，即使同組試驗(yàn)值比較也存在較大區(qū)別，試驗(yàn)結(jié)果存在較大分散性。經(jīng)咨詢以往相關(guān)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)情況，并綜合分析試驗(yàn)失敗數(shù)據(jù)，推測導(dǎo)線本質(zhì)特性和試驗(yàn)荷載要求兩個(gè)因素對此種導(dǎo)線耐張線夾的設(shè)計(jì)具有關(guān)鍵影響。

2.1 導(dǎo)線本質(zhì)特性影響

導(dǎo)線芯部為鋁包鋼絞線，其單絲外層為覆包鋁，在受壓接觸時(shí)鋁易產(chǎn)生分層滑移；導(dǎo)線外層為耐熱鋁合金絞線，單絲材質(zhì)較硬，延展性較差，易產(chǎn)生脆斷。由此構(gòu)造而成的導(dǎo)線，相比于常規(guī)鋼芯鋁絞線，試驗(yàn)結(jié)果分散性更大。

圖1 耐張線夾樣式

2.2 試驗(yàn)荷載要求影響

導(dǎo)線出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)為導(dǎo)線計(jì)算拉斷力的95%，而耐張線夾也要求為計(jì)算拉斷力的95%，考慮到導(dǎo)線本質(zhì)特殊性及金具壓接損失，工程實(shí)際要求最大荷載是否應(yīng)使用兩個(gè)95%×95%的計(jì)算拉斷力值，或者選取一個(gè)較小一些的值作為工程的荷載要求，尚值得商榷。

3 鋼錨的改進(jìn)

針對鋁包鋼芯部材質(zhì)特性，采取增大壓力和接觸面的方法增強(qiáng)握著力，具體通過減小鋼管內(nèi)徑和增加壓接長度來實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。考慮鋁包鋼芯不至于太難穿入鋼錨，此處內(nèi)徑也不至太小，內(nèi)徑取1.07dg（鋁包鋼絞線內(nèi)徑）。壓接長度，此處取16.5dg（鋁包鋼絞線內(nèi)徑），適度增大。

圖2 鋼錨的改進(jìn)

4 本體的改進(jìn)

針對耐熱鋁合金外層絞線，采取減小壓力和增大接觸面積的方法，以免握力太大損傷導(dǎo)線，并保證整體握力，同時(shí)外徑不能太小，從而滿足耐熱情況下金具的穩(wěn)定性，改進(jìn)思路如圖3所示。鋁管外徑，適用耐熱導(dǎo)線時(shí)，通常增加5～10 mm，此處取70 mm。鋁管內(nèi)徑，建議取1.09D～1.15D（導(dǎo)線外徑），鋁管內(nèi)徑的增大可以減小導(dǎo)線受壓以及減少起鼓，具體根據(jù)導(dǎo)線和試驗(yàn)情況選擇與變通，此處取1.15D（導(dǎo)線外徑）。壓接長度，建議取10.5D～13.5D（導(dǎo)線外徑），具體根據(jù)導(dǎo)線和試驗(yàn)情況選擇與變通。拔稍的設(shè)計(jì)是必需的，因內(nèi)徑的增大，拔稍的設(shè)計(jì)需考慮空壓導(dǎo)致的拔稍實(shí)際有效長度減小，拔稍長度宜適度。

圖3 本體的改進(jìn)

5 荷載要求與試驗(yàn)

此種鋁包鋼芯耐熱鋁合金絞線，在以往多個(gè)工程應(yīng)用中，存在同種金具不同廠家導(dǎo)線試驗(yàn)結(jié)果不同以及同一廠家同種金具出廠試驗(yàn)合格而現(xiàn)場試驗(yàn)不能通過的情況。這固然可以認(rèn)為是試驗(yàn)結(jié)果的分散性較大造成的，但試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)也與所使用的95%計(jì)算拉斷力的值有關(guān)。試驗(yàn)中觀察到，荷載接近95%計(jì)算拉斷力時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果極其不穩(wěn)定。初步推測，此時(shí)達(dá)到導(dǎo)線的極限荷載，稍微的操作，如不同批次壓接操作微小的不一致，或壓接后導(dǎo)線的松散性稍微不一致，都會(huì)被瞬時(shí)放大，以致試驗(yàn)結(jié)果不能夠穩(wěn)定。經(jīng)設(shè)計(jì)院和多個(gè)廠家最終確定，此工程中荷載取92%計(jì)算拉斷力作為試驗(yàn)荷載。

以92%計(jì)算拉斷力作為工程要求荷載，改進(jìn)的耐張線夾不須特別的壓接操作，經(jīng)現(xiàn)場常規(guī)方法壓接后，結(jié)果達(dá)到92%荷載要求，試驗(yàn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)穩(wěn)定性。

6 結(jié)語

通過對失敗試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，找到了可能的導(dǎo)線本質(zhì)特性和試驗(yàn)荷載要求兩個(gè)影響因素，主要通過鋼錨加大握力、本體減小壓力和荷載合理減小三種方式進(jìn)行優(yōu)化，最終解決了試驗(yàn)難以通過及試驗(yàn)結(jié)果不穩(wěn)定的問題，為以后相應(yīng)導(dǎo)線耐張線夾的設(shè)計(jì)提供了理論和工程應(yīng)用參考資料。

考慮到此類導(dǎo)線的本質(zhì)特性、試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定性、工程安全性以及耐熱特殊性能，在實(shí)際應(yīng)用中，筆者建議荷載要求選取95%×95%的荷載或90%～92%作為工程參考荷載，同時(shí)，建議每批次工程均進(jìn)行試驗(yàn)，以保障工程的安全穩(wěn)定進(jìn)行。