基于X射線的架空線路導(dǎo)線耐張線夾實用液壓問題及措施

呂占杰，王進(jìn)，唐貴基，吳章勤，韓國棟，萬書亭

(1.華北電力大學(xué)機械工程系，河北保定071003;2.華北電力大學(xué)云南電網(wǎng)公司研究生工作站，云南昆明650217;3.云南電力試驗研究院(集團(tuán)) 有限公司電力研究院，云南昆明650217)

在架空輸電線路的運行過程中，壓接型耐張線夾不僅要承受導(dǎo)線的導(dǎo)電功能，還要承受導(dǎo)線的全部張力。架線施工中，架空線的連接是關(guān)鍵項目，同時它又是隱蔽工程。架空導(dǎo)線壓接的質(zhì)量非常重要，它對保證線路的可靠運行、確保安全供電有非常重要的意義。目前常用的導(dǎo)地線壓接方法有: 鉗壓法、液壓法和爆壓法。相對于爆壓法和鉗壓法，液壓法操作簡單、檢查方便、價格低廉、質(zhì)量可靠，液壓連接技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用和推廣［1］。

液壓壓接中，由于壓接材料、壓接機具、操作人員及壓接過程的影響，可能導(dǎo)致壓接件出現(xiàn)不合格的情況。目前對液壓壓接質(zhì)量的檢驗主要是外觀檢查、尺寸測量以及力學(xué)性能抽查試驗等。但抽檢試驗結(jié)果合格并不能保證所有壓接件合格，因此需要有更好的檢測方法。目前，國內(nèi)在這方面還沒有有效的檢測辦法，因此，文中結(jié)合X 射線數(shù)字化透射成像技術(shù)及拉力驗證方法，針對NY-240/30 型耐張線夾實際壓接，總結(jié)出壓接過程中可能出現(xiàn)的各個問題及相應(yīng)的預(yù)防措施，從而可以有效保證導(dǎo)線耐張線夾的壓接質(zhì)量。

1 施壓前準(zhǔn)備工作

(1) 對所使用的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)及規(guī)格應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行檢查，其規(guī)格應(yīng)與工程設(shè)計相符，并符合國家標(biāo)準(zhǔn)的各項規(guī)定。

(2) 所使用的待壓管件應(yīng)用精度為0.02 mm 游標(biāo)卡尺測量受壓部分的內(nèi)外直徑。外觀檢查應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。用鋼卷尺測量各部長度，其尺寸、公差應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

(3) 液壓設(shè)備使用前應(yīng)檢查其完好程度，保證正常操作。由于導(dǎo)線壓接大部分在現(xiàn)場操作，供電不方便。因此施工大部分采用汽油機為動力。油壓表必須定期校核，做到準(zhǔn)確可靠。

此次壓接使用的壓接設(shè)備參數(shù)見表1，導(dǎo)線耐張線夾參數(shù)見表2。

表1 壓接設(shè)備的參數(shù)

表2 導(dǎo)線耐張線夾參數(shù)

2 施壓前容易出現(xiàn)的問題

2.1 鋼錨內(nèi)部未清理

新出廠的鋼錨內(nèi)部附著一層非揮發(fā)性的油，在運輸及放置過程中容易進(jìn)入灰塵等。在現(xiàn)場壓接及壓接試驗中得出鋼錨內(nèi)部附著的油為影響鋼錨握著力的重要原因。因此在壓接前應(yīng)用汽油將其內(nèi)部清洗，等汽油揮發(fā)干凈再進(jìn)行壓接可增大鋼芯與鋼錨之間的摩擦力，提高鋼錨的握著力。

2.2 鋼芯對人身劃傷

在人工切割鋁股時，由于導(dǎo)線較長，彎曲且有一定韌性，因此要抓牢導(dǎo)線的兩端頭，防止導(dǎo)線彈起傷人，最好有2 ～3 個人配合作業(yè)［2］。

2.3 鋼芯損傷

用鋼鋸切斷外層及內(nèi)層鋁股，在切斷內(nèi)層鋁股時，可以采用激光剝線或者環(huán)切后手工剝離的方式剝?nèi)ヤX股，手工剝離時只割到每股直徑的3/4 處做為切痕，再將鋁股逐股掰斷［3］。若直接切斷內(nèi)層鋁股容易造成內(nèi)部鋼芯被鋸子鋸傷，造成導(dǎo)線整體強度不夠而達(dá)不到要求的拉力。如果重新畫印割線，造成工作量增加和材料的浪費。

2.4 散股

在剝離鋁股的時候，應(yīng)該用鋁絲或者膠帶在距離切割10 mm 處進(jìn)行捆扎，否則容易造成鋁股散股，鋁線之間排布位置錯亂，見圖1、圖2。散股一方面會影響導(dǎo)線套入鋁管時卡住，另一方面即使成功套進(jìn)鋁管，壓接質(zhì)量也可能會存在問題。

圖1 剝離鋁股后容易散股的地方

圖2 用鋁絲包扎防止散股

2.5 穿鋁管時卡管

在剝開鋼芯時，如果不用鐵絲扎緊切割部位、鋸子用力方向不對、未去除切面邊緣的毛刺或卷邊會增大鋁管與鋁股之間的摩擦，容易造成導(dǎo)線散股，鋁絲排列散亂而導(dǎo)致穿管時卡管，進(jìn)退兩難。

2.6 鋼芯、鋁管的施壓部分尺寸不足

鋁管尾部端口與鋼錨環(huán)扎有2 個凹穴，該處的施壓長度要求不小于60 mm，如果該處尺寸小于60 mm，容易導(dǎo)致耐張線夾握力下降，見圖3、圖4。鋼錨壓接區(qū)域尺寸不足，直接影響導(dǎo)線的承拉力。耐張管壓接不足也會一定程度上影響導(dǎo)線承拉力，還容易造成各個擊破現(xiàn)象。

圖3 鋼芯施壓部分不足

圖4 鋁管施壓部分不足

2.7 鋼錨端口與鋁股之間的間隙太小

在進(jìn)行鋁股剝離時，應(yīng)保證鋼錨端口與鋁股之間有10 mm 左右的間隙。原因有兩方面: 一方面是因為在切鋁股時會存在畫印的尺寸有誤差; 另一方面是鋁管的塑性變形明顯強于鋼錨的塑性變形。間隙過小的話會導(dǎo)致壓接時鋁股和鋼錨重疊，形成初始應(yīng)力，影響鋼管的強度; 間隙過大，則導(dǎo)致壓接時部分應(yīng)壓接區(qū)域未壓到，導(dǎo)致整體握力減小［4］。

3 施壓過程中容易出現(xiàn)的問題

3.1 鋼芯插入深度

在壓接鋼錨時，鋼芯應(yīng)插入到鋼錨的底部。NY240/30 型號的鋼錨實際插入尺寸為100 mm，由于壓接過程中鋁管存在變形，實際尺寸可達(dá)到110 mm左右，如圖5 所示。如果插入深度不足，就會導(dǎo)致鋼錨對鋼芯的握緊力不足，導(dǎo)致導(dǎo)線整體拉力值不能達(dá)到要求。

圖5 鋼芯插入鋼錨尺寸不足

3.2 導(dǎo)線方向，彎曲力、扭轉(zhuǎn)力

在壓接過程中每次改變壓接管施壓位置時，由于導(dǎo)線扭絞擰力的作用，易使壓接管已壓平面與將壓平面發(fā)生錯位，不在同一個平面內(nèi)，造成壓管扭曲。鋼錨與耐張管的角度是根據(jù)工程需要來確定的，如果存在導(dǎo)線扭絞擰力，在壓第一模時容易導(dǎo)致鋼錨與耐張管相對位置的改變，影響架空線路的安裝運行。

3.3 模具是否對齊

每種型號的導(dǎo)線和耐張管在壓接時都有配套的模具。模具在壓接過程中容易出現(xiàn)前后未對齊現(xiàn)象，這樣容易導(dǎo)致在模具邊緣的地方產(chǎn)生彎曲，每模壓接距離減少，會增加壓接工作量甚至影響壓接質(zhì)量。

3.4 每模重疊尺寸

施壓時相鄰兩模間至少應(yīng)重疊5 mm。在實際壓接NY240/30 時，鋼錨每模壓接區(qū)域測量長度為47 mm，需重疊壓接區(qū)域長度為100 mm，相鄰兩模之間重疊20.5 mm。鋁管每模壓接區(qū)域測量長度為85 mm，需重疊壓接區(qū)域長度為185 mm，相鄰兩模之間重疊35 mm。

3.5 壓接時壓力大小、保持時間

液壓機的操作必須使每模都達(dá)到規(guī)定的壓力，而不以合模為壓好的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)實際壓接經(jīng)驗得到此設(shè)備在壓接鋼錨時需要壓力50 MPa，壓接鋁管時需要壓力45 MPa，且持續(xù)時間為5 s 左右，保證每模壓接合模后保持時間、壓力一致［5］。

3.6 鋼模的壓接順序

按照相關(guān)規(guī)程的規(guī)定，鋁管與鋼錨的壓接順序都是從中間向端部壓接。由于鋼芯和鋁股的彈性模量不同，鋁股的內(nèi)外層變形伸長量也不同，在鋁管端部附近常會出現(xiàn)導(dǎo)線鼓肚現(xiàn)象，俗稱“燈籠”。這會導(dǎo)致導(dǎo)線截面積增加，影響其外觀質(zhì)量及電氣性能［6］。

4 壓接完成后應(yīng)注意的問題

4.1 去除飛邊

在壓接過程中由于壓模的制造誤差、使用誤差及壓接放置的位置不完全一樣，難免會產(chǎn)生一些飛邊，較薄的飛邊用銼子可去除，較厚的可用鉗子旋轉(zhuǎn)去除法更為輕松，見圖6。

4.2 六邊形尺寸測量

對壓接完成后的導(dǎo)線耐張管每個面用精度為0.02 mm 的游標(biāo)卡尺測量其尺寸，各種液壓管壓后對邊距尺寸s 的最大允許值為: s =0.866 × (0.993D)+0.2，式中: D 為管外徑，mm。但3 個對邊距只允許有1 個達(dá)到最大值，超過此規(guī)定時應(yīng)更換鋼模重壓［7］。

4.3 是否壓到不壓接區(qū)域

如果導(dǎo)線在做拉力試驗合格后，作業(yè)人員在壓接時的工藝流程是不變的，其他導(dǎo)線不用再做拉力試驗。由于鋁管塑性比鋼錨塑性強，如果壓接過程中壓接到不壓接區(qū)域，如圖7 所示，會增大其握著力，在拉力檢測時容易誤導(dǎo)作業(yè)人員。

圖7 壓接到鋁管的不壓接區(qū)域

4.4 耐張線夾是否存在彎曲

被壓管放入下鋼模時，位置應(yīng)正確。檢查定位印記是否處于指定位置，雙手把住管、線后合上模。此時應(yīng)使兩側(cè)導(dǎo)線或避雷線與管保持水平狀態(tài)，并與液壓機軸心相一致，以減少管子受壓后可能產(chǎn)生的彎曲，然后開動液壓機。液壓后管子不應(yīng)有肉眼即可看出的扭曲及彎曲現(xiàn)象，發(fā)生彎曲變形的程度不能超過管長的1%，當(dāng)大于1%而小于3%時，允許校正，校直后不應(yīng)有裂紋，有裂紋或者彎曲程度超過3%時，應(yīng)重新壓接［8］。

4.5 X 射線檢測實際壓接尺寸

人工在剝落鋁包線可測量鋼芯的長度，但在壓接過程中由于存在壓接位置放置的誤差及鋼錨和鋁管壓接過程會產(chǎn)生變形，導(dǎo)致鋼芯的實際壓接長度要長于最初的測量尺寸，利用X 射線數(shù)字成像可視化技術(shù)就可以不用拆開壓接區(qū)域就能清楚準(zhǔn)確地測量實際壓接尺寸。

4.6 拉力檢測時出現(xiàn)各個擊破現(xiàn)象

壓縮性耐張金具在壓接時，鋁管在鋼錨的切除鋁股的一部分是不用壓接的，鋼芯鋁絞線的鋼鋁截面比值不同，相應(yīng)的鋁股、鋼芯承受的拉力是不同的，目前線路上常用的鋼芯鋁絞線鋁股部分要承受導(dǎo)線計算破斷力的一半以上［9］。如果在鋁管強度符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，對應(yīng)的鋁包鋼芯系列導(dǎo)線伸長率為2%時，鋁管的承受力值小于鋁股部分所能承受的力值，就會出現(xiàn)“各個擊破現(xiàn)象”［10］。實驗中X 射線成像圖與拉力圖分別如圖8、圖9 所示。

圖8 耐張管部分未壓接

圖9 出現(xiàn)“各個擊破”拉力圖

從圖8 看出鋁管部位沒有壓接到位。從圖9 可以看出: 鋁管和鋼芯的伸長率不同，在拉力增大的過程中，首先是鋼芯承受較大拉力，因此鋼芯先被拉斷。鋼芯拉斷后鋁管獨自承受拉力，在t=223 s 時很快就被拉斷，導(dǎo)致“各個擊破”產(chǎn)生。

5 結(jié)束語

目前對導(dǎo)線的耐張線夾壓接問題原因分析手段主要為外觀檢查、尺寸測量以及力學(xué)性能抽查試驗。但上述手段僅能從試驗及分析結(jié)果對導(dǎo)線耐張線夾部分性能進(jìn)行判斷，不能更直觀地檢查金具及導(dǎo)線的內(nèi)部質(zhì)量、裝配質(zhì)量等，不能判斷導(dǎo)線耐張線夾是否存在內(nèi)部缺陷、壓接質(zhì)量是否合格。因此，需要一種更直觀、便捷、有效的手段對電力金具及導(dǎo)線進(jìn)行監(jiān)控。X 射線數(shù)字成像技術(shù)是實現(xiàn)該目的的最有效手段。文中通過實際壓接操作，結(jié)合X 射線數(shù)字成像技術(shù)提出了導(dǎo)線耐張線夾壓接前、壓接中、壓接后可能遇到的問題及預(yù)防措施，對之后的導(dǎo)線耐張線夾壓接有一定的指導(dǎo)意義。

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