电缆型线绞合铜导体技术初探

摘要：我国电力电缆生产厂家大多采用紧压圆形单丝生产铜导体，但也因此产生了诸多问题。型线绞合紧压铜导体结构紧密，紧压系数高达９７％，其与传统圆形单丝紧压铜导体相比，在导体结构尺寸、材料用量及生产效率方面具有一定优势。探讨了型线绞合紧压铜导体的技术可行性和优越性、生产工艺的可控性。经过长期反复验证、跟踪研发，成功研制了型线绞合铜导体，并且还可以由此开发紧凑节约型抗水树中压电力电缆。

关键词：型线绞合；铜导体；电缆；工艺技术； 前言

随着我国城市化进程的加快，对输电电缆的性能需求日益增加。目前电力电缆的铜导体一般选用圆形单丝绞合结构。为了在符合性能要求的前提下，有效减小电缆的外尺寸，减小实际导线截面积，降低电缆的总成本，大多数厂家采用紧凑的圆形、扇形或瓦片形方法来优化电缆铜导线的外尺寸。然而,过度压缩会导致铜线硬化、变形严重、电缆铜导体实际横截面积偏大,甚至一些规格的铜导体实际横截面积达到标称横截面积时,20℃导体直流电阻仍未满足标准GB/T3956-2008《电缆的导体》的要求。因此，本文对电力电缆型绞合铜导体技术进行了研究，为电力部门电缆的选择和生产企业电缆导体的优化提供了一定的参考和帮助。 一、型线绞合铜导体的技术优势 1.技术可行性。

随着标准GB/T20141-2006《型线同心绞架空导线》的发布与实施，型线绞合技术在我国开始推广。反观国家标准GB/T12706-2008及GB/T3956-2008中并未提及电缆用第２种紧压导体必须采用圆形单丝紧压绞合，因此采用型线紧压绞合生产电缆铜导体也未尝不可。铝导体强度较差，价位较低，常温下又极易生成氧化膜，因此铝型线普遍采用非连续退火式拉制单丝。铜导体结晶温度高，退火温度及时间较长，因此铜型线宜采用连拉连退式拉制单丝。目前，铜型线连续拉制退火技术的突破、型线拉制和绞合模具制作技术的成熟为型线绞合铜导体技术的发展奠定了坚实的基础。由此，促使我国大型电缆生产厂家纷纷推出型线绞合铜导体电力电缆。

2.材料用量的降低和结构尺寸的优化。

目前，我国电力电缆生产厂家大多采用圆形单丝（圆丝）生产铜导体，但也因此产生了诸多问题：我国部分电网公司招标时强制要求导体紧压系数不小于0.9，而大部分生产厂家的导体紧压系数仅为0.86~0.88；部分终端客户一味要求电缆导体尺寸要大，实际截面积≥标称截面积，使得电缆模具尺寸较大，在实际电缆导体电阻合格情况下，未能填满内层体积。对此，型线绞合铜导体技术在电缆节能降耗方面表现突出：在满足导体电阻要求的情况下，显著提高导体的紧压系数，并较大幅度降低导体实际电气截面积及电缆外径，显著提高生产效率，降低人工劳动强度及材料成本，为电缆运输、施工及安装提供了便利。 3.生产效率的提高。

以300mm2规格电缆导体为例，采用型线绞合铜导体（导体结构为1+6+11+16，其中1+6为50mm2截面积，1+6+11构成150mm2截面积，1+6+11+16构成300mm2截面积）时相比于圆丝紧压铜导体（导体结构为

1+6+12+18+23，圆单丝紧压绞合构成300mm2截面积）时各工序生产效率的提高情况为：

（1）对于拉丝工序，相比圆丝紧压铜导体，铜型线增加了拉丝的规格，提高了生产难度，但因其导体的共用性，类似于常规圆丝紧压铜导体（50~300mm2规格）工艺共用直径2.56mm单丝，故综合而言两者导体单丝生产效率大致持平。 （2）对于绞线工序，导体实际使用铜型线34根或铜圆线60根。相比圆丝紧压铜导体，型线绞合铜导体的上盘数目缩减了43.3%，但因其单丝根数减少，单丝平均截面积较大，相同长度导体换盘次数增多，与上盘数目缩减优势相互抵消。因型线绞合铜导体无明显紧压，为型线拼接而成，降低了模具、设备的损耗，延长了模具、设备的实际使用寿命，故相比圆丝紧压铜导体，型线绞合铜导体牵引速度可更快。一般导体内层节径比不小于外层节径比，对于外层节径比，型线绞合铜导体内控为18~22，普通圆丝紧压铜导体为11~13，根据节距计算公式可知，在相同绞笼转速下（考虑绞线外径差异后），型线绞合铜导体与圆丝紧压铜导体的最外层节距之比为1.556，故理论上绞线工序生产速度可提高55.6%。

（3）对于三层共挤工序，相同截面时，相比圆丝紧压铜导体，型线绞合铜导体的轮廓尺寸优化了6%~8%，理论上在相同螺杆转速下其三层共挤速度可提高6%~8%，但仍需结合线芯绝缘交联程度以及线芯从下封闭出来后的冷却情况。经对大量交联绝缘线芯的工艺数据跟踪统计后，发现在保证电缆绝缘质量的前提下，不同规格型线绞合铜导体电缆的三层共挤工序速度的提速范围可达1.0%~1.5%d对于后续其他工序，因线芯外径随着工序的转序不断增加，暂不考虑由导体结构更改导致的生产效率波动。

二、对于型线绞合铜导体的工艺控制

1.绞线设备选用。根据单丝退扭方式，绞线设备可分为退扭绞线机、不退扭绞线机和退扭／不退扭绞线机。通常圆丝紧压铜导体采用旋转体积较小、惯量低、生产效率高的框绞机进行绞合生产。型线绞合铜导体因本身为同心绞结构，故采用不退扭方式生产，可采用普通框式绞线机、叉式绞线机等绞合生产，以保证导体绞合圆整成型。

2.型线预变形。根据完全不退扭绞合导体节距特性，导体单丝进行绞合时，一个节距范围内型线应自转一圈。如果直接按照上述完全不退扭绞合方式，因型线本身的特有形状，会导致型线在一个节距内自转未达到360°，容易出现单丝在模前翻身及过模后翘边，使导体不规整，以及型线在绞合时产生较大的内应力。为了消除绞合过程中形成的扭应力，保持单丝绞合后的紧密贴合性，在单丝进模具之前应预先进行与绞线同方向的扭转塑形变形（根据单丝截面积的不同，一般情况下扭转圈数为1~1.5圈）。如果所用框绞设备陈旧，分线板处导轮过少，矫直牵制效果不佳时，可选择安装型线定位装置，以保证单丝绞合时按照预先要求角度进入模具。

3.型线绞合紧压导体节径比选择在导体结构及张力不变的情况下，圆丝紧压铜导体电阻一般随绞合节径比的减小、导体截面积的增大而下降。但型线绞合紧压铜导体本身的结构特性，使得较小的绞合节径比，会导致型线绞合时螺旋升角、分线板和绞线轴向夹角（或定位装置）相差很大，单丝翘边，拉拔部分单丝截面，增大导体单丝的加工硬化，使导体实际电气截面积增加不明显，反而会因本身电阻率上升而使电阻增大。反之，当适当调大节径比后，绞合型线与中心导体会贴合更紧密，接触表面电阻降低，导体电阻优化。为此，根据实际生产情况，摸索总结了型线绞合铜导体绞合节径比的合理选择范围。 结束语

综上所述，型线绞合紧压铜导体结构紧密，紧压系数高达97%。因此，其与

传统圆丝紧压铜导体相比，型线绞合紧压铜导体的技术具有很多的优势。对型线绞合紧压铜导体电缆的成功探索，以及目前的正常投入使用，验证了我们的工艺装备和产品设计能力，由此经验，为今后更大规格、更复杂结构的产品设计和生产奠定了宝贵的基础。 参考文献：

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