一种阻水型铝分割导体的制作方法

1.本技术方案具体是一种阻水型铝分割导体，属超高压电线电缆导体制造技术领域，适用于超高压电力电缆领域大截面铝芯电力电缆导体。本导体标称截面800mm2~2500mm2，用于降低大截面高压电缆线路的损耗，提高电缆线路的传输容量。


背景技术：

2.超高压大截面电力电缆是目前国内乃至世界超高压电力电缆中最高端的产品，代表了当今世界电缆行业的最高水平，具有容量大、损耗低、可靠性高等优点，能极大的提高输配电线路传输容量，降低损耗，在我国的应用越来越多。为了降低大截面高压电缆线路的损耗，提高电缆线路的传输容量，必须降低导体交流电阻。而导体的交流电阻随“集肤效应”和“邻近效应”的增大而增大，导体的截面积越大，“集肤效应”和“邻近效应”越明显。所以，电力电缆国家标准中明确规定了标称截面800mm2以上导体必须采用分割导体结构。
3.该类产品导体以铜芯、铝芯为主，铜金属的塑性变形能力比铝要好很多，因此，铜分割导体已经广泛推广应用。但是，铝分割导体由于加工难度大，生产十分困难，而且由于阻水系列材料的增加，达到各项技术指标更加困难。目前，用于超高压电缆上的阻水型铝分割导体还属于技术空白。


技术实现要素：

4.本发明创造提供一种阻水型铝分割导体，其结构是由n根相同的扇形股块2、一根中心阻水纱4和n根边缘阻水纱3绞合后依次包裹半导电阻水带层和半导电尼龙带层构成；相邻两扇形股块之间隔有绝缘阻水带5；在阻水型铝分割导体的径向截面上，扇形股块2的截面是扇形，中心阻水纱在扇形圆心角位置，各根边缘阻水纱在扇形的弧度角位置；所述扇形股块是由多根铝单丝1绞合后模压构成。
5.优选的：
6.n=5；
7.扇形股块对应扇形的圆心角是72
o
，扇形高度是24.3
±
0.2mm，扇形宽度是27.0
±
0.2mm；扇形股块的预扭节距不超过1581mm；五个扇形股块绞合后外径是φ50.0
±
0.3mm；
8.绝缘阻水带的标称厚度是0.35mm、宽度是50.0mm。绝缘阻水带宽度略小于分割块两侧边宽度的总和，五分割导体采用三张绝缘阻水带进行填充，保证任何相邻股块之间至少有一层绝缘阻水带隔离。
9.中心阻水纱的直径是φ6mm；
10.边缘阻水纱的直径是φ3mm；
11.半导电阻水带层是右向重叠绕包一层半导电阻水带构成，半导电阻水带的标称厚度是0.50mm、宽度是50mm；绕包重叠率为48%～52%；
12.半导电尼龙带层是左向重叠绕包一层半导电尼龙带构成，半导电尼龙带的标称厚度是0.14mm、宽度是50mm；绕包重叠率为48%～52%；
13.绕包后的阻水型铝分割导体的整体外径是φ51.5
±
0.3mm。
14.所述铝单丝1是由φ9.5mm圆铝杆拉制构成的φ2.74
±
0.01mm的硬铝单丝；铝单丝伸长率5%，铝单丝的20℃体积电阻率不大于0.02864ω.mm2/m。
15.所述扇形股块是由61根铝单丝分层绞合构成；自内而外的第1～5层铝单丝是按照1根、6根、12根、18根和24根正规排列；第2～5层的单丝绞向依次按照s、z、s和s向，预扭方向左向。
16.绞合节距由第５层到第１层分别为259mm、257mm、201mm、140mm，绞合节距公差范围为
±
10mm；
17.扇形高度由第５层到第１层分别为24.3mm、18.4mm、13.0mm、8.4mm，公差范围为
±
0.02mm；
18.扇形宽度由第５层到第１层分别为27.0mm、20.8mm、15.0mm、9.0mm，公差范围为
±
0.02mm。
19.制作时候，压轮的使用与分配：第1、2层绞合后采用一组正压轮，压制一次弧面和边面；
20.第3层绞合后采用一组正压轮和一组侧压轮压制，正压轮压制弧面和边面，侧压轮压制弧度角；
21.第4层以及第5层绞合后分别采用三组压轮，第一组正压轮压制弧面和边面、第二组侧压轮压制两个弧度角、第三组正压轮压制弧面和边面。
22.现有技术中，阻水纱是由工业涤纶长丝、高分子膨胀吸水树酯和粘合剂组成。
23.本发明创造与现有技术相比，其有益效果主要有：
24.本结构便于工艺实现，利用现有的设备可方便地实现了每一层铝单线由一次紧压成型变成多次紧压成型，减小了铝单线的一次变形率，大大降低了成型难度。克服了铝单丝延伸率低、松散、难定型的弱点，使扇形股块结构完全符合理论设计要求，确保铝芯扇形股块外形统一、预扭节距一致，使成缆后导体外径圆整、均匀。在稳定的扇形股块绞合结构中，相邻股块之间加入稳定的阻水型材料，从而实现导体纵向阻水的要求。
附图说明
25.图1是本实施例电缆的径向截面示意图；
26.图2是扇形股块的界面示意图；
27.图中：1、铝单线，2、扇形股块，3、边缘阻水纱，4、中心阻水纱，5、绝缘阻水带，6、半导电阻水带层，7、半导电尼龙带层；8、弧度角，9、弧，10、边，11、圆心角，12、第2层铝单丝，13、第3层铝单丝，14、第4层铝单丝，15、第5层铝单丝。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例对本技术方案进一步说明如下：
29.参考图１，一种阻水型铝分割导体，其结构是由n根相同的扇形股块2、一根中心阻水纱4和n根边缘阻水纱3绞合后依次包裹半导电阻水带层和半导电尼龙带层构成；相邻两扇形股块之间隔有绝缘阻水带5；在阻水型铝分割导体的径向截面上，扇形股块2的截面是扇形，中心阻水纱在扇形圆心角位置，各根边缘阻水纱在扇形的弧度角位置；所述扇形股块
是由多根铝单丝1绞合后模压构成。
30.本阻水型铝分割导体可以降低导体交流电阻，进而降低大截面高压电缆线路的损耗，提高电缆线路的传输容量。
31.原理是，导体的交流电阻随“集肤效应”和“邻近效应”的增大而增大，导体的截面积越大，“集肤效应”和“邻近效应”越明显，而分割导体结构可克服这一缺陷。
32.本铝分割导体结构是按规格由铝单线分层绞合构成。在实现时候，可以在v字型压轮作用下分别成型并预扭成五个扇形结构股块，扇形股块成缆绞合成铝分割导体。
33.针对铝单线延伸率低、成型紧压度小的情况下，本结构可在生产中适用压延工艺，将扇形股块分层紧压由一道压轮设计改装成两道或三道v字型压轮，从不同角度分别对扇形弧面、扇形边面、圆心角、弧度角进行压延，保证扇形圆心角均匀一致，且都为72
o
，实现了每一层铝单线由一次紧压成型变成多次紧压成型，减小了铝单线的一次变形率，大大降低了生产成型难度，克服了铝单线延伸率低、松散、难定型的弱点，使扇形股块结构完全符合理论设计要求。在这种稳定的结构下，每个相邻股块之间加入稳定的阻水型材料，从而实现导体阻水的要求。
34.以截面积为1600mm2的阻水型铝分割导体为例，本阻水型铝分割导体是整体圆形导体，它由五根扇形股块绞合构成；扇形股块由61根圆形铝单丝组成；五个扇形股块的圆心角设置均为72
o
，中心空隙采用φ6mm阻水纱填充，相邻股块弧度角采用五根φ3mm阻水纱填充；五个72
o
扇形股块采用了三根相同宽度的绝缘阻水带纵包填充，扇形股块成缆绞合后外围绕包半导电阻水带和半导电尼龙带扎紧。在实现时候：
35.首先：φ9.5mm铝杆拉制成直径φ2.74
±
0.01mm标准硬圆铝单线，铝单丝伸长率5%，20℃体积电阻率不大于0.02864ω.mm2/m。铝单线表面应光洁，无擦伤、无油污等现象。
36.然后：将61根铝单线分层绞合，铝单线按照1+6+12+18+24（层）正规排列，在v字型压轮作用下，分五层经过四次紧压制成圆心角72
o
的扇形股块，并使扇形股块预扭成型。
37.压轮的使用与分配：1+6绞合后采用一组正压轮，压制一次弧面和边面。1+6+12绞合后采用一组正压轮、一组侧压轮，正压轮压制一次弧面和边面，侧压轮压制弧度角。1+6+12+18、1+6+12+18+24绞合后采用三组压轮，第一组正压轮压制弧面和边面、第二组侧压轮压制弧度角、第三组正压轮压制弧面和边面，使其最终成型。每层每次紧压采用不同尺寸和不同角度的压轮压制，并同步旋转，使扇形股块预扭成型。单丝绞向从内至外按照s、z、s、s设定，次外层单丝绞向为s向，最外层单丝绞向为s向。
38.预扭方向左向，预扭节距不超过1581mm。72
o
扇形股块的扇形高度24.3
±
0.2mm，扇形宽度27.0
±
0.2mm。
39.绞合节距由外到内分别为259mm、257mm、201mm、140mm，绞合节距公差范围为
±
10mm；
40.扇形高度由外到内分别为24.3mm、18.4mm、13.0mm、8.4mm，公差范围为
±
0.02mm；
41.扇形宽度由外到内分别为27.0mm、20.8mm、15.0mm、9.0mm，公差范围为
±
0.02mm；
42.第三步：五个圆心角72
o
的扇形股块成缆绞合，成缆时相邻股块之间填一层标称厚度0.35mm、宽度50.0mm的绝缘阻水带（绝缘阻水带宽度略小于分割块两侧边宽度的总和，五分割导体采用三张绝缘阻水带进行填充，保证任何相邻股块之间至少有一层绝缘阻水带隔离），成缆中心填充一根φ6mm阻水纱，相邻扇形股块弧度角处填充一根φ3mm阻水纱，共五
根。成缆后先右向重叠绕包一层标称厚度0.50mm、宽度50mm半导电阻水带，再左向重叠绕包一层标称厚度0.14mm、宽度50mm半导电尼龙带，绕包重叠率均为48%～52%。绕包后成缆圆整度达到99.5%以上，包带应无突起、褶皱、漏包等现象。导体外径：φ51.5
±
0.3mm（含绕包带）。
43.阻水纱，直径φ3mm，抗张强度≥60n，延伸率≥10%，吸水膨胀速率≥50ml/g/1st min，含水率＜5%，长期稳定性150℃。
44.阻水纱，直径φ6mm，抗张强度≥25n，延伸率≥10%，吸水膨胀速率≥40ml/g/1st min，含水率＜5%，长期稳定性150℃。
45.绝缘阻水带标称厚度0.35mm，厚度偏差范围为0.03mm，抗张强度≥50n，延伸率≥12%，吸水膨胀速度≥9mm/1st min，膨胀高度≥18mm/3min，含水率＜5%，长期稳定性120℃。
46.半导电阻水带标称厚度0.50mm，厚度偏差范围为0.03mm，抗张强度≥50n，延伸率≥12%，吸水膨胀速度≥9mm/1st min，膨胀高度≥15mm/3min，含水率＜5%，长期稳定性120℃。
47.结果检测，本1600mm2阻水型铝分割导体的技术特点包括：
48.（1）同一截面外径差不超过0.4mm；
49.（2）相邻扇形块扇面角高度差不超过0.3mm；
50.（3）同一截面圆整度≥99.5%；
51.（4）20℃导体直流电阻≤0.0186ω/km（1600mm2）；
52.（5） 参照国家标准试验方法，从经过弯曲试验后的电缆上截取一段3m长的电缆，并水平放置，在电缆中间部位切除一段宽约30mm的圆环，采用1m高的水柱，施加10次加热循环，电缆试样两端应无水分渗出。