高壓電纜中的金屬皺紋鋁護套有著承受電纜短路電流、徑向防水以及承受抗側壓力的作用,其生產工藝方式有縱包、氬弧焊和連續擠包兩種形式。

一、氬弧焊焊接鋁護套工藝技術

1:氬弧焊鋁護套工藝是采用經過壓延的厚度均勻的鋁板,經清洗、精切、縱包、焊接、在線檢測、軋紋過程來實現的;該氬弧焊工藝是在氬氣和氦氣的保護下,一鋁板為負極,鎢極為正極,通過低電壓,大電流來完成焊接。鎢極焊頭只有2mm的直徑,并且由保護的氣體連續吹向焊點處,迅速帶走熱量,使焊接部位均勻快速冷卻,電纜結構不會受到任何不良影響,同時也避免鋁護套的高溫氧化。

2:采用先進的氬弧焊接技術,并裝有超聲波等在線檢測裝置,保證了焊接的密封性,為了檢驗是否還有漏焊,生產廠又加了一項中間檢驗裝置,將整盤焊接后的電纜進行氣密性試驗,且進行百分之百的檢驗。通過幾年來的生產、使用及運行,該生產工藝技術性能穩定可靠。

3.某電纜研究所進行了焊接鋁套的機械強度試驗,發現焊縫的抗拉強度(78N/mm2)略高于焊縫周圍金屬鋁的抗拉強度(76N/mm2),且又略高于鋁套本身的抗拉強度(75N/mm2),經和西安交大金相專家們研討和座談,這種現象是合理的,焊接材料的強度是比原來的材料要高,因為焊接件材料的金相組織起了變化。并采用空心鋁套進行側壓力試驗,分別在焊縫上,和焊縫相隔90度以及相隔180度進行側壓力試驗,其負荷變形曲線基本一致。

4.皺紋焊接鋁套電纜的溫度分布試驗也在上海電纜研究所進行,在焊縫處溫度到達700℃時,用熱電偶分別測量鋁套內阻水層上分別相隔90度的三點溫度為69、43、37℃,在阻水層下則分別為34、26、27℃,這是因為鋁套是一點受熱焊接,溫度雖高,但能量不大,鋁的散熱又很快,所以電纜絕緣上的溫度很低,同時,西安交大絕緣研究室又進行了電纜鋁護套的焊接溫度場的數值計算,在絕緣層附近的溫度基本上是40℃左右。兩個研究機構的試驗結果基本是一致的。

5.由于皺紋焊接鋁套電纜的溫度很低,不存在煬傷絕緣或絕緣上的阻水層的可能,鋁套和電纜之間縫隙非常小,故可實現電纜的阻水結構,同時電纜的阻水層又可用作電纜的緩沖層,不難通過設計和計算,國產220kV電纜的絕緣半徑方向的膨脹量約1.5mm左右,完全可以為阻水層所吸收,這樣電纜的結構就非常緊湊合理,萬一鋁套有些損傷,由于阻水層的作用,電纜也不會進水。

二、連續擠包鋁護套工藝技術

連續擠包鋁護套工藝是采用鋁錠經壓鋁機生產設備,使鋁在半熔融狀態下連續擠包在電纜絕緣線芯上,擠出溫度高達460℃,可能會對電纜內部結構造成不良影響而降低電纜使用壽命。

1:擠包鋁護套要有龐大的擠出裝置,耗費大量的能源,在600℃左右的高溫下擠出,絕緣有可能煬傷,影響了電纜產品質量,除一些老企業外,在新企業中很少再添置壓鋁機裝置,在國外壓鋁機的生產日益減少,世界上最為嚴格的AEIC CS7-93美國電纜標準中就建議采用皺紋焊接鋁套,或焊接的銅和鋼套電纜,而沒有提及要求擠包的鋁套電纜。

2:為了減少擠包鋁套電纜煬傷的可能,一般采用銅絲編織的巾布在鋁套和絕緣間擋住在加工過程中的熱源,但又要給絕緣的膨脹留有余地,鋁套和絕緣之間存在著很大的空隙,一旦電纜進水,電纜絕緣將完全浸泡在水中,給供電線路帶來很大的損失。

3:擠包鋁護套是采用擠出工藝,若控制不當容易造成鋁護套厚度不均,容易產生微孔、砂眼等現象,這就使鋁護套強度極為不均,降低鋁護套的徑向防水性能。

隨著焊接技術的發展,皺紋焊接鋁套電纜使用的可靠性已愈來愈多的為人們所認識,在不久的將來,有取代擠包鋁套電纜的趨勢。