CN107579356B - 一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于输电线路、电力电缆领域，特别涉及一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头及焊接方法，导体总层数为N层，内部M层导体焊接时用低电阻率的焊条A，中间O层导体焊接时用低电阻率的焊条A，外面N‑M‑O层导体焊接时用高电阻率的焊条B。本发明可以克服大截面分层绝缘导体在应用时出现的导体与接头部位温度升高的问题。在确保分层绝缘导体发挥其降低交流电阻的有效作用同时，改善了传统压接式电缆导体接头长期额定工况运行下存在的交流电阻偏大，温度偏高的现象，工艺简单，现场可操作性强，可减少大截面交流电力电缆的线路运行损耗，提高输电效率，起到良好的节能降耗作用。
Description
技术领域
本发明属于输电线路、电力电缆领域，特别涉及一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头及焊接方法。
背景技术
集肤效应亦称趋肤效应，是指当交变电流通过导体时，由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大的一种现象。这种现象称“集肤效应”。集肤效应使导体的有效电阻增加，在低频电流流过细导线时，集肤效应可不加考虑，但频率越高、导体截面越大集肤效应就越不可忽略。特别是在800mm2以上的大截面电缆导体中的集肤效应是造成交流电阻大幅高于直流电阻的主要原因。
海底电缆输电工程是跨海域联网工程建设的重要组成部分，交联聚乙烯绝缘交流海底电缆具有传输容量高、安装方便、无敷设落差限制、运行维护简单等优点，因而已基本取代第一代充油海底电缆。海底电缆因要采取导体阻水措施，在电缆导体截面较大时，无法采取有效措施降低集肤效应和邻近效应，交流电阻最大可达到直流电阻的160%，造成大截面海底电缆的运行损耗较大。
现有的焊接式导体接头在焊接部位的电缆导体不做特殊处理，采用含银焊条将左右导体逐层焊接为一个整体。现有的大截面漆包线分层绝缘导体由于采取了漆包线与裸铜导体分层绞合的技术，从而可降低导体的集肤效应，使交流电阻得到有效降低，但是目前的该种结构未考虑到电缆中间接头和电缆出线端的导体连接问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种降低具有分层绝缘式结构的大截面电缆导体在导体焊接接头部位的交流电阻的具有均流作用的焊接式电缆导体接头及焊接方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头，导体包括从内到外依次呈同心圆分布的中心圆铜线层、第一漆包线隔离层、第一圆铜线层、第二漆包线隔离层、第二圆铜线层、第三漆包线隔离层和第三圆铜线层，其特征在于：导体通过在焊接接头处分层焊接而成，焊接接头包括相互配合的焊接接头公头和焊接接头母头；焊接接头公头中按照第一漆包线隔离层、第一圆铜线层、第二漆包线隔离层、第二圆铜线层、第三漆包线隔离层到第三圆铜线层的顺序每层长度逐层减小15~30mm，中心圆铜线层、第一漆包线隔离层的长度相同；焊接接头母头中按照第一漆包线隔离层、第一圆铜线层、第二漆包线隔离层、第二圆铜线层、第三漆包线隔离层到第三圆铜线层的顺序，每层长度逐层增加15~30mm，中心圆铜线层、第一漆包线隔离层的长度相同。
所述的分层焊接是指：导体总层数为N层，内部M层导体焊接时用低电阻率的焊条A，中间O层导体焊接时用低电阻率的焊条A，外面N-M-O层导体焊接时用高电阻率的焊条B，N、O、M为数量；焊条A的各组分及质量百分比含量为：银30%~70%，铜25%~65%，磷1%~5%；焊条B的各组分及质量百分比含量为：银5%~40%，铜50%~85%，磷2%~10%。该种焊接方式还可应用于另一种结构：一边公头是普通裸铜单丝绞合导体，母头是上述的漆包线分层绝缘导体；或者公头是漆包线分层绝缘导体，母头是普通裸铜单丝绞合导体。
焊条A的各组分及质量百分比含量为：银50%~60%,铜36%~47%，磷2%~4%；焊条B的各组分及质量百分比含量为：银20%~35%，铜60%~75%，磷4%~8%。
焊接接头公头和焊接接头母头分别设置于两个分导体的端部，焊接接头公头和焊接接头母头的各层组成与导体的组成相同。
一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头，其特征在于：导体通过在焊接接头处分层焊接而成，焊接接头包括相互配合的焊接接头公头和焊接接头母头；焊接接头公头和焊接接头母头的导体层数相同；焊接接头公头和焊接接头母头中，至少一个接头为漆包线分层绝缘导体，至多一个接头为普通裸铜单丝绞合导体；所述的分层焊接是指：导体总层数为N层，内部M层导体焊接时用低电阻率的焊条A，中间O层导体焊接时用低电阻率的焊条A，外面N-M-O层导体焊接时用高电阻率的焊条B，N、O、M为数量；焊条A的各组分及质量百分比含量为：银30%~70%，铜25%~65%，磷1%~5%；焊条B的各组分及质量百分比含量为：银5%~40%，铜50%~85%，磷2%~10%。
所述中心圆铜线层包括二圈圆铜线导体，最内圈的圆铜线导体数量为1根，第二圈的圆铜线导体数量为6根，所述第一漆包线隔离层包括一圈数量为12根的漆包圆绕组线导体，所述第一圆铜线层包括一圈数量为17根的圆铜线导体，所述第二漆包线隔离层包括一圈数量为22根的漆包圆绕组线导体，所述第二圆铜线层包括一圈数量为25根的圆铜线导体和2根对称分布的漆包圆绕组线导体，所述第三漆包线隔离层包括一圈数量为32根的漆包圆绕组线导体，所述第三圆铜线层包括一圈数量为37根的圆铜线导体，所述漆包圆绕组线导体内的铜导体直径与所述圆铜线导体的直径相同。
一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）导体总层数为N层，将N层导体总共分成多层导体单丝进行焊接；在焊接开始前，先用管割刀制作焊接接头的公头，使得各层导体单丝中外层比相邻内层短15~30mm，中心两层导体单丝锯平齐，焊接接头公头呈阶梯状，每层都扎紧固定；
（2）焊接接头母头的的制作与焊接接头公头配合进行，使得各层导体单丝中，外层比相邻内层长15~30mm，中心两层导体单丝锯平齐；
（3）焊接前需将焊接接头母头除中心两层外的每一层向外折起60~90°，抽去焊接接头母头和焊接接头公头各层导体单丝之间的阻水带，内部M层导体焊接时用低电阻率的焊条A，中间O层导体焊接时用低电阻率的焊条A，外面N-M-O层导体焊接时用高电阻率的焊条B。
所述的中心两层为导体的最内层；焊接接头母头由外向内导体单丝的长度逐层减少15~30mm；焊接接头公头由外向内导体单丝的长度逐层增加15~30mm，但焊接接头母头和焊接接头公头的中心两层导体单丝长度分别相同。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明主要用于降低大截面分层绝缘导体焊接式接头的交流电阻，现有的大截面漆包线分层绝缘导体由于采取了漆包线与裸铜导体分层绞合的技术，从而可降低导体的集肤效应，使交流电阻得到有效降低，但是目前的该种结构未考虑到电缆中间接头和电缆出线端的导体连接问题。本发明专利提出的具有均流作用的焊接式电缆导体接头即可用于以上场合，从而均化电流，降低交流电阻。
本专利中声明的一种具有均流作用的新型压接式电缆导体接头采用多种工艺提高大截面分层绝缘导体本体以及在接头处的电流分布均匀性，可以克服大截面分层绝缘导体在应用时出现的导体与接头部位温度升高的问题。在确保分层绝缘导体发挥其降低交流电阻的有效作用同时，改善了传统压接式电缆导体接头长期额定工况运行下存在的交流电阻偏大，温度偏高的现象，工艺简单，现场可操作性强，可减少大截面交流电力电缆的线路运行损耗，提高输电效率，起到良好的节能降耗作用。
附图说明
图1为分层绝缘导体结构图；
图2为焊接接头公头结构图；
图3为焊接接头母头结构图；
图4为焊接接头母头各层导体折起结构示意图；
图5为具有均流作用的焊接式电缆导体接头公头和母头配合图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。
降低大截面漆包线分层绝缘导体的交流电阻的导体焊接接头原理：
该项技术依据集肤效应的电流分布趋向于导体表面的原理，特别是在裸铜绞合导体和漆包线分层绝缘导体的过渡焊接接头这段距离内，需要对裸铜绞合导体做特殊的处理，以使电流从裸铜绞合导体流入漆包线分层绝缘导体时，能克服集肤效应使电流往内侧流，最后达到在流入分层绝缘导体内部之后电流分布均匀。所述的分层绝缘导体引用专利ZL201620238533.8和201610177281.7中的结构，结构图如图1所示。
一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头，导体由多层单丝绞合而成，导体包括从内到外依次呈同心圆分布的中心圆铜线层1、第一漆包线隔离层2、第一圆铜线层3、第二漆包线隔离层4、第二圆铜线层5、第三漆包线隔离层6和第三圆铜线层7，所述中心圆铜线层包括二圈圆铜线导体，最内圈的圆铜线导体数量为1根，第二圈的圆铜线导体数量为6根，所述第一漆包线隔离层包括一圈数量为12根的漆包圆绕组线导体，所述第一圆铜线层包括一圈数量为17根的圆铜线导体，所述第二漆包线隔离层包括一圈数量为22根的漆包圆绕组线导体，所述第二圆铜线层包括一圈数量为25根的圆铜线导体和2根对称分布的漆包圆绕组线导体，所述第三漆包线隔离层包括一圈数量为32根的漆包圆绕组线导体，所述第三圆铜线层包括一圈数量为37根的圆铜线导体，所述漆包圆绕组线导体内的铜导体直径与所述圆铜线导体的直径相同。
为降低焊接接头部位的交流电阻，本专利采取如下方案：
假设导体总层数为N层，将N层导体总共分成多层焊接。在焊接开始前，先用管割刀制作焊接接头的公头，导体单丝长度外层比相邻内层短15~30mm，中心两层锯平齐。最后成阶梯状如图2所示，并每层都扎紧固定。焊接接头母头的的制作与公头配合进行，先用管割刀每一层环割导体，导体单丝外层比相邻内层长15~30mm，中心两层锯平齐如图3，焊接前需将母头除内2层（即中心两层）外的每一层向外折起60~90°如图4所示，公头无需向外折起，为后一步导体的分层焊接做好定位。在焊接时，导体由内层向外层逐层进行焊接；对某层进行焊接时将母头中该层折起的单丝掰直即使得某一层呈现图3的直线状，其它层的导体单丝保持折起，对该层进行焊接，焊接位置为公头和母头该层导体单丝在图5中的相对端，即焊接部位1；中心锯平齐的两层不向外折起而且一直呈直线，焊接时最先焊接这两层。公头和母头在焊接之前将每层单丝之间的阻水带去掉。内部M层导体焊接时用低电阻率的焊条A，中间O层导体焊接时用低电阻率的焊条A，外面（N-M-O）层导体焊接时用高电阻率的焊条B。根据图5，公头和母头相互匹配构成完整的导体截面，公头凸出区域正好插入母头凹陷区域。内部M层导体、中间O层导体、外面（N-M-O）层导体由内而外设置。
焊条A和焊条B的选取：焊条A的各组分及质量百分比含量为：银30%~70%，铜25%~65%，磷1%~5%；优选银50%~60%,铜36%~47%，磷2%~4%。焊条B的各组分及质量百分比含量为：银5%~40%，铜50%~85%，磷2%~10%；优选银20%~35%，铜60%~75%，磷4%~8%。
实施例一：
导体总层数为7层，将导体分成两部分焊接，内部焊接层为5层外部焊接层为2层。在焊接开始前，先用管割刀制作焊接接头的公头，导体单丝外层比相邻内层短15mm，中心两层锯平齐。最后成阶梯状如图2所示，并每层都扎紧固定。内部5层导体焊接时用低电阻率的焊条A，外面2层导体焊接时用高电阻率的焊条B。焊接接头母头的的制作与公头配合进行，先用管割刀每一层环割导体，导体单丝外层比相邻内层长15mm，中心两层锯平齐如图3，内部5层导体焊接时用低电阻率的焊条A，外面2层导体焊接时用高电阻率的焊条B。焊接前需将母头除内2层外的每一层向外折起60°，公头和母头在焊接之前将每层单丝之间的阻水带去掉。
焊条A和焊条B的选取：焊条A的各组分及质量百分比含量为：银45%，铜50%，磷4%；焊条B的各组分及质量百分比含量为：银15%，铜83%，磷2%。
实施例二：
导体总层数为7层，将导体分成两部分焊接，内部焊接层为5层外部焊接层为2层。在焊接开始前，先用管割刀制作焊接接头的公头，导体单丝外层比相邻内层短20mm，中心两层锯平齐。最后成阶梯状如图2所示，并每层都扎紧固定。内部5层导体焊接时用低电阻率的焊条A，外面2层导体焊接时用高电阻率的焊条B。焊接接头母头的的制作与公头配合进行，先用管割刀每一层环割导体，导体单丝外层比相邻内层长20mm，中心两层锯平齐如图3，焊接前需将母头除内2层外的每一层向外折起90°，公头和母头在焊接之前将每层单丝之间的阻水带去掉。
焊条A和焊条B的选取：焊条A的各组分及质量百分比含量为：银56%，铜40%，磷4%；焊条B的各组分及质量百分比含量为：银25%，铜71%，磷4%。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明的原则之内，所作的等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明未作详细阐述的内容属于本专业领域技术人员公知的已有技术。
Claims (9)
1.一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头，导体包括从内到外依次呈同心圆分布的中心圆铜线层、第一漆包线隔离层、第一圆铜线层、第二漆包线隔离层、第二圆铜线层、第三漆包线隔离层和第三圆铜线层，其特征在于：导体通过在焊接接头处分层焊接而成，焊接接头包括相互配合的焊接接头公头和焊接接头母头；焊接接头公头中按照第一漆包线隔离层、第一圆铜线层、第二漆包线隔离层、第二圆铜线层、第三漆包线隔离层到第三圆铜线层的顺序每层长度逐层减小15~30mm，中心圆铜线层、第一漆包线隔离层的长度相同；焊接接头母头中按照第一漆包线隔离层、第一圆铜线层、第二漆包线隔离层、第二圆铜线层、第三漆包线隔离层到第三圆铜线层的顺序，每层长度逐层增加15~30mm，中心圆铜线层、第一漆包线隔离层的长度相同；所述的分层焊接是指：导体总层数为N层，内部M层导体焊接时用低电阻率的焊条A，中间O层导体焊接时用低电阻率的焊条A，外面N-M-O层导体焊接时用高电阻率的焊条B，N、O、M为数量；焊条A的各组分及质量百分比含量为：银30%~70%，铜25%~65%，磷1%~5%；焊条B的各组分及质量百分比含量为：银5%~40%，铜50%~85%，磷2%~10%。
2.根据权利要求1所述的一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头，其特征在于，焊条A的各组分及质量百分比含量为：银50%~60%,铜36%~47%，磷2%~4%；焊条B的各组分及质量百分比含量为：银20%~35%，铜60%~75%，磷4%~8%。
3.根据权利要求1所述的一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头，其特征在于，焊接接头公头和焊接接头母头分别设置于两个分导体的端部，焊接接头公头和焊接接头母头的各层组成与导体的组成相同。
4.一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头，其特征在于：导体通过在焊接接头处分层焊接而成，焊接接头包括相互配合的焊接接头公头和焊接接头母头；焊接接头公头和焊接接头母头的导体层数相同；焊接接头公头和焊接接头母头中，至少一个接头为漆包线分层绝缘导体，至多一个接头为普通裸铜单丝绞合导体；所述的分层焊接是指：导体总层数为N层，内部M层导体焊接时用低电阻率的焊条A，中间O层导体焊接时用低电阻率的焊条A，外面N-M-O层导体焊接时用高电阻率的焊条B，N、O、M为数量；焊条A的各组分及质量百分比含量为：银30%~70%，铜25%~65%，磷1%~5%；焊条B的各组分及质量百分比含量为：银5%~40%，铜50%~85%，磷2%~10%。
5.一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）导体总层数为N层，将N层导体总共分成多层导体单丝进行焊接；在焊接开始前，先用管割刀制作焊接接头的公头，使得各层导体单丝中外层比相邻内层短15~30mm，中心两层导体单丝锯平齐，焊接接头公头呈阶梯状，每层都扎紧固定；
（2）焊接接头母头的的制作与焊接接头公头配合进行，使得各层导体单丝中，外层比相邻内层长15~30mm，中心两层导体单丝锯平齐；
（3）焊接前需将焊接接头母头除中心两层外的每一层向外折起60~90°，抽去焊接接头母头和焊接接头公头各层导体单丝之间的阻水带，内部M层导体焊接时用低电阻率的焊条A，中间O层导体焊接时用低电阻率的焊条A，外面N-M-O层导体焊接时用高电阻率的焊条B。
6.根据权利要求5所述的一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头的焊接方法，其特征在于，所述的中心两层为导体的最内层；焊接接头母头由外向内导体单丝的长度逐层减少15~30mm；焊接接头公头由外向内导体单丝的长度逐层增加15~30mm，但焊接接头母头和焊接接头公头的中心两层导体单丝长度分别相同。
7.根据权利要求5所述的一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头的焊接方法，其特征在于，焊条A的各组分及质量百分比含量为：银30%~70%，铜25%~65%，磷1%~5%；焊条B的各组分及质量百分比含量为：银5%~40%，铜50%~85%，磷2%~10%。
8.根据权利要求7所述的一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头的焊接方法，其特征在于，焊条A的各组分及质量百分比含量为：银50%~60%,铜36%~47%，磷2%~4%；焊条B的各组分及质量百分比含量为：银20%~35%，铜60%~75%，磷4%~8%。
9.根据权利要求5所述的一种具有均流作用的焊接式电缆导体接头的焊接方法，其特征在于，导体包括从内到外依次呈同心圆分布的中心圆铜线层、第一漆包线隔离层、第一圆铜线层、第二漆包线隔离层、第二圆铜线层、第三漆包线隔离层和第三圆铜线层，其特征在于：导体由两个分导体分层焊接而成，相邻分导体在端部形成焊接接头，焊接接头包括相互配合的焊接接头公头和焊接接头母头；焊接接头公头中按照第一漆包线隔离层、第一圆铜线层、第二漆包线隔离层、第二圆铜线层、第三漆包线隔离层到第三圆铜线层的顺序每层长度逐渐减小15~30mm，中心圆铜线层、第一漆包线隔离层的长度相同；焊接接头母头中按照第一漆包线隔离层、第一圆铜线层、第二漆包线隔离层、第二圆铜线层、第三漆包线隔离层到第三圆铜线层的顺序，每层长度逐渐增加15~30mm，中心圆铜线层、第一漆包线隔离层的长度相同。
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