异种金属海缆导体及其加工方法技术

异种金属海缆导体及其加工方法，属于海缆制造技术领域。先将铜丝和金属丝绞合成导体，然后通过非贯穿金属套管焊接成整体进行导体连接，在保证焊接后导体整体机械性能和电气性能并满足载流量要求的前提下，导体材料采用铝或铝合金代替铜，可有效降低导体制造成本，而通过减小铜导体段截面积实现异种金属导体变截面焊接，可进一步降低铜导体段的制造成本，进而大幅度降低海缆的制造成本，达到节本增效的作用。的作用。的作用。

【技术实现步骤摘要】
异种金属海缆导体及其加工方法


[0001]本专利技术涉及一种节本增效用异种金属海缆导体及其加工方法，属于海缆制造


技术介绍

[0002]海底电缆作为海洋工程开发的重要组成部分，主要用于海上风电、海上油气平台、海洋矿物开采、岛屿电网互联等海洋工程领域的能源传输。传统海缆采用铜作为导体的制作材料，但铜的市场价格较高，当用于长距离传输时，铜的用量非常大，制造一根大长度铜芯海缆所需成本的构成中，铜的比例就占到了一大部分，且随着海缆截面积增大，占比部分也不断增加，甚至超过50%，导致传统海缆的制造成本居高不下，不利于海上风电事业的发展。同时，由于铜的密度较大，随着海缆敷设长度的增加，大长度铜芯海缆的重量比较大，导致安装敷设成本高，敷设效率受到很大影响。
[0003]铝或铝合金作为另一种导体制作材料，具有耐腐蚀、导热性好、伸长率高、机械性能好、环保等特点，原材料价格远低于铜。但是，若单纯用铝或铝合金材料制作海缆导体，铝导体或铝合金导体在海缆终端处存在与电缆终端端头接触不良的隐患，存在潜在风险，这也是铝芯或铝合金芯海缆在实际项目中应用没有被广泛普及的原因之一。如果在敷设区间内采用铝或铝合金导体代替铜导体，能大大降低海缆的成本，其密度也低于铜，可有效降低海缆重量，利于敷设，提高效率。
[0004]现有的节能增效用海缆导体加工方法多采用铝或铝合金金属丝与铜丝单丝对焊，然后分层紧压，相邻层反向绞合制成导体，但是，这种加工工艺必须保证铜丝与铝或铝合金金属丝的根数和直径相等，在满足载流量要求的情况下，铜丝导体部分的直径往往会大于实际真实需要，从而造成材料上极大的浪费。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，在保障焊接后海缆导体整体机械性能和电气性能的前提下，缩小铜丝导体的直径，提供一种更优的、变截面的异种金属海缆导体及其加工方法。
[0006]本专利技术的技术方案如下：本专利技术的第一个目的是提供一种异种金属海缆导体，其特征是，包括：金属导体一，由铜单丝绞合而成；金属导体二，由非铜金属单丝绞合而成；所述非铜金属单丝为铝丝或铝合金丝；金属套管，其空腔内部设有隔断，以将金属套管空腔分成两个安装盲孔；所述金属导体一的截面积小于所述金属导体二的截面积，所述金属导体一、金属导体二分别插装于两个安装盲孔内。
[0007]本专利技术的第二个目的是提供一种异种金属海缆导体的加工方法，其特征是，包括以下步骤：
1）准备铜丝、非铜金属丝，所述金属丝为铝丝或铝合金丝；将铜丝、非铜金属丝表面的氧化膜层清理并保持干净呈金属光泽；2）将若干根经步骤1）表面精处理后的同材质导体单丝分别绞合紧压得到有若干层同材质导体单丝构成的海底电缆用导体—金属导体一（铜导体）、金属导体二（非铜金属导体）；用铜丝做扎线，将铜导体和非铜金属导体线芯端头分别扎紧后锯齐锉平，然后对表面进行打磨处理，保证表面平整光滑无毛刺；3）准备金属套管，所述金属套管考虑电气连接性能一般采用铜套管，铜套管的圆柱空腔内设置有不贯穿的隔断，形成两个安装盲孔，两安装盲孔内径D1、D2不等，随两侧金属导体截面大小变化，内径公差精度高、内壁光洁；金属套管两侧安装盲孔内壁光洁并且表面应有镀锡层；4）将经步骤2）形成的两种材质的金属导体，分别从金属套管两端插装于两个安装盲孔内，直至两金属导体端部顶住金属套管的隔断处；5）将套管和两侧金属导体分别进行焊接，得到材质不同的导体整体段，分别是：完全为铜丝材质的部分为铜导体段，金属套管包裹的铜丝材质、金属丝材质的部分为导体金属套管段，完全为非铜金属丝材质的部分为非铜金属丝导体段；焊接后，用细齿锉刀锉去焊接过程中金属套管端部发生形变产生的棱角，并用砂纸打光，然后用擦有汽油的棉布揩干净，焊接后保证两金属导体与金属套管良好接触，焊接处不得有横向裂纹，不允许表面有毛刺、偏心、弯折缺陷。
[0008]进一步的，步骤2）中，铜导体（金属导体一）截面积的规格应小于非铜金属导体（金属导体二），依据IEC60287标准进行载流量计算，在保证焊接后导体的载流量满足要求的情况下，铜导体截面积规格与非铜金属导体的差距可以最多达到IEC 60228
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2004或GB/T 3956
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2008中电缆导体标称截面积规定的两个等级(例如非铜金属导体截面积采用630mm2，则铜导体截面积可以缩减到最多为400m2)。
[0009]步骤4）中，在金属套管两侧安装盲孔空腔插入金属导体前，应当先去除两侧安装盲孔空腔内壁上蘸有的油污，然后用金属砂纸擦去镀锡层表面的氧化膜，随即均匀涂上一层薄薄的导电油脂；在铜导体和非铜金属导体的插入端作好标记，并进行导电油脂的均匀涂抹；预处理的工作能够保证在焊接后两侧导体与金属套管之间保持良好的电气接触，以保障对焊过渡段导体的良好电气性能。
[0010]步骤5）中，焊接结束后应在连接套管表面包一层金属化纸或两层铝箔，以消除因焊接凹坑引起电场畸变的作用；焊接完毕后的金属套管导体段的电气和力学性能应符合GB/T 9327的规定。
[0011]本专利技术中两种异种导体的焊接方式，是将绞合成型的异种导体通过非连通金属套管焊接连接，能有效保证焊接后导体的机械性能和电气性能，且由于金属套管两侧盲孔内径D1和D2大小可变，可实现变截面异种金属导体的焊接连接。
[0012]本专利技术在应用时，可以保证海缆导体两端的终端接触部分仍保留铜导体段，在海缆敷设环境散热差的陆地段采用铜导体，在敷设环境散热好的海床段由铜换成铝或铝合金，且在保证载流量达标的前提下，可以减小铜导体段的截面积，海缆的成本能降低至少
15%，大幅度降低海缆的制造成本价格。
[0013]与现有技术相比，本专利技术采用的海底电缆导体加工方法采用先将铜丝和金属丝绞合成导体，然后通过非贯穿金属套管焊接成整体进行导体连接，在保证焊接后导体整体机械性能和电气性能并满足载流量要求的前提下，导体材料采用铝或铝合金代替铜，可有效降低导体制造成本，而通过减小铜导体段截面积实现异种金属导体变截面焊接，可进一步降低铜导体段的制造成本，进而大幅度降低海缆的制造成本，达到节本增效的作用。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的内部结构示意图；图3是本专利技术中导体分段结构示意图；图4是本专利技术中铜导体段截面图；图5是本专利技术中非铜金属导体段截面图；图中：金属导体一1、金属套管2、金属导体二3、铜单丝4、非铜金属单丝5。
具体实施方式
[0015]下面结合具体实施例对本专利技术进一步进行描述,但本专利技术的保护范围并不仅限于此：实施例1异种金属海缆导体，包括：金属导体一1、金属导体二3、金属套管2。如图1、2所示，海缆用导体按照材料不同被分成三段，包括铜丝导体段、导体金属套管段和非铜金属丝导体段。一般情况下，推荐应用于海缆截面积不小于400mm2的导体。
[0016]金属导体一，由铜单丝4绞合而成；金属导体二，由非铜金属单丝5绞合而成，非铜金属单丝为铝丝或铝合金丝，如图4、5所示，海缆用导体采用铜单丝4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.异种金属海缆导体，其特征是，包括：金属导体一，由铜单丝绞合而成；金属导体二，由非铜金属单丝绞合而成；金属套管，其空腔内部设有隔断，以将金属套管空腔分成两个安装盲孔；所述金属导体一、金属导体二分别插装于两个安装盲孔内。2.根据权利要求1所述的异种金属海缆导体，其特征是，所述金属导体一的截面积小于所述金属导体二的截面积。3.根据权利要求1或2所述的异种金属海缆导体，其特征是，所述非铜金属单丝为铝丝或铝合金丝。4.异种金属海缆导体的加工方法，其特征是，包括以下步骤：1）准备铜丝、非铜金属丝，将铜丝、非铜金属丝表面的氧化膜层清理，并保持干净呈金属光泽；2）将若干根经步骤1）处理后的同材质导体单丝分别绞合紧压得到海底电缆用金属导体一、金属导体二；将金属导体一、金属导体二的端部分别扎紧后锯齐锉平，并打磨至表面平整光滑无毛刺；3）准备金属套管，金属套管的圆柱空腔内设有不贯穿的隔断，形成两个安装盲孔；4）将经步骤2）形成的两种材质的金属导体，分别从金属套管两端插装于两个安装盲孔内，直至两金属导体端部顶住金属套管的隔断处；5）将...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭一柱，刘志杰，全亚明，张慧甍，陈大勇，赵文明，
申请(专利权)人：中航宝胜海洋工程电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：