（广州南洋电缆有限公司 广东广州 511356）
摘要：电缆产品应符合对应的产品、试验标准，在电缆的成本构成中导体占了相当大的比重，而导体20℃的直流电阻裕度越大，导致材料浪费，电缆成本的增高，如何在单线生产过程中对原材料铜杆、生产设备参数等环节的控制从而得到线径均一、性能稳定的单线是导体控制的关键环节，本文从单线生产的测试、生产环节给出了问题的解决办法。
关键词：电阻率、伸长率、定径模尺寸
引言
符合电缆标准是电缆生产、检测、使用的一大特点。从原材料生产加工的那一刻起，每道工序的生产必须符合对应的标准要求，有原材料标准、半成品标准、成品标准及试验等标准，也应符合相关的法律法规要求；而电缆的敷设安装等环节同样也离不开电缆标准，特别是电缆长期正常使用的负载也必须符合电缆产品标准进行设计。
因此，电缆的产品生产必须严格按照标准的要求进行，测试低于标准要求的即判为：不合格，测试不低于标准的要求即为：合格。但每个企业的生产设备、技术水平及生产加工能力又不尽相同，而超高于标准要求水平的产品即意味着制造成本的增加、材料的浪费，产品竞争力的下降。
在当前电缆行业激烈竞争的环境下，怎样即确保电缆的产品质量同时又能较好的控制原材料的生产成本是电缆行业每个企业急切关注的问题，而电缆的导体在电缆的成本比重中又占有较大的比重因此，利用测试技术来指导导体生产，验证设计工艺显得尤其重要。
导体是由单根或多根铜丝或铝丝构成的，部分电缆的导体直接由单根实心导体构成，即为国家标准GB/T 3956-2008《电缆的导体》中的第１种导体：实心导体，因此单线生产的控制是导体生产控制中的最基础环节。
在现实生产中，单线线径控制中经常出现导体单线偏小或偏大的现象，单线偏小直流电阻偏大不适用产品的生产，单线偏大电阻裕度过大，不但造成导体生产成本的浪费同时因导体外径的增加也造成其它材料的浪费，在这里浅谈单芯导体或单线拉制的控制。
我们知道单位长度电缆的导体直流电阻Ｒ可按照以下公式进行计算：
式（1）
式中：
Ｒ′—单位长度电缆导体在
℃温度下的直流电阻；
Ａ —导体截面积；
ρ２０ —导体材料在温度为２０℃时的电阻率，不同的材料电阻率有所不同；
α —导体电阻的温度系数（１/℃）；
k1 —单根导线加工过程引起金属电阻率增加所引入的系数，它与导线直径大小、金属种类、表面是否涂层有关。
k２ —用多根导线绞合而成的线芯，使单根导线长度增加所引入的系数。对于实心线芯k２＝１．．．．．．
k３ —紧压线芯因紧压过程使导线发硬电阻率增加所引入的系数k３≈1.01。
k４ —因成缆绞合增长线芯长度所引入系数，对于多芯电缆及单芯分割导线结构，k４ ≈1.01。
k５ —因考虑导线允许公差所引入系数，对于非紧压线芯结构，k５＝［ｄ／（ｄ－ｅ）］２，e为导线容许公差。对于紧压结构线芯，k３≈1.01。
对于式（１）的部分参数，在经过多模连续退火拉丝机所生产的单根实心导体如：2.5mm2、4mm2的实心导体k1、k２、k３、k４、k５都可以用１来表示，所以此时式（１）可简化为：
式（２）
若单线或单芯实心导体的标准电阻为Ｒ２０，则此时在单线的拉制过程中只须考虑拉制的单线20℃直流电阻不大于标准电阻Ｒ２０即可，可用下式表示：
式（３）
（注：式中暂不考虑在生产过程中单芯实心导体线径和电阻的变化）对于单芯实心导体的面积可用下式表示：
式（４）
由式（３）和 式（４）可知在生产过程中在测得加工单线的铜杆或半成品的２０℃电阻率情况下，在模具配置固定的情况下，若可保持整个拉丝生产过程设备运行的稳定，只须确定拉制单线在退火前后的线径变化和电阻率的变化规律，即可较为准确地按照设计的要求拉制出我们所需要的单线或单芯实心导体。
为验证这一结论我们抽取了3卷铜杆测试了18组拉制单线试样来进行了验证。
单线抽样条件要求：
１．验证测试在同一台拉丝设备上拉丝生产，生产数据的设置尽可能的保持一致；
２．每盘线单线生产数量在10050m左右；
３．所取单线样品均在每盘铜丝表面拉掉300m后，在内侧取样20m；每扎铜杆测试6组数据。
数据处理说明：
抽样伸长率对比偏差值＝抽样单线伸长率－铜杆伸长率
抽样伸长率对比变化率＝（抽样单线伸长率－铜杆伸长率）/铜杆伸长率
抽样20℃电阻率对比偏差值＝抽样单线20℃电阻率－铜杆20℃电阻率
抽样20℃电阻率对比变化率＝（抽样单线20℃电阻率－铜杆20℃电阻率）/铜杆20℃电阻率
抽样实测线径对比偏差值＝定径模尺寸－抽样实测线径尺寸
抽样实测线径对比偏差值＝（定径模尺寸－抽样实测线径尺寸）/定径模尺寸
验证数据组（一）
机台信息：２＃滑动式连拉连退拉丝机组 时间： **月 **日
验证数据组（二）
机台信息：２＃滑动式连拉连退拉丝机组 时间： **月 **日
验证数据组（三）
机台信息：２＃滑动式连拉连退拉丝机组 时间： **月 ** 日
以上三个数据组是对3卷铜杆测试数据的记录和数据统计处理，以下对统计数据的分析：
（一）拉丝、退火前后单线伸长率的变化
1.对于同一卷铜杆拉制的退火单线，伸长率的变化相差不大，数据呈规律性变化，如：验证数据组（二）中单线伸长率为：30.0±1.5%；
2.不同伸长率和电阻率的铜杆在同样近似条件下拉制同样的退火单线，伸长率变化量的有所不同，如：如：验证数据组（一）中单线伸长率为：31.5±1.5%；验证数据组（三）单线伸长率为：29.5±1.5%；
3.软铜杆拉制过程中退火单线的伸长率整体都有下降。
（二）拉丝、退火前后单线尺寸的变化
根据以上测试数据的分析处理，可知：
1.在同一卷软铜杆拉制成退火单线的过程中，单线线径呈规律性变化如：数据组（一）中由2.66mm 的成品模具拉制的2.60mm的过程中单线变化范围为2.605～2.614mm；
2.伸长率和电阻率相差不大的铜杆采用同样的定径模尺寸拉制同样的退火单线时，单线线径的变化也呈现规律性变化；如：数据组中由2.66mm 的成品模具拉制的2.60mm的过程中单线时变化范围分别为2.598～2.604mm，与定径模尺寸相比减少0.060mm左右。
3.伸长率和电阻率偏差较大的铜杆即使采用同样的定径模具尺寸和近乎同样的拉丝条件单线线径变化起伏较大，如：数据组（一）中由2.66mm 的成品模具拉制的2.60mm的过程中，单线变化范围为2.595～2.614mm，与定径模尺寸相比减少0.046mm。
同时，也呈现一个规律电阻率和伸长率偏好的铜杆在拉制退火单丝过程中与定径模尺寸相比减少值越大，相反拉制的退火单线减少值越小。
（三）拉丝、退火前后单线电阻率发生的变化
根据以上测试数据的分析处理，可知：在本次所选的铜杆在退火单线拉制过程中20℃直流电阻率呈现不规则性变化，或整体偏高，偏低，起伏不定，这在绞合导体的生产中极易造成首尾直流电阻产生较大偏差的情况。
原因分析：在固定的拉丝参数情况下单线电阻率起伏不定，只能说明所供铜杆本身电阻率不稳定，这与铜杆的原材料有较大的关系如：在铜杆的连铸连轧过程中加入了不同纯度材质的原材料，造成冶炼时铜熔液不均一；部分铜杆在拉制单线时20℃直流电阻率整体比铜杆的电阻率还好说明在连铸连轧时退火不到位。
综上所述要得到线径均一、性能稳定的退火单线要达到的条件：
⑴ 必须选取电阻率和伸长率范围比较均一的铜杆进行生产；
⑵ 所用生产设备在达到良好生产状态下应保持稳定的生产参数。
只有这样我们才可以得到20℃直流电阻率动较小的单线，才可以严格的控制单线线径进行生产，进一步为各种绞合导体的截面和直流电阻的控制打好良好的基础。
参考文献：
［1］吴长顺主编 电线电缆手册 第五篇 电力电缆 北京：机械工业出版社 2017.8
［2］GB/T 3956-2008/IEC 60228：2004 电缆的导体
论文作者:赵自伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/16
标签：单线论文; 电阻率论文; 导体论文; 电缆论文; 电阻论文; 伸长率论文; 实心论文; 《电力设备》2018年第13期论文;