端头固定方式对架空绝缘电缆 拉断力的影响研究

一、概述

架空绝缘电缆在进行拉力试验时，需对端头进行固定。常用的固定方式包括低落点合金浇注、夹具法、预绞丝固定法及金具压接法等。在不同的固定方式下，其拉断力的试验结果通常会有一定的差异。另外，标准中对电缆拉断力的试验方法描述比较简单，部分试验细节和参数并未涉及，导致拉断力试验结果易受操作的影响。

针对以上问题，本报告对现有试验方法进行了梳理，分别开展了夹具法、低熔点合金浇注、预绞丝固定法及金具压接法四种端头固定方式下的架空绝缘电缆拉断力试验，其中低熔点合金浇注法分别使用了柱体和锥体端头模具。对拉断力试验结果进行了对比分析，综合考虑操作难度、试验设备成本等因素，分析了几种端头固定方式的优缺点，确定了推荐的端头固定方式，并对拉断力试验的细节要求等进行了研究及完善。

二、架空绝缘电缆拉断力试验方法

根据GB/T 12527-2008《额定电压1kV及以下架空绝缘电缆》表6以及GB/T 14049-2008《额定电压10kV架空绝缘电缆》表11的规定，架空绝缘电缆导体拉断力试验方法按照GB/T 4909. 3-1985《裸电线试验方法 拉力试验》执行。

GB/T 4909.3-1985《裸电线试验方法 拉力试验》试验方法如下:

取样。从外观检查合格的样品中截取试件3根，标称截面为50mm²及以下者不小于0.5米，标称截面为50mm²上者不小于5米。

端头固定。解开试件两端的股线，分开并弯成圆钩形，清洗后，用低熔点合金或树脂浇灌锥体端头，也可用压接法或夹具法制作。

加载。软态铜试件拉伸速度不大于300mm/min,铝、 铝合金及硬态铜试件拉伸速度不大于lOOmm/min。

记录。记录最大负荷，取三位有效数字。

说明：《裸电线试验方法拉力试验》于2009年进行了更新，最新版为GB/T 4909.3-2009。与1985版相比，在试验操作上，仅对试件长度更改了要求，现有要求为长度应为导线直径的400倍，且不少于10m。由于GB/T 12527-2008、 GB/T 14049-2008 均引用GB/T 4909.3-1985,故本次试验仍参照GB/T 4909.3-1985《裸电线试验方法 拉力试验》。

三、研究方案

3.1试验样品

试验用架空绝缘电缆以JKLYJ-1 1×70为主，同时对JKLYJ-1 1×95、JKLYJ-1 1×120、JKLYJ-1 1×150、JKLYJ- 1 1×185及JKLYJ-1 1×240型号绝缘电缆进行了部分验证性试验。

试验用架空绝缘电缆为同一厂家生产的同一段电缆，保证试验结果具有可比较性。

3.2研究方案

针对架空绝缘电缆JKLYJ-1 1×70,分别开展夹具法、低熔点合金浇注、预绞丝固定法及金具压接四种端头固定方式下的架空绝缘电缆拉断力试验，其中低熔点合金浇注法分别使用了柱体和锥体端头模具。试验方法参照GB/T 4909. 3-1985《裸电线试验方法 拉力试验》。对拉断力试验结果进行分析，并综合考虑操作难度、试验设备成本等因素, 确定推荐端头固定方式。

针对推荐的端头固定方式，分别开展JKLYJ-1 I×95、JKLYJ-1 1×120、JKLYJ-1 1×150、JKLYJ-1 1×185及JKLYJ-1 1×240的拉断力验证试验，并对试验结果进行分析。

针对推荐的端头固定方式，对拉断力试验的细节要求等进行研究及完善。如夹具法将着重研究夹持比率和夹持推力、低熔点合金浇注法将着重研究模具的尺寸等。

四、架空绝缘电缆拉断力试验结果分析

4.1 JKLYJ-1 1×70

不同端头固定方式JKLYJ-1 1×70的试验结果见表4-1。

表4-1拉断力试验结果-JKLYJ-1 1×70

4.1.1试验结果研究，由表4-1可以看出

(1)不同端头固定方式下，电缆拉断力是有所不同的。

(2)采用金具压接方式固定的电缆拉断力最小，基本在9.89kN左右。且所有拉断力均小于标准要求值，即采用金具压接固定的电缆拉断力均不合格。

(3)釆用预绞丝固定法的电缆拉断力基本在10.45kN,略高于标准要求值。15组试验中共2组试验不合格，不合格率为13.3%。

(4)釆用低熔点合金浇注形式固定的电缆拉断力基本在llkN左右。且釆用柱体端头浇注的电缆拉断力要略高于釆用锥体端头浇注。但两种端头固定方式的电缆拉断力均出现了不合格项。釆用柱体端头的电缆拉断力12组试验中共2组试验不合格，不合格率为16.7%。釆用锥体端头的电缆拉断力15组试验中共1组试验不合格，不合格率为6.7%。

(5)釆用夹具法固定的电缆拉断力最大，基本在13kN左右，且未出现拉断力不合格项。

4.1.2固定方式分析

根据4.1.1结果，分析如下：

(1)夹具法操作简便，自动化程度较髙，且拉断力较大,未出现不合格项。因此，在接下来的试验中，将考虑作为一种主要的固定方式进行研究。

(2)根据GB/T 4909.3-1985《裸电线试验方法 拉力试验》要求，低熔点合金浇注应使用锥体端头。且使用锥体端头仅需一种模具，即可完成多种型号电缆的浇注。若使用柱体端头，则每种型号电缆均需要制作对应尺寸的模具，经济性较差。故在接下来的试验中，对于低落点合金浇注法，均使用锥体端头模具。

(3)预绞丝固定法成本较髙，且易受操作规范性影响， 故在接下来的试验中将不再进行研究。

(4)釆用金具压接法的电缆拉断力均不合格，故在接下来的试验中将不再进行研究。

综合以上分析，在接下来的试验中，将主要釆用夹具法开展电缆拉断力试验，并同时开展低熔点合金浇注(锥体端头)固定方式的拉断力试验，作为夹具法试验结果与分析的对比参照。

4.2  JKLYJ-1 1×95

不同端头固定方式JKLYJ-1 1×95的试验结果见表4-2。 

表4-2拉断力试验结果-JKLYJ-1 1×95

由表4-2可以看出，与4.1的结论一致，釆用夹具法的电缆拉断力更大，基本在15.8kN左右。釆用低熔点合金浇注形式固定的电缆拉断力较小，基本在13.8kN左右。两者相差2kN左右，占标准要求值的14.6%。另外，采用低熔点合金浇注形式固定的电缆拉断力出现了五项不合格，不合格率髙达33.3%。这可能是电缆截面较小，线比较细，浇筑后端头比较重，导致在浇筑和搬运时容易对样品造成一定的损伤。

4.3  JKLYJ-1 1×120

不同端头固定方式JKLYJ-1 1×120的试验结果见表4-3。

4-3拉断力试验结果-JKLYJ-1 1×120

由表4-3可以看出，与4.1的结论一致，采用夹具法的电缆拉断力更大，基本在20.2kN左右。采用低熔点合金浇注形式固定的电缆拉断力较小，基本在18.6kN左右。两者相差1.6kN左右，占标准要求值的9. 2%。两种固定方式的电缆拉断力均未出现不合格项。

4.4  JKLYJ-1 1×150

不同端头固定方式JKLYJ-1 1×150的试验结果见表4-4。 

4-4拉断力试验结果-JKLYJ-1 1×150

由表4-4可以看出，与4.1的结论一致，釆用夹具法的电缆拉断力更大，基本在25.7kN左右。釆用低熔点合金浇注形式固定的电缆拉断力较小，基本在23.8kN左右。两者相差2kN左右，占标准要求值的9.5%。两种固定方式的电缆拉断力均未出现不合格项。

4.5  JKLYJ-1 1×185

不同端头固定方式JKLYJ-1 1×185的试验结果见下表4-5。

4-5拉断力试验结果-JKLYJ-1 1×185

由表4-5可以看出，与4.1的结论一致，釆用夹具法的电缆拉断力更大，基本在31.6kN左右。釆用低熔点合金浇注形式固定的电缆拉断力较小，基本在30.IkN左右。两者相差1.5kN左右，占标准要求值的5.6%。两种固定方式的电缆拉断力均未出现不合格项。

4.6  JKLYJ-1 1×240

不同端头固定方式JKLYJ-1 1×240的试验结果见下表4-6。

4-6拉断力试验结果-JKLYJ-1 1×240

由表4-6可以看出，与4.1的结论一致，釆用夹具法的电缆拉断力更大，基本在39.9kN左右。釆用低熔点合金浇注形式固定的电缆拉断力较小，基本在38.7kN左右。两者相差1.2kN左右，占标准要求值的3.5%，两种固定方式的电缆拉断力均未出现不合格项。

4.7 小结

(1)不同端头固定方式下，电缆拉断力是有所不同的。釆用金具压接法固定的电缆拉断力最小，釆用夹具法固定的电缆拉断力最大。

(2)釆用金具压接法固定的电缆拉断力均小于标准要求值，即均不合格。故不作为端头的推荐固定方式。

(3)预绞丝固定法成本较髙，易受操作规范性影响导致出现拉断力不合格项，建议不作为端头的推荐固定方式。

(4)针对低熔点合金浇注法，与柱体端头相比，使用锥体端头需要的模具较少，经济性好，且符合GB/T 4909.3-1985《裸电线试验方法拉力试验》中的规定。对于低熔点合金浇注法，推荐使用锥体端头模具。

(5)釆用低熔点合金浇注形式固定，70mm²及90mm²两种小截面电缆均出现了多组拉断力不合格项。这可能是由于电缆截面较小，线比较细，浇筑后端头比较重，导致在浇筑和搬运时容易对样品造成一定的损伤。120mm²以上截面的电缆拉断力未出现不合格项。

(6)夹具法操作简便，自动化程度较高，且试验拉断力最大，未出现不合格项。因此，推荐釆用夹具法固定电缆，试验方法依照GB/T 4909.3-1985《裸电线试验方法 拉力试验》执行。

(7)若釆用低熔点合金浇注、预绞丝固定法的电缆拉断力试验结果出现争议情况，推荐釆用夹具法进行仲裁试验。