电力电缆连接普遍采用液压的方式，在长期运行过程中，会出现接头松动、腐蚀和老化的现象，使得电缆接头接触电阻增大，从而引起电能损耗增加，威胁电力系统的高效稳定运行。电磁脉冲焊接技术是利用脉冲大电流发生装置产生瞬态强磁场使金属管件箍缩成形来实现待焊金属的有效连接。

? DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.180799 ?

研究背景

电缆的主要作用是在各发电厂、主变电站之间安全可靠地输送电能。在输变电线路中，接头对两段电缆进行电气连接和机械连接，这就对电缆接头的连接性能提出较高要求。

常规的连接容易导致接头存在气孔、孔洞、热裂纹、夹杂等缺陷。特别是随着电力负荷的加大，以及腐蚀和老化的影响，接头的接触电阻将导致接头部分发热，导致连接强度降低，进而再次提高接触电阻，严重时甚至存在断裂的风险，导致严重的线路故障。

论文主要内容

电磁脉冲焊接装置的基本电路如图1。其工作原理主要包括：1）充电过程：断开真空触发管（TVS），闭合真空继电器，控制高压直流电源给脉冲电容充能；2）放电过程：先断开真空继电器，控制触发信号使TVS导通，电容通过回路向焊接线圈放电。

图1 电磁脉冲焊接装置原理图

建立仿真电路，分析不同充电电压、回路电感、电阻对脉冲电流上升沿和峰值时间的影响，分析多组并联模块同步放电的影响，如图2、图3所示。

图2 不同回路参数下的脉冲电流波形

图3 多组模块放电同步性仿真结果

图4 模块化电路和单模块装置实物示意图

图5 线圈、一体化焊接装置

最终，搭建的装置如图6，并进行焊接实验，实验中脉冲电流测量采用自制微分环，其标定后灵敏度为1.036×1010（V.s/A），测试波形如图7，不同焊接工件实验效果如图8。

图6 电磁脉冲焊接装置

图7 10kV充电电压下回路放电波形

图8 电磁脉冲焊接工件展示

对液压方式连接的电缆接头与电磁脉冲焊接方式的接头进行基本的性能对比测试，如图9。

图9 性能对比测试

结论

研制了一台多多电容器组同步触发型电磁脉冲焊接装置，实现了装置在GW级大功率下运行，初步验证了电磁脉冲焊接接头其机械性能和电气性能均优于传统的液压连接方式，证明了电磁脉冲焊接技术用于电缆接头可靠连接的可行性。

邱立, 李彦涛, 苏攀, 熊奇, 李亮. 电磁成形中电磁技术问题研究进展[J]. 电工技术学 , 2019, 34(11): 2247-2259. Qiu Li, Li Yantao, Su Pan, Xiong Qi, Li Liang. Research on Electromagnetic Problems in Electromagnetic Forming Process. Transactions of China Electrotechnical Society, 2019, 34(11): 2247-2259.

团队介绍

重庆大学强电磁脉冲及应用课题组隶属于重庆大学电气工程学院输配电装备与新技术及系统安全国家重点实验室。课题组长期从事脉冲功率技术及相关应用的研究，具体包括：大功率高重频脉冲电源技术研究，电磁脉冲焊接技术应用研究，强脉冲电磁场生物医学效应研究等。近5年来，课题组承担国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目等国家级科研项目10余项。获得省部级科技进步奖2项，教育部自然科学二等奖1项，发表学术论文百余篇。