基于電纜附件制作工藝的技術分析

1、文章題目 基于電纜附件制作工藝的技術分析 姓名性別 曹寶龍 男 出生年月 1989.05.31 工作單位及部門 天津港電力有限公司維修搶修中心 職務職稱 助理工程師通信地址 天津新港二號路天津港電力有限公司 聯(lián)系電話25706523 本單位獲獎等級 本單位推薦意見 基于電纜附件制作工藝的技術分析摘要: 電纜附件作為電力系統(tǒng)中不可缺少的部分，它的性能將直接影響電纜的使用壽命，本文從電纜技術理論知識角度出發(fā)，對電纜附件的制作工藝進行技術分析，使員工從理論角度理解電纜附件的制作要點與難點。關鍵詞: 電纜附件；制作工藝；理論；技術1 引言電纜的連接分為電纜終端接頭和電纜中間接

2、頭，通常稱為電纜的終端和接頭，電纜的終端和接頭統(tǒng)稱為電纜附件，它們是電纜線路中電纜與電力系統(tǒng)的其它電氣設備相連接和電纜自身連接不可缺少的部分，應與電纜本體一樣能長期安全運行，并具有與電纜相同的使用壽命。隨著我國電力系統(tǒng)電網(wǎng)改造的完成，安全可靠，整齊有序的電力電纜應用日益廣泛，這使得電纜附件的需求量增多，從事電纜附件制作的人員數(shù)量也持續(xù)增加，但存在著技術水平參差不齊的情況，大部分工人都是通過老師傅的言傳身教，憑借著“經(jīng)驗”和“熟練工”去制作電纜附件，而沒有從理論角度去了解電纜附件的制作工藝，無法把握制作的關鍵點，下面我們就從理論角度分析電纜附件的制作工藝。2 電力電纜的組成及各部分作用2.1 電

3、力電纜的組成要討論電纜附件的制作工藝，首先要明確電纜的組成及各部分的作用。首先說組成，電纜主要是由導電線芯、絕緣層、屏蔽層、保護層四部分組成，其中，屏蔽層可分為導體屏蔽層（內屏蔽層）和絕緣屏蔽層（外屏蔽層）。圖1為35kV交聯(lián)聚氯乙烯電纜結構示意圖。圖1 35kV交聯(lián)聚氯乙烯電纜結構示意圖1導電線芯；2內半導體層；3交聯(lián)聚氯乙烯絕緣層；4外半導體層；5填料；6銅屏蔽層；7包帶；8外護層2.2 電力電纜各組成部分的作用2.2.1 導電線芯的作用導電線芯通常采用高電導率的銅或鋁制成，主要作用是用以傳導電流，銅由于導電率大，機械強度高，易于進行壓延、拉伸和焊接等加工，是電纜導體最常用的材料。2.2.

4、2 絕緣層的作用絕緣層的作用是用以隔離導電線芯的，使線芯與線芯、線芯與保護層之間有可靠的絕緣。按采用的絕緣介質分類可分為塑料絕緣、橡膠絕緣和交聯(lián)聚乙烯絕緣等。2.2.3 屏蔽層的作用（1）內、外屏蔽層的作用電纜導體由多根絞絲絞合而成，它與絕緣層之間易形成氣隙，導體表面不光滑，會造成電場集中。這就需要在導體表面加一層半導電材料的屏蔽層，即內屏蔽層，它與被屏蔽的導體等電位，并與絕緣層層良好接觸，從而可避免在導體與絕緣層之間發(fā)生局部放電。同樣，在絕緣表面和護套接觸處，也可能存在間隙，需要加一層外屏蔽層，與被屏蔽的絕緣層有良好接觸，可避免絕緣層與護套之間發(fā)生局部放電。（2）金屬屏蔽層的作用 電纜的金屬

5、屏蔽層，又稱銅帶屏蔽，它為電纜故障電流提供回路并提供一個穩(wěn)定的地電位。2.2.4 保護層的作用保護層是用來使絕緣層密封而不受潮氣侵入，并不受外界損傷。保護層一般包括內護層、鎧裝層、外護層1。3 電纜附件的基本技術性能了解了電纜的各部分組成和作用后，為了選擇合適的電纜附件，我們還應掌握電纜附件的基本技術性能，這里可歸納為四點，即良好的導體連接，完善的絕緣性能，可靠的密封措施和足夠的機械強度。3.1 良好的導體連接電纜的導體連接應緊密，牢固可靠，并且導體連接處的接觸電阻要符合規(guī)定。3.2 完善的絕緣性能電纜終端和中間接頭要有滿足電纜線路在各種狀態(tài)下長期安全運行的絕緣性能，并有一定的裕度。戶外電纜終

6、端的絕緣必須滿足裝置環(huán)境條件（如污穢等級、海拔高度等）的要求，有一個合適的泄漏比距。電纜終端和中間接頭的試驗，應能通過按標準規(guī)定的交、直流耐壓試驗、沖擊耐壓試驗和局部放電試驗。戶外終端應能承受淋雨和鹽霧條件下的耐壓試驗。3.3 可靠的密封結構確保電纜附件的絕緣性能需要完善而可靠的密封。電纜附件密封工藝的質量，在很大程度上決定了電纜附件的使用壽命。終端和中間接頭的密封結構，包括殼體、密封墊圈、熱縮管等。密封結構要能有效地防止外界水分或有害物質侵入絕緣，并能防止終端或中間接頭的絕緣劑流失。3.4 足夠的機械強度電纜附件應能承受各種運行條件下所產生的機械應力，高壓電纜戶外終端的機械強度應滿足使用環(huán)境

7、的風力和地震等級的要求，并能承受與它連接的導線的水平拉力2。4 電纜附件的選擇原則依據(jù)電纜的組成和各部分作用，以及電纜附件的基本技術性能，我們可以總結出電纜附件的選擇原則：（1）優(yōu)良的電氣絕緣性能。終端和中間接頭的額定電壓應不低于電纜的額定電壓，其雷電沖擊耐受電壓（即基本絕緣水平BIL），應與電纜相同。（2）合理的結構設計。終端和中間接頭的結構應符合電纜絕緣類型的特點，使電纜的導體、絕緣、屏蔽和保護這四個結構層分別得到延續(xù)和恢復，并力求安裝與維護方便。（3）滿足安裝環(huán)境要求。終端和中間接頭應滿足安裝環(huán)境對其機械強度與密封性能的要求。電纜終端的結構型式與電纜所連接的電氣設備的特點必須相適應，設備

8、終端應具有符合要求的接口裝置，其連接金具必須相互配合。戶外終端應具有足夠的泄漏比距、抗電蝕與耐污閃的性能。（4）符合經(jīng)濟合理原則。電纜終端和接頭的各種組件、部件和材料，應質量可靠、價格合理3。5 高壓電纜熱縮終端頭制作過程與技術分析有了電纜基本知識和電纜附件的性能、選擇原則的知識儲備后，我們從實際出發(fā)，以10kV交聯(lián)聚乙烯電纜熱縮終端頭的制作為例，分析其制作過程中存在的技術要點。5.1 10kV交聯(lián)聚乙烯電纜熱縮終端頭制作5.1.1 固定電纜末端先將電纜末端校直，并將其固定在電纜支架上。對戶外終端由末端量取800mm(戶內終端量取500mm),在量取處刻一環(huán)形刀痕。5.1.2 剝切電纜（1）沿

9、電纜方向在環(huán)形刀痕處破開200mm-300mm外護套，然后在電纜始端約取電纜截面周長的鋼甲，在刀痕處做好卡子后，剝除外護套。（2）在卡子邊緣順鋼甲包緊方向鋸一環(huán)形深痕，用平口螺絲刀撬起，再用鉗子拉下并轉松鋼甲，脫出鋼甲帶，處理好鋸斷處的毛刺。（3）在鋼帶斷口處保留內襯層20mm，其余剝去，保護好色相標識線，分開三相線芯。5.1.3 焊接地線（1）預先將編織軟銅帶一端拆開均分三份，重新編織后分別包繞各相屏蔽層并綁牢后，焊接在銅帶上。將另一編織線用扎線綁牢后和鋼鎧焊牢。（2）將編織銅帶與電纜護套間的一段，按設計尺寸用錫填滿編織線與電纜護套間空隙長15-20mm形成防潮段。5.1.4 安裝分支指套（

10、1）在三相分叉處和根部包繞填充膠使其外觀平整，略呈蘋果形，最大直徑大于電纜外徑約15mm。（2）清潔電纜護套(安裝分支指套處)。（3）套進分支指套，使其與芯線根部盡量靠緊，然后用慢火環(huán)形由指套根部往兩端先向下后向上加熱收縮固定，待完全收縮后，端部應有少量膠液擠出。5.1.5 剝切分相屏蔽及半導電層（1）由分支手套指端向上50mm銅屏蔽層處，用銅絲綁扎，割斷屏蔽帶，斷口要整齊。（2）剝除外半導電層，保留距銅屏蔽開口20mm外半導電層，剝切要干凈，但不能傷及線芯絕緣。對于殘留的外半導電層可用清洗劑擦凈或用細砂布打磨干凈。5.1.6 安裝應力控制管（1）清潔絕緣屏蔽和銅帶屏蔽表面，清潔線芯絕緣表面，

11、確保絕緣表面無炭跡，套入應力管，應力管下部與銅屏蔽搭接在20mm以上。（2）用微火自上而下環(huán)繞給應力管加熱，使其收縮。5.1.7 壓接接線端子（1）確定引線長度E(E=接線端子孔深+5mm)，剝除主絕緣，剝切端部應削成“鉛筆頭”狀，用紗布將不平處銼平，壓接接線端子。（2）清潔表面，用填充膠填充絕緣和端子之間以及壓坑，填充膠帶與線芯絕緣和接線端子均搭接5-10mm，使其平滑過渡。5.1.8 安裝絕緣管（1）清潔線芯絕緣表面、應力管及分支手套表面。（2）將絕緣管套至三叉根部，管上端應超填充膠10mm以上，由根部往上加熱收縮并將端子多余的絕緣管在加熱后割除。5.1.9 安裝傘裙（1）清潔絕緣表面，套

12、入三孔傘裙，定位后加熱收縮。（2）安裝單孔傘裙，將其端正后加熱收縮，后將副管套在端子接管部位，先預熱端子，由上端起加熱收縮，然后套入相色管在端子接管或再往下一點加熱收縮，至此熱縮電纜終端頭制作完畢。圖2為高壓熱縮終端頭各部分尺寸4。圖2 高壓熱縮終端頭尺寸示意圖1外護套；2鋼節(jié)鎧裝；3內護套；4銅屏蔽帶；5半導體層；6線芯絕緣；7導體（線芯）5.2 熱縮終端頭制作技術要點分析5.2.1 電應力的控制應力管的重要作用在前面電纜基礎知識部分我們了解到，電纜屏蔽層的作用是均勻電場分布，避免出現(xiàn)電場集中的現(xiàn)象。由于屏蔽層的存在，可以將電纜每一相線芯的電場看作是同心圓柱體分布的均勻電場，垂直于軸向的每個

13、截面的電場分布是一樣的。電纜徑向電場分布圖如圖3所示。圖3 電纜徑向電場分布圖在做電纜頭時，剝去了屏蔽層，改變了電纜原有的電場分布，將產生對絕緣極為不利的切向電場（沿導線軸向的電力線）。在剝去屏蔽層芯線的電力線向屏蔽層斷口處集中。那么在屏蔽層斷口處就是電纜最容易擊穿的部位。圖4為屏蔽層剝除后電纜電場的分布示意圖5。為分散這集中的電力線，我們將采用合適電氣參數(shù)的材料制成的電應力控制管（簡稱應力管）套在電纜末端屏蔽切斷處的絕緣表面上，以改變絕緣表面的電位分布，從而達到改善電場的目的。圖5為加套應力管后的電纜電場的分布示意圖。圖4 屏蔽層剝除后電纜電場的分布示意圖圖5 加套應力管后的電纜電場的分布示

14、意圖了解了應力管的重要作用，我們在安裝應力管的過程中，應注意以下幾個工藝方面的問題：（1）清潔絕緣屏蔽和銅帶屏蔽表面，清潔線芯絕緣表面，確保絕緣表面無炭跡，套入應力管，應力管下部與銅屏蔽搭接在20mm以上。（2）動火操作時，火焰與軸線夾角約45，均勻加熱，緩慢向前推進，保證管子均勻收縮，收縮完畢的熱縮管應光滑、無褶皺、無氣泡。（3）防止應力管部分被灼傷，失去分散電應力作用。5.2.2 電纜接地問題在電纜頭制作過程中，施工人員往往對電纜是單側接地還是雙側接地容易產生混淆，下面我們對該問題進行分析。（1）10kV電壓等級的電纜應采用兩端接地方式，這是因為10kV電纜多數(shù)是三芯電纜，正常運行中，流過

15、三個線芯的電流綜合為零，在金屬屏蔽層外基本上沒有磁鏈，這樣金屬屏蔽層兩端基本上沒有感應電壓，所以兩端接地后不會有感應電流流過屏蔽層。感應電壓的大小與電纜線路的長度和流過導體的電流成正比，電纜很長時，護套上感應電壓疊加起來可以達到危及人身安全的程度，在線路發(fā)生短路故障、遭受操作過電壓或雷擊時，屏蔽上就會形成很高的感應電壓，甚至可以擊穿護套絕緣，而采用兩端接地方式形成感應電壓釋放回路，保護電纜絕緣免受感應電壓擊穿。（2）35KV高壓電纜多為單芯電纜，單芯電纜在通電運行時，在屏蔽層會形成感應電壓，如果兩端的屏蔽同時接地，在屏蔽層與大地之間形成回路，會產生感應電流，這樣電纜屏蔽層會發(fā)熱，損耗大量的電能

16、，影響線路的正常運行，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，通常采用一端接地的方式，當線路很長時還可以采用中點接地和交叉互聯(lián)等方式。5.2.3 鉛筆頭問題在電纜頭的制作過程中，我們會發(fā)現(xiàn)有時需要將電纜端部主絕緣削成類似“鉛筆頭”的形狀，有時則不需要，“鉛筆頭”的作用其實有兩個，一是利用錐面長度大于絕緣端部長度的特征，降低切向電場擊穿電纜的可能性。二是在電纜絕緣端部與接線金具之間需包繞密封帶時，保證密封帶與絕緣層能很好的粘合。在制作終端頭時，如電纜絕緣端部與接線金具之間需包繞密封帶，為保證密封效果，通常將絕緣端部削成錐體。在制作中間接頭時，如果所裝接頭為預制型結構（含預制接頭以及冷縮接頭），絕緣端部不要削成錐體，因為這種類型的接頭，在接頭內部中間部分都有一根屏蔽管，該屏蔽管的長度只比銅或鋁連接管稍長，如將電纜絕緣削成錐體，錐體的根部將離開屏蔽管，連接管部分的空隙將不會被屏蔽，從而影響到接頭的性能，造成接頭在中部擊穿。如果所裝接頭為熱縮型或繞包型結構時，絕緣端部必須削成錐體，即制成反應力錐，同時必須將錐面用砂帶拋光，因為錐面的長度遠大于絕緣端部直角邊的長度，故而沿著錐面的切向場強遠小于絕緣直角邊的切向場強，沿錐面擊穿的可能性大大降低