基于电缆附件制作工艺的技术分析

1、文章题目 基于电缆附件制作工艺的技术分析 姓名性别 曹宝龙 男 出生年月 1989.05.31 工作单位及部门 天津港电力有限公司维修抢修中心 职务职称 助理工程师通信地址 天津新港二号路天津港电力有限公司 联系电话25706523 本单位获奖等级 本单位推荐意见 基于电缆附件制作工艺的技术分析摘要: 电缆附件作为电力系统中不可缺少的部分，它的性能将直接影响电缆的使用寿命，本文从电缆技术理论知识角度出发，对电缆附件的制作工艺进行技术分析，使员工从理论角度理解电缆附件的制作要点与难点。关键词: 电缆附件；制作工艺；理论；技术1 引言电缆的连接分为电缆终端接头和电缆中间接

2、头，通常称为电缆的终端和接头，电缆的终端和接头统称为电缆附件，它们是电缆线路中电缆与电力系统的其它电气设备相连接和电缆自身连接不可缺少的部分，应与电缆本体一样能长期安全运行，并具有与电缆相同的使用寿命。随着我国电力系统电网改造的完成，安全可靠，整齐有序的电力电缆应用日益广泛，这使得电缆附件的需求量增多，从事电缆附件制作的人员数量也持续增加，但存在着技术水平参差不齐的情况，大部分工人都是通过老师傅的言传身教，凭借着“经验”和“熟练工”去制作电缆附件，而没有从理论角度去了解电缆附件的制作工艺，无法把握制作的关键点，下面我们就从理论角度分析电缆附件的制作工艺。2 电力电缆的组成及各部分作用2.1 电

3、力电缆的组成要讨论电缆附件的制作工艺，首先要明确电缆的组成及各部分的作用。首先说组成，电缆主要是由导电线芯、绝缘层、屏蔽层、保护层四部分组成，其中，屏蔽层可分为导体屏蔽层（内屏蔽层）和绝缘屏蔽层（外屏蔽层）。图1为35kV交联聚氯乙烯电缆结构示意图。图1 35kV交联聚氯乙烯电缆结构示意图1导电线芯；2内半导体层；3交联聚氯乙烯绝缘层；4外半导体层；5填料；6铜屏蔽层；7包带；8外护层2.2 电力电缆各组成部分的作用2.2.1 导电线芯的作用导电线芯通常采用高电导率的铜或铝制成，主要作用是用以传导电流，铜由于导电率大，机械强度高，易于进行压延、拉伸和焊接等加工，是电缆导体最常用的材料。2.2.

4、2 绝缘层的作用绝缘层的作用是用以隔离导电线芯的，使线芯与线芯、线芯与保护层之间有可靠的绝缘。按采用的绝缘介质分类可分为塑料绝缘、橡胶绝缘和交联聚乙烯绝缘等。2.2.3 屏蔽层的作用（1）内、外屏蔽层的作用电缆导体由多根绞丝绞合而成，它与绝缘层之间易形成气隙，导体表面不光滑，会造成电场集中。这就需要在导体表面加一层半导电材料的屏蔽层，即内屏蔽层，它与被屏蔽的导体等电位，并与绝缘层层良好接触，从而可避免在导体与绝缘层之间发生局部放电。同样，在绝缘表面和护套接触处，也可能存在间隙，需要加一层外屏蔽层，与被屏蔽的绝缘层有良好接触，可避免绝缘层与护套之间发生局部放电。（2）金属屏蔽层的作用 电缆的金属

5、屏蔽层，又称铜带屏蔽，它为电缆故障电流提供回路并提供一个稳定的地电位。2.2.4 保护层的作用保护层是用来使绝缘层密封而不受潮气侵入，并不受外界损伤。保护层一般包括内护层、铠装层、外护层1。3 电缆附件的基本技术性能了解了电缆的各部分组成和作用后，为了选择合适的电缆附件，我们还应掌握电缆附件的基本技术性能，这里可归纳为四点，即良好的导体连接，完善的绝缘性能，可靠的密封措施和足够的机械强度。3.1 良好的导体连接电缆的导体连接应紧密，牢固可靠，并且导体连接处的接触电阻要符合规定。3.2 完善的绝缘性能电缆终端和中间接头要有满足电缆线路在各种状态下长期安全运行的绝缘性能，并有一定的裕度。户外电缆终

6、端的绝缘必须满足装置环境条件（如污秽等级、海拔高度等）的要求，有一个合适的泄漏比距。电缆终端和中间接头的试验，应能通过按标准规定的交、直流耐压试验、冲击耐压试验和局部放电试验。户外终端应能承受淋雨和盐雾条件下的耐压试验。3.3 可靠的密封结构确保电缆附件的绝缘性能需要完善而可靠的密封。电缆附件密封工艺的质量，在很大程度上决定了电缆附件的使用寿命。终端和中间接头的密封结构，包括壳体、密封垫圈、热缩管等。密封结构要能有效地防止外界水分或有害物质侵入绝缘，并能防止终端或中间接头的绝缘剂流失。3.4 足够的机械强度电缆附件应能承受各种运行条件下所产生的机械应力，高压电缆户外终端的机械强度应满足使用环境

7、的风力和地震等级的要求，并能承受与它连接的导线的水平拉力2。4 电缆附件的选择原则依据电缆的组成和各部分作用，以及电缆附件的基本技术性能，我们可以总结出电缆附件的选择原则：（1）优良的电气绝缘性能。终端和中间接头的额定电压应不低于电缆的额定电压，其雷电冲击耐受电压（即基本绝缘水平BIL），应与电缆相同。（2）合理的结构设计。终端和中间接头的结构应符合电缆绝缘类型的特点，使电缆的导体、绝缘、屏蔽和保护这四个结构层分别得到延续和恢复，并力求安装与维护方便。（3）满足安装环境要求。终端和中间接头应满足安装环境对其机械强度与密封性能的要求。电缆终端的结构型式与电缆所连接的电气设备的特点必须相适应，设备

8、终端应具有符合要求的接口装置，其连接金具必须相互配合。户外终端应具有足够的泄漏比距、抗电蚀与耐污闪的性能。（4）符合经济合理原则。电缆终端和接头的各种组件、部件和材料，应质量可靠、价格合理3。5 高压电缆热缩终端头制作过程与技术分析有了电缆基本知识和电缆附件的性能、选择原则的知识储备后，我们从实际出发，以10kV交联聚乙烯电缆热缩终端头的制作为例，分析其制作过程中存在的技术要点。5.1 10kV交联聚乙烯电缆热缩终端头制作5.1.1 固定电缆末端先将电缆末端校直，并将其固定在电缆支架上。对户外终端由末端量取800mm(户内终端量取500mm),在量取处刻一环形刀痕。5.1.2 剥切电缆（1）沿

9、电缆方向在环形刀痕处破开200mm-300mm外护套，然后在电缆始端约取电缆截面周长的钢甲，在刀痕处做好卡子后，剥除外护套。（2）在卡子边缘顺钢甲包紧方向锯一环形深痕，用平口螺丝刀撬起，再用钳子拉下并转松钢甲，脱出钢甲带，处理好锯断处的毛刺。（3）在钢带断口处保留内衬层20mm，其余剥去，保护好色相标识线，分开三相线芯。5.1.3 焊接地线（1）预先将编织软铜带一端拆开均分三份，重新编织后分别包绕各相屏蔽层并绑牢后，焊接在铜带上。将另一编织线用扎线绑牢后和钢铠焊牢。（2）将编织铜带与电缆护套间的一段，按设计尺寸用锡填满编织线与电缆护套间空隙长15-20mm形成防潮段。5.1.4 安装分支指套（

10、1）在三相分叉处和根部包绕填充胶使其外观平整，略呈苹果形，最大直径大于电缆外径约15mm。（2）清洁电缆护套(安装分支指套处)。（3）套进分支指套，使其与芯线根部尽量靠紧，然后用慢火环形由指套根部往两端先向下后向上加热收缩固定，待完全收缩后，端部应有少量胶液挤出。5.1.5 剥切分相屏蔽及半导电层（1）由分支手套指端向上50mm铜屏蔽层处，用铜丝绑扎，割断屏蔽带，断口要整齐。（2）剥除外半导电层，保留距铜屏蔽开口20mm外半导电层，剥切要干净，但不能伤及线芯绝缘。对于残留的外半导电层可用清洗剂擦净或用细砂布打磨干净。5.1.6 安装应力控制管（1）清洁绝缘屏蔽和铜带屏蔽表面，清洁线芯绝缘表面，

11、确保绝缘表面无炭迹，套入应力管，应力管下部与铜屏蔽搭接在20mm以上。（2）用微火自上而下环绕给应力管加热，使其收缩。5.1.7 压接接线端子（1）确定引线长度E(E=接线端子孔深+5mm)，剥除主绝缘，剥切端部应削成“铅笔头”状，用纱布将不平处锉平，压接接线端子。（2）清洁表面，用填充胶填充绝缘和端子之间以及压坑，填充胶带与线芯绝缘和接线端子均搭接5-10mm，使其平滑过渡。5.1.8 安装绝缘管（1）清洁线芯绝缘表面、应力管及分支手套表面。（2）将绝缘管套至三叉根部，管上端应超填充胶10mm以上，由根部往上加热收缩并将端子多余的绝缘管在加热后割除。5.1.9 安装伞裙（1）清洁绝缘表面，套

12、入三孔伞裙，定位后加热收缩。（2）安装单孔伞裙，将其端正后加热收缩，后将副管套在端子接管部位，先预热端子，由上端起加热收缩，然后套入相色管在端子接管或再往下一点加热收缩，至此热缩电缆终端头制作完毕。图2为高压热缩终端头各部分尺寸4。图2 高压热缩终端头尺寸示意图1外护套；2钢节铠装；3内护套；4铜屏蔽带；5半导体层；6线芯绝缘；7导体（线芯）5.2 热缩终端头制作技术要点分析5.2.1 电应力的控制应力管的重要作用在前面电缆基础知识部分我们了解到，电缆屏蔽层的作用是均匀电场分布，避免出现电场集中的现象。由于屏蔽层的存在，可以将电缆每一相线芯的电场看作是同心圆柱体分布的均匀电场，垂直于轴向的每个

13、截面的电场分布是一样的。电缆径向电场分布图如图3所示。图3 电缆径向电场分布图在做电缆头时，剥去了屏蔽层，改变了电缆原有的电场分布，将产生对绝缘极为不利的切向电场（沿导线轴向的电力线）。在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。图4为屏蔽层剥除后电缆电场的分布示意图5。为分散这集中的电力线，我们将采用合适电气参数的材料制成的电应力控制管（简称应力管）套在电缆末端屏蔽切断处的绝缘表面上，以改变绝缘表面的电位分布，从而达到改善电场的目的。图5为加套应力管后的电缆电场的分布示意图。图4 屏蔽层剥除后电缆电场的分布示意图图5 加套应力管后的电缆电场的分布示

14、意图了解了应力管的重要作用，我们在安装应力管的过程中，应注意以下几个工艺方面的问题：（1）清洁绝缘屏蔽和铜带屏蔽表面，清洁线芯绝缘表面，确保绝缘表面无炭迹，套入应力管，应力管下部与铜屏蔽搭接在20mm以上。（2）动火操作时，火焰与轴线夹角约45°，均匀加热，缓慢向前推进，保证管子均匀收缩，收缩完毕的热缩管应光滑、无褶皱、无气泡。（3）防止应力管部分被灼伤，失去分散电应力作用。5.2.2 电缆接地问题在电缆头制作过程中，施工人员往往对电缆是单侧接地还是双侧接地容易产生混淆，下面我们对该问题进行分析。（1）10kV电压等级的电缆应采用两端接地方式，这是因为10kV电缆多数是三芯电缆，正常

15、运行中，流过三个线芯的电流综合为零，在金属屏蔽层外基本上没有磁链，这样金属屏蔽层两端基本上没有感应电压，所以两端接地后不会有感应电流流过屏蔽层。感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比，电缆很长时，护套上感应电压叠加起来可以达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷击时，屏蔽上就会形成很高的感应电压，甚至可以击穿护套绝缘，而采用两端接地方式形成感应电压释放回路，保护电缆绝缘免受感应电压击穿。（2）35KV高压电缆多为单芯电缆，单芯电缆在通电运行时，在屏蔽层会形成感应电压，如果两端的屏蔽同时接地，在屏蔽层与大地之间形成回路，会产生感应电流，这样电缆屏蔽层会发热，损

16、耗大量的电能，影响线路的正常运行，为了避免这种现象的发生，通常采用一端接地的方式，当线路很长时还可以采用中点接地和交叉互联等方式。5.2.3 铅笔头问题在电缆头的制作过程中，我们会发现有时需要将电缆端部主绝缘削成类似“铅笔头”的形状，有时则不需要，“铅笔头”的作用其实有两个，一是利用锥面长度大于绝缘端部长度的特征，降低切向电场击穿电缆的可能性。二是在电缆绝缘端部与接线金具之间需包绕密封带时，保证密封带与绝缘层能很好的粘合。在制作终端头时，如电缆绝缘端部与接线金具之间需包绕密封带，为保证密封效果，通常将绝缘端部削成锥体。在制作中间接头时，如果所装接头为预制型结构（含预制接头以及冷缩接头），绝缘端部不要削成锥体，因为这种类型的接头，在接头内部中间部分都有一根屏蔽管，该屏蔽管的长度只比铜或铝连接管稍长，如将电缆绝缘削成锥体，锥体的根部将离开屏蔽管，连接管部分的空隙将不会被屏蔽，从而影响到接头的性能，造成接头在中部击穿。如果所装接头为热缩型或绕包型结构时，绝缘端部必须削成锥体，即制成反应力锥，同时必须将锥面用砂带抛光，因为锥面的长度远大于绝缘端部直角边的长度，故而沿着锥面的切向场强远小于绝缘直角边的切向场强，沿锥面击穿的可能性大大降