高压电缆附件工艺要点和安装注意事项

1、高压电缆附件工艺要点和安装注意事项一、电缆附件基础知识介绍电缆附件的定义?电缆终端和电缆接头统称为电缆附件。?电缆终端 是安装在电缆线路的两端，具有一定绝缘和密封性能，使电缆与其他 电气设备连接的装置。?电缆接头 是安装在电缆与电缆之间，使两根及以上电缆导体连通，使之形成连 续电路并具有一定绝缘和密封性能的装置。电缆附件的分类接安装方式和使用材料分类绕包式、浇注式模型式.注塑式 热缩式 葡制式 冷缩式绝缘和屏蔽都用带材绕包而成应力控制方 式采用应力锥或应力控制带.对安装人员工 艺水平要求较高.工艺复杂.现已被淘汰。j模型电缆式附件热缩式电缆附件用叱邮件春缩式电缆需面用与电缆绝缘相同或相近的材料

2、统包或挤 塑在经处理的接头处，在经过模具热压成型 的电缆附件该技术主要用于海缆软接头。j由电蜷附件所需的各种性能的热缩管材.分 支套和雨裙套熟缩而成，利用应力管控制场 强，为35KV及以下电缆附件主要形式之一。在工厂将橡胶增强绝缝和应力控制部件模制 成型.用支撑管扩经，使用时抽出支撑物即 可.为35KV及以下电缆附件主要形式之一口将附件噌强绝缘和应力控制部件在工程内模 制成一个或若干部件，现场套装在端部或接头处口 10kV及以上制式结构。二、电缆附件所需解决的问题1.应力控制当电缆与其它电力设备连接或电缆与电缆连接时， 需剥去一定长度金属护套和外 半导电层，当导体施加电压后，在电缆绝缘屏蔽层切

3、断口处将产生电场集中现象，此时就需要对此处的电场集中进行改善和控制，使电场分布和电场强度处于最佳状态，从而保证电力电缆及附件的可靠运行。 因此，电应力控制是电力电缆 附件中极其重要的部分。为了分析电缆绝缘屏蔽层断口处的电场情况， 通常用电力线和等位线(等电位线) 来形象化的表示电场分布状况。(1)电力线与等位线直角相交(正交)；(2)用电力线分析电场时，集中的部位电场强度高；(3)用等位线分析电场时，曲率半径愈小的地方场强越高。如何解决电场集中？为了改善电力电缆绝缘屏蔽层切断处的电场集中，一般采用 a.几何型电应力控制法：采用应力锥缓解电场应力集中 b.参数型电应力控制法：采用高介电常数材料或

4、非线性电阻材料缓解电场应力集中几何型电应力控制法（应力锥）：几何型电应力控制法就是改变电场集中处的几何形状，降低该处的场强。终端电力线及等位线分布示意图通过建立应力控制部分径向场强与轴向场强的关系得出应力锥曲线?应力锥?应电缆外屏蔽切断处的电场分析?应力锥在组合绝缘中的电场分析应力锥材料选择目前常用的应力锥材料主要有硅橡胶（SIR）和三元乙丙橡胶（EPDM）,其特 点分别如下：硅橡胶有较好的耐气候性、憎水性、弹性、伸长率（硅橡胶 450%,三元乙丙橡 胶350%、耐漏电痕性能，一般用来生产高压整体预制式终端、中低压冷缩式 户、内外终端及冷缩中间接头等产品。应力锥绝缘材料硅胶妾232石3.525

5、2.5*3.5W 0.0051017材料EPDM抗拉强度(MPa)伸张率(%)密度(g - cm3)抗磨性抗切割性54501J5-1.38适中3500.860.87适中适中三元乙丙橡胶分子致密度高，硬度高(三元乙丙橡胶绝缘料070A半导电料075A 硅橡胶绝缘料0 30A半导电料0 55A、抗撕裂性好、弹性模量大、抗张强度高、 工频击穿强度高，且与硅油有较好的相容性，因此，它适宜于生产高压整体预制 式中间接头主体以及套管式终端、GIS终端、装配式接头等带有机械压紧装置 产品的应力锥；这些产品采用三元乙丙胶制造，能使产品对电缆的绝缘界面抱紧 力更大，界面特性更好；采用三元乙丙橡胶制造应力锥，能更

6、好地发挥它高电 气击穿性能的优点，使其 几何尺寸较小，电气绝缘裕度更高。应力锥安装方式分类日式结构这种结构的特点是在应力控制单元上增加一套机械弹簧装置以保持应力控单元 与电缆之间界面上的应力恒定(如右图所示)，另外，与欧式结构相比，它在应 力控制单元的外面多了一个应力锥罩，它将应力控制单元与终端内绝缘填充剂基 本隔离，而且将应力控制单元固定于一个固定位置。日本和韩国的大多数电缆附件制造厂商采用了这种结构。目前，这种结构的户外终端在国内各大电力系统应 用最为广泛。日本住友、古河、韩国 LG、LS等公司产品都属这种结构。imIL出线柱. WO3,上法兰4套管.应力锥罩.应力能.推托8,底座9,绝缘

7、子地尾管日式结构示意图欧式结构欧式结构高压交联电缆终端应力控制部分为无弹簧托紧机构橡胶应力控制单元。 该结构将橡胶应力控制单元采用机械扩张后或在安装现场借助专用安装工具将其套装到电缆上。该结构终端没有将应力控制单元与绝缘填充剂隔离的部件，安装完成后，应力控制单元直接浸泡于绝缘填充剂内， 该结构终端也没有弹簧锥托10机构，完全依靠应力控制单元材料自身的弹性保持应力控制单元与电缆绝缘之间 的界面性能。终端与应力控制单元间的密封依靠绕包的各种带材或是在应力控制 单元下端装一金属法兰，通过金属抱箍或尼龙扎带扎紧来保障。欧美一些国家的电缆附件制造厂商，例如大家所熟悉的瑞士 BRUGC ,意大利Pirel

8、lis.p.a.,法国 ALCATEL,德国AEG和SIMENS、CCC等公司产品都属这种结构。4 .轮套詈5 .应力雄6.融7.文杼维发于I尾曾日式与欧式高压交联电缆终端结构特点对比分析.界面性能保障11电缆与应力锥之间的畀面性能完全由橡 胶本身的弹性维持。任何橡胶都有一定的使 用寿命，随着时间的增长.橡胶各方面的性 能都在下降，在电缆的运行的过程中，温度 不断的随电缆的载荷不断变化，同时也受外 界气候的影响，这些都会加快橡胶的老化， 使橡胶的机械及电气性能下降加快，所以界 面性能也随着橡胶本身各方面性能尤其是弹性的下降而下降，这样，界面性能的可靠性无法得到可靠的保障。为了减少这材料的老化对

9、界面性能的影 响，欧式结构的终端应力链几何尺寸都较大 （长度一般为日式结构终端应力推的2倍以 上，且厚度也较厚），而这又增加了应力链 安装的闰难度口日式结构终端，在应 力锥上增加了一套弹簧托 紧装置，以保持应力锥与 电缆之间界面上的压力恒 定.借以解决在高电场和 热场作用下，橡胶应力锥 材料老化导致其弹性松弛 而使电缆绝缘表面与应力 链内壁间界面性能下降的 问题白因为有弹簧托紧机构, 所以日式结构终端的应力 锥几何尺寸可以做得小一 些，这样在汽大程度上降 低了应力锥安奘的困难度口构日二终端与应力椎间的密封依靠 绕包的各种带材或是在应力椎下 端装一金属法竺，通过金属抱箍 或尼龙扎带扎紧应力键于金

10、属法 兰上来保障。这种密封方式，在温度和内 部压力不断变化的条件下，很难 使其密封性能得到保障，以往也 有多起该密封结构终端漏油事例口通过弹簧托紧机构将应力卷 压紧于符应力锥与终端内部绝缘 填充剂隔离的应力锥罩的锥形内 壁上，实现填充剂与应力锥罩的 密封，同时，利用应力年罩内壁 对应力锥的反作用力压紧电缆， 保障界面性能的可靠。.密封性能保障.对应力锥溶胀现象的处理12日式结构终端，因为 多了应力铤罩，使应力椎 与终端内部绝缘填充剂基 本隔离，从根本上避免了 因应力锥直接浸泡于绝缘 填充剂内而引起溶胀的可 能性口使用于生产应力锥 的三元乙丙橡胶的优良电 气性能,机械性能.化学 性能能够得到最大

11、程度的 发挥，延长了应力锥的使 用寿命Q电缆线路的安全 可靠运行多了一层保障口应力锥直接浸泡于绝缘填充剂内，为 了避免应力锥因与绝缘填充剂发生溶胀 而导致应锥材料的老化，欧式结构终端 避免了采用硅油作为绝缘填充剂和用硅 橡胶作为应力锥基材，而采用聚异丁烯. 硅凝胶等其它绝缘材料作为填充剂，用 三元乙丙掾胶作为应力锥基材口但从试 验的情况来看，更换绝绿填充剂并不能 完全的避免溶涨的现象，应力链在浸泡 于绝缘填充剂内一段时间后，仍有溶涨 现象，众所周知，电缆附件的设计使用 寿命为3。年.在这样漫长的时间内，应 力锥材料的溶迷作用应引起足够的重视中4.安装与成本日式:安装较简便，成本较低施工较复杂，

12、成本较高13子体端主环管线 线帽缘流缩地 接罩绝集热接 、 、 1234561 2ii3-hv6预制式户外终端14参数型电应力控制法其原理是采用合适的电气参数的材料复合在电缆绝缘屏蔽末端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。(改变表面性能(a)没有应力控制管两种应力控制法性能对比几何应力哇预制几何应力锥体积大大小材料研发技术要求高技术难度茴单不很复杂不同电压等级应力控制参数不同应力控制应力雄曲线难控制易鬻乜谓土厂受环境影响大RXr空难应同耐老化性能差优于其它两种有电流通过引起发热应用中低压高中低压中低压在应力控制中，虽然参数法控制电场分布有体积小、结构简单等优点

13、，但对于高 压电缆来说，应力层中材料参数的选择至关重要， 体积电阻率选择太小，会使应 力层在运行时 电阻电流发热而老化，同时介电常数过大， 电容电流也会产生热 量而使应力层发热老化，故必须根据电压等级选择应力材料参数。应力锥结构虽 然参数比较容易控制，但体积较大，加工工艺要求严格，如果喇叭口制做的不合 适会引起电场在此集中，特别是现场绕包的应力锥更易出现操作缺陷， 而预制式 应力锥基本能够克服上述缺点，因而是目前国内、外较常采用的一种方法。2,绝缘恢复绝缘恢复需考虑的问题15电缆附件的绝缘性能应不低于 电缆本体，所用绝缘材料的介质 损耗要低，在结构上应对电缆附 件中电场的突变能完善处理，有 改

14、变电场分布的措施。绝缘配合的界面特性XLPE绝缘电缆，由于其绝缘材料的特殊性能，使这种电缆的绝缘强度很高，在 一般情况下，本体主绝缘击穿的可能性很小，同时配合交联聚乙烯的电缆附件， 都是用很好的绝缘材料制成，附件本身的绝缘不成问题，所以关键要解决电缆绝 缘本体和附件之间的界面问题。电缆绝缘配合界面的安装要求?电缆绝缘外径与应力锥内径之间应采用一定的过盈配合；?电缆绝缘状况良好，不能有水分、潮气、杂质等现象；?电缆绝缘表面应光滑、圆整，不能有凹坑、台阶、刀痕、成型工艺凸筋等缺陷；?为改善电缆绝缘表面性能，通常在电缆绝缘表面涂抹硅油 （或硅脂）润滑界面同 时填充界面上的气隙；?电缆附件范围内的电缆

15、处理应笔直， 避免弯曲，否则容易导致绝缘界面上承受的 橡胶件界面压力不均，从而导致出现爬电现象。界面压力交联聚乙烯绝缘电缆附件界面的绝缘强度与界面上受到的抱紧压力有指数关系:16/(kg - cm-1)界面压力与击穿强度关系曲线相关数据显示，界面压力98 KPa时，击穿强度能达到3kV/mm以上，界面压力 达到500 588 KPa ,击穿强度能达到11 kV/mm。提供界面压力的方式,过盈配合弹簧锥托结构17电缆绝缘回缩XLPE材料在生产时内部存留应力，当电缆安装切断时，这些应力要自行消失, 因此XLPE绝缘电缆的回缩问题是电缆附件中比较严重的问题。在中低压电缆中间接头中，半导电屏蔽管一般选

16、得比较长，使它的长度两边分别 和绝缘搭接1015mm （见图），起到屏蔽作用，即使绝缘回缩， 一般也只有 10mm以下，屏蔽作用仍然存在。现场用于消除电缆绝缘回缩应力的方法用加热带绕包在每相电缆绝缘上，加热不可超过 80 C,保持36h。经过这样 处理后的电缆绝缘95%以上的回缩应力能够消除，剩余部分对接头安全没有影 响。18加热完成后，套上塑料袋做好防水密封措施，并用宽PVC胶粘带将袋口密封好。注意：冷却时间至少需6小时以上；待电缆已完全冷却电缆已完成校直， 方能进 行下一步骤。加热校直后要求达到：每600mm长度，弯曲偏移产生的间隙不大于 2mm。如 加热校直后电缆仍有明显弯曲、 校直效果

17、不理想，应重新进行加热校直工序，直 至达到电缆校直要求为止。3.导体连接与引出材质要求：连接材料的材质（铜、铝含量99.95%）;尺寸要求：金具与导体的配合尺寸：0.51.5,规格相符;金具的热处理要求：铜：HEK62,铝HEK25;19金具实体截面与导体截面的比值：铜 1.2铝1.5端子板部要求：板部要求平整；形状要求：去尖角毛刺，连管端部倒圆角及斜坡。接触电阻：压接接头的接触电阻与等长导体的电阻的比值60N/mm2,铝40N/mm2 ,最大20kN,不发生滑移 导体连接方式压接导体的引出 ,出线金具2066-220kV绝缘/直通接头21234567 8 910、管壳 管胶连柱护 缩缓地线保

18、 热绝接接铜环氧泥、防水带6、环氯绝缘圈7.热缩管.PYC胶带、防水带8、连接管9、 均压套10.整体预制橡胶绝缘件电缆金属屏蔽为何需接地？单芯电缆的导线与金属屏蔽（或护套）的关系，可看作一个变压器的初级绕组。当电缆的导线通过交流电流时，其周围产生的一部分磁力线将与金属屏蔽层较链,22使金属屏蔽层产生感应电压，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。当电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可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电冲击时，金属屏蔽层上会形 成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。如果金属屏蔽层两端同时接地，将使金属屏蔽层与大地一起形成闭合

19、通路，金属屏蔽中将产生 环形电流，电缆正常运行时，金属屏蔽层上的环流与导体的负荷 电流基本上为同一数量级，将产生很大的环流损耗，使电缆发热，影响电缆的载 流量，减短电缆的使用寿命，甚至发生火灾。因此，对电缆线路来说，不仅电缆外护套应有良好的绝缘性能，电缆金属屏蔽层还应采取可靠合理的接地方式。高压电缆线路安装运行时，按照 GB50217电力工程电缆设计规程4.1.9项 要求：单芯电缆线路的金属护套只有一点接地时，未采取不能任意接触金属护 套的安全措施时不得大于50V,采取有效安全防护措施时，不得大于 300V。线路较短时C B A ABC 23线路较短娶壬C B A TT TT TABC A A

20、线路较长时5.密封防水24环运泥、防水带,热缩电封铅,防水带，热缩管25接头密封防水性能1）对接进行调整，接地块改为接地柱。2）绝缘环采用注塑，并与铜壳小头整体成型，不须绕包。3）外层绝缘采用56mm厚的PE绝缘护层滚塑成型，具有良好的绝缘性能。4）外壳采用DCPD-RIM ,强度高、不吸潮、不透水，并针对性的增加了密封圈 （结构型式可选：对接式、哈夫式。）螂#史1蝴#七26接头防水试验条件：接头试样应浸入水中，使其外保护层顶点处水深小于1m,需要时，可采用与放入接头试样并穿出密封的容器相连接的水头箱来实施应施加 总共20次加热和冷却循环，水温升高到 70 C-75 Co每次热循环，水温应上升

21、 至规定温度，至少保持5 h,然后冷却到不超过环境温度以上 10c范围内。可用 热水或冷水来混和以达到试验温度。27图 ZY050010300b1 22QkV 电力电缆户外终端制作工艺流程图三、模拟工艺中的缺陷进行试验1.电缆接头一端应力锥与电缆外半导电层未有效搭接282.电缆接头一端应力锥与电缆外半导电层搭接过头3.电缆一端绝缘上人工涂半导电黑点（模拟半导电颗粒）294.电缆一端绝缘上有凹坑5.电缆一端绝缘表面有纵向刀痕306.电缆接头部位弯曲317.电缆一端绝缘表面洒水试验条件局部放电试验验模似内容接头应力链与电缆外半导电层未搭接放电星为11 tpc修头应力键与电缆外半导电层搭接过头放电量

22、为2.7pc电缆绝缘表面含半导电黑点放电量为2spe工频电压电缆绝缘表面有凹坑15kV放电量为423pc电缆绝堞表面有纵向刀痕放电量为3.3pc电缆接头弯曲放电量为3.3pc电缆绝缘表面受潮放电量为3.4pc短时工频耐压试验32试验模拟内容接头应力锥与电缆外半导电层未搭接接头应力锥与电缆外半导电层搭接过头电线绝缘表面含半导电黑点电缆绝缘表面有凹坑电缆绝绿表面有纵向刀痕电缆接头弯曲电缆绝缰表面受潮负荷循环试验试验务.通过通过工频电压39k%通过5min通过耐压1 min接头击穿通过通过试验模拟内容试验条.23456接头应力锥与电缆外半导电层未搭接 工频电压23kV, 接头应力镂与电缆外半导电层搭

23、接过头施加505A 加热电流20 次恒压负荷电缆绝缘表面含半导电黑点循环（每一个循 环电缆导体 电缆绝缘表面有凹坑力口热5人冷却3h）电缆接头弯曲电缆绝缘表面受潮通过第19个周期击穿通过第18个周期击穿通过通过四、附件安装过程中需要注意的关键点1.安装环境220kV户外终端安装平台及防护棚示意图33安装时应注意防尘、防潮、防水，施工场地应保持照明充足和清洁干净、现场温 度控制在0c35 C、相对湿度控制在 75%以下。.剥切质量严格控制剥切尺寸，每剥除一层不可伤及内层结构。.外半导电层断口处理电缆半导电口与主绝缘必须保持平滑过渡,过渡斜坡尺寸保持40-60毫米（以安 装工艺为准）。半导电口要优先保证平滑过