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　　1、交聯(lián)電纜頭的設(shè)計(jì)原理

　　首先,所有交聯(lián)電纜頭的設(shè)計(jì)原理都應(yīng)遵循恢復(fù)電纜本體結(jié)構(gòu)為原則。因此,就其接頭的設(shè)計(jì)思想應(yīng)符合中國的GB12706-4和IEC60502-4：1997的電氣標(biāo)準(zhǔn)，并且必須要滿足其電氣、物理及化學(xué)性能，以確保電纜頭長時(shí)間的正常運(yùn)行及電器設(shè)備的安全運(yùn)作。

　　2、冷縮電纜頭與熱縮電纜頭的差別

　　2.1、結(jié)構(gòu)

　　交聯(lián)電纜是由電纜的外護(hù)套、金屬鎧裝、內(nèi)護(hù)套、填充物、銅屏蔽層、外半導(dǎo)層、絕緣層、內(nèi)半導(dǎo)層、導(dǎo)體、錢芯等組成。因此,有什么樣的電纜結(jié)構(gòu)就需要有什么樣的材料及其工藝的電纜附件和它一一對應(yīng)與配套。

　　2.2、原理

　　電纜頭的設(shè)計(jì)原理應(yīng)滿足與達(dá)到的要求：使電纜在任何自然環(huán)境下能夠安全運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),就需要重視四大關(guān)鍵因素,即：(1)密封，(2)絕緣，(3)電場，(4)工藝等要素,這也是解決電纜頭的四大重要問題。

　　2.3、差別

　　2.3.1、密封

　　1)由于大部分的電纜頭都是安裝在戶外架空,直埋等環(huán)境里,因此防水及防潮氣就成為確保電纜頭安全運(yùn)行的關(guān)鍵之一,也就要考慮其密封性能及方法。目前密封的方法通常有兩種：一種是用瀝青或環(huán)氧樹脂灌封的方法,這種方法工藝復(fù)雜,不好控制,也不利于維護(hù);另一種新的方法也是目前國內(nèi)、國外專業(yè)廠家首選的方法,就是使用高彈性的密封膠,其工藝簡單、性能可靠、維護(hù)安裝方便,這些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)也使之成為使用的主流。使用這種新方法,首先就是要考慮密封膠的性能。因?yàn)槊芊饽z的質(zhì)量和性能直接影響到接頭的密封性能,選擇一種即能和電纜體的表面、還能與附件材料表面黏結(jié)都很牢固的膠,同時(shí)還能滿足在不同的溫度變化環(huán)境里都能使用的膠是十分重要的。

　　2)由于全冷縮電力電纜附件實(shí)際上就是彈性電纜附件;也就是說利用液體硅橡膠本身的彈性在工廠預(yù)先擴(kuò)張好放入塑料及支撐條。到現(xiàn)場套到指定位置,抽掉支撐條使其自然收縮。這種技術(shù)就是冷縮技術(shù)，這種附件就是冷縮的電纜附件,因此這種冷縮附件具有良好的“彈性”,可以避免由于大氣環(huán)境、電纜運(yùn)行中負(fù)載高低產(chǎn)生的電纜熱脹冷縮。即“電纜呼吸”所產(chǎn)生的絕緣之間的空隙,造成的擊穿事故。而熱縮附件的最大缺點(diǎn)就是本身不具有彈性。不能與電纜同呼吸。故全冷縮的附件用于溫差大、受氣候環(huán)境影響大的地域使用是最佳的選擇。

　　2.3.2、絕緣

　　電纜頭的絕緣要求是應(yīng)滿足相與相之間絕緣和相對地的兩大絕緣。

　　1)相對相的絕緣是硅橡膠式、熱縮材料兩種絕緣材料,通常絕緣性能還要根據(jù)材料的單位絕緣指標(biāo)結(jié)合材料的厚度來滿足要求。全冷縮附件其性能指數(shù)為24kV/mm設(shè)計(jì)運(yùn)行厚度在應(yīng)滿足12mm厚,可以經(jīng)得起雷電沖擊和過電壓得考驗(yàn)。熱縮附件是多種復(fù)合材料混合而成，經(jīng)輻照、加工具有熱收縮功能。其單位絕緣指數(shù)為1.8-2.0kV/mm，因此設(shè)計(jì)厚度要比硅橡膠材料相對厚3-4mm單位,即：15-16mm厚才可以達(dá)到運(yùn)行要求。

　　2)相對地得絕緣是防止電荷由高電位往低電位爬得安全距離。冷縮硅橡膠材料具有良好得彈性,只要設(shè)計(jì)合理,其強(qiáng)大的回彈性既有足夠的抱緊力。無論環(huán)境發(fā)生熱脹或冷縮,冷縮附件都保證緊緊抱著電纜被抱的部位。這樣就防止水和潮氣的吸入,安全的內(nèi)爬電距離就得到很好的保證,同時(shí)全冷縮電纜頭的內(nèi)爬距離在理論上只要70mm就足夠了,處于更安全的考慮,仍然設(shè)計(jì)運(yùn)行距離為90mm。熱縮電纜頭的收縮溫度為100℃-140℃，只有在安裝時(shí)，溫度才可以滿足它的收縮條件。當(dāng)溫度低時(shí),由于電纜的熱膨脹系數(shù)與熱縮材料的膨脹系數(shù)不同,完全有可能在80℃以下的環(huán)境產(chǎn)生脫層,因此出現(xiàn)裂縫。這樣水和潮氣就會(huì)在呼吸的作用下進(jìn)入,從而破壞系統(tǒng)的絕緣。但環(huán)境的條件發(fā)生變化時(shí),由于沒有硅橡膠那樣的彈性,所以也會(huì)給安全帶來影響,這就是熱縮材料的缺點(diǎn)。

　　2.3.3、電場

　　冷縮電纜頭的電場處理時(shí)應(yīng)用幾何法,通過應(yīng)力錐改變電場分布的,是用一定的幾何形狀和精確的R角度來解決的。這種方法比較容易控制和檢驗(yàn)。在工廠就可以確保和實(shí)現(xiàn)。而熱縮電纜頭的電場處理方法是用線性參數(shù)法改變電場的分布,必須依靠兩個(gè)重要參數(shù)：a體積電阻,108-11Ω;b介電常數(shù)為25;由于其生產(chǎn)工藝復(fù)雜,受環(huán)境因素變化大，所以難以控制參數(shù)的穩(wěn)定,因此對產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定就會(huì)產(chǎn)生影響。

　　根據(jù)以上的分析,冷縮中間頭和熱縮電纜頭具有本質(zhì)的差別。但只要在正常的條件運(yùn)行都可符合安全的要求;但隨著環(huán)境的變化,冷縮電纜頭與熱縮電纜頭相比具有不可比擬的差別與優(yōu)勢;此外全冷縮電纜頭是用特制模具制成，安裝完成后的形狀十分美觀;安裝施工速度迅速;節(jié)省時(shí)間;抗污染等優(yōu)點(diǎn)。

　　2.4、全冷縮與熱縮型電力電纜附件的綜合性能對比表

　　冷縮電纜終端安裝的基本操作工藝

　　1)剝外護(hù)套：可將恒力彈簧暫時(shí)繞在外護(hù)套切斷處，以方便剝?nèi)ネ庾o(hù)套。

　　2)鋸鋼鎧：暫用恒力彈簧順鋼鎧將鋼鎧扎住，然后順鋼鎧包緊方向鋸一環(huán)形深痕，(不要鋸斷第二層鋼鎧，防止傷到電纜)，用一字螺絲刀撬起(鋼鎧邊斷開)，再用鉗子拉下并轉(zhuǎn)松鋼鎧，脫出鋼鎧帶，處理好鋸斷處的毛刺。整個(gè)過程都要順鋼鎧包緊方向，不能讓電纜上的鋼鎧松脫。

　　3)剝內(nèi)護(hù)套：關(guān)鍵點(diǎn)：防止劃傷銅屏蔽。

　　4)安裝接地線：用恒力彈簧將兩根接地線分別與電纜銅屏蔽層及鎧裝層連接。一般情況下屏蔽層與鋼鎧的兩根接地線要求絕緣隔開。

　　5)安裝冷縮3芯分支：(按電纜附件說明書的要求進(jìn)行)

　　6)套裝冷縮護(hù)套管： (按電纜附件說明書的要求進(jìn)行)

　　7)銅屏蔽層處理：在電纜芯線分叉處做好色相標(biāo)記，按電纜附件說明書，正確測量好銅屏蔽層切斷處位置，(用PVC 帶包一下，防止銅屏蔽層松開)，或在切斷處內(nèi)側(cè)用銅絲扎緊，順銅帶扎緊方向沿銅絲用刀劃一淺痕(注意不能劃破半導(dǎo)體層!)，慢慢將銅屏蔽帶撕下，最后順銅帶扎緊方向解掉銅絲。

　　8)剝外半導(dǎo)電層：在離銅帶斷口10-20mm 處(以說明書規(guī)定尺寸為準(zhǔn))為外半導(dǎo)電層斷口，斷口內(nèi)側(cè)包一圈膠帶作標(biāo)記。

　　①可剝離型外半導(dǎo)電層處理方法在預(yù)定的半導(dǎo)電層剝切處(膠帶外側(cè))，用刀劃一環(huán)痕，從環(huán)痕向未端劃兩條豎痕，間距約10mm 。然后將些條形半導(dǎo)電層從未端向環(huán)形痕方向撕下(注意，不能拉起環(huán)痕內(nèi)側(cè)的半導(dǎo)電層!)，用刀劃痕時(shí)不應(yīng)損傷絕緣層，半導(dǎo)電層斷口應(yīng)整齊。檢查主絕緣層表面有無刀痕和殘留的半導(dǎo)電材料，如有應(yīng)清理干凈。

　　(上海市供電局的方法值得推廣，采用小園挫在預(yù)定的外半導(dǎo)電層切斷處挫一個(gè)園周，這樣一來可防止刀片切傷電纜絕緣、二來外半導(dǎo)電的斷口為一個(gè)斜坡，平整光滑。)

　　②不可剝離型外半導(dǎo)電層處理方法從芯線未端開始用玻璃刮掉半導(dǎo)電層(也可用專用刀具)，在斷口處刮一斜坡，斷口要整齊，主絕緣層表面不應(yīng)留半導(dǎo)電材料，且表面應(yīng)采用砂帶打磨光滑。(35kV 電纜的外屏蔽多為不可剝離型)

　　9)清潔主絕緣層表面：用專用清潔劑擦凈主絕緣表面的污物，清潔時(shí)注意應(yīng)從絕緣端擦向外半導(dǎo)層端，一般不要反向擦，以免將半導(dǎo)電物質(zhì)帶到主絕緣層表面。

　　10)安裝冷縮電纜終端管：(內(nèi)附應(yīng)力控制管，應(yīng)力控制管是控制電纜終端電場分布的重要部件，一定要注意應(yīng)力控制管的安裝位置，要嚴(yán)格按照說明書的規(guī)定進(jìn)行)

　　11)安裝接線端子和冷縮密封管：測量好電纜固定位置和各相引線所需長度，鋸掉多余的引線。測量接線端子壓接芯線的長度，按尺寸剝?nèi)ブ鹘^緣層，壓接線端子。處理壓接處的毛刺，接線端子與主絕緣層之間用用絕緣帶包平(壓接痕也要包平)，套冷縮密封管。

　　1、高壓電纜頭的基本要求

　　電纜終端頭是將電纜與其他電氣設(shè)備連接的部件，電纜中間頭是將兩根電纜連接起來的部件，電纜終端頭與中間頭統(tǒng)稱為電纜附件。電纜附件應(yīng)與電纜本體一樣能長期安全運(yùn)行，并具有與電纜相同的使用壽命。良好的電纜附件應(yīng)具有以下性能：

　　線芯聯(lián)接好:主要是聯(lián)接電阻小而且聯(lián)接穩(wěn)定，能經(jīng)受起故障電流的沖擊;長期運(yùn)行后其接觸電阻不應(yīng)大于電纜線芯本體同長度電阻的1.2倍;應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、耐振動(dòng)、耐腐蝕性能;此外還應(yīng)體積小、成本低、便于現(xiàn)場安裝。

　　絕緣性能好:電纜附件的絕緣性能應(yīng)不低于電纜本體，所用絕緣材料的介質(zhì)損耗要低，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)對電纜附件中電場的突變能完善處理，有改變電場分布的措施。

　　2、電場分布原理

　　高壓電纜每一相線芯外均有一接地的(銅)屏蔽層，導(dǎo)電線芯與屏蔽層之間形成徑向分布的電場。也就是說，正常電纜的電場只有從(銅)導(dǎo)線沿半徑向(銅)屏蔽層的電力線，沒有芯線軸向的電場(電力線)，電場分布是均勻的。

　　在做電纜頭時(shí)，剝?nèi)チ似帘螌?，改變了電纜原有的電場分布，將產(chǎn)生對絕緣極為不利的切向電場(沿導(dǎo)線軸向的電力線)。在剝?nèi)テ帘螌有揪€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。

　　電纜最容易擊穿的屏蔽層斷口處，我們采取分散這集中的電力線(電應(yīng)力)，用介電常數(shù)為20~30，體積電阻率為108~1012Ω?cm 材料制作的電應(yīng)力控制管(簡稱應(yīng)力管)，套在屏蔽層斷口處，以分散斷口處的電場應(yīng)力(電力線)，保證電纜能可靠運(yùn)行。

　　要使電纜可靠運(yùn)行，電纜頭制作中應(yīng)力管非常重要，而應(yīng)力管是在不破壞主絕緣層的基礎(chǔ)上，才能達(dá)到分散電應(yīng)力的效果的。在電纜本體中，芯線外表面不可能是標(biāo)準(zhǔn)圓，芯線對屏蔽層的距離會(huì)不相等，根據(jù)電場原理，電場強(qiáng)度也會(huì)有大小，這對電纜絕緣也是不利的。為盡量使電纜內(nèi)部電場均勻，芯線外有一外表面圓形的半導(dǎo)體層，使主絕緣層的厚度基本相等，達(dá)到電場均勻分布的目的。

　　在主絕緣層外，銅屏蔽層內(nèi)的外半導(dǎo)體層，同樣也是消除銅屏蔽層不平，防止電場不均勻而設(shè)置的。 為盡量使電纜在屏蔽層斷口處電場應(yīng)力分散，應(yīng)力管與銅屏蔽層的接觸長度要求不小于20mm ，短了會(huì)使應(yīng)力管的接觸面不足，應(yīng)力管上的電力線會(huì)傳導(dǎo)不足(因?yàn)閼?yīng)力管長度是一定的)，長了會(huì)使電場分散區(qū)(段)減小，電場分散不足。一般在20~25mm左右。

　　在做中間接頭時(shí)，必須把主絕緣層也剝?nèi)ヒ徊糠?，芯線用銅接管壓接后，用填料包平(圓)。有二種制作方法：

　　熱縮套管: 用熱縮材料制作的主絕緣套管縮住，主絕緣套管外縮半導(dǎo)體管，再包金屬屏蔽層，最后外護(hù)套管。

　　預(yù)制式附件: 所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。為中空的圓柱體，內(nèi)孔壁是半導(dǎo)體層，半導(dǎo)體層外是主絕緣材料。

　　預(yù)制式安裝要求比熱縮的高，難度大。管式預(yù)制件的孔徑比電纜主絕緣層外徑小2~5mm。中間接頭預(yù)制管要兩頭都套在電纜的主絕緣層外，各與主絕緣層連接長度不小于10mm 。電纜主絕緣頭上不必削鉛筆頭(在電纜芯線上盡量留半導(dǎo)體層)。銅接管表面要處理光滑，包適量填料。

　　關(guān)鍵技術(shù)問題：附件的尺寸與待安裝的電纜的尺寸配合要符合規(guī)定的要求。另外也需采用硅脂潤滑界面，以便于安裝, 同時(shí)填充界面的氣隙，消除電暈。預(yù)制附件一般靠自身橡膠彈力可以具有一定密封作用，有時(shí)可采用密封膠及彈性夾具增強(qiáng)密封。預(yù)制管外面同熱縮的一樣，半導(dǎo)體層和銅屏蔽層，最外面是外護(hù)層。目前35KV 以上電壓的基本上都用預(yù)制式電纜附件。

　　3、電纜附件適用標(biāo)準(zhǔn)

　　電纜附件的標(biāo)準(zhǔn)主要有三個(gè)層次。

　　第一層次：IEC標(biāo)準(zhǔn)：

　　IEC62067《額定電壓150kV(Um=170kV)以上至500kV (Um=550kV)擠出絕緣電力電纜及其附件的電力電纜系統(tǒng)----試驗(yàn)方法和要求》;

　　IEC60840《額定電壓30kV(Um=36kV)以上至150kV (Um=170kV)擠出絕緣電力電纜及其附件試驗(yàn)方法和要求》;

　　IEC60859《額定電壓72.5kV 及以上氣體絕緣金屬封閉開關(guān)的電纜聯(lián)接裝置》;

　　IEC60502《額定電壓1kV(Um=1.2kV)以上至30kV (Um=36kV)擠出絕緣電力電纜及其附件》;

　　IEC60055《額定電壓18/30kV及以下紙絕緣金屬護(hù)套(帶有銅或鋁導(dǎo)體，但不包括壓氣和充油電纜)》第1部分" 電纜及附件試驗(yàn)" 中第七章：附件的型式試驗(yàn);

　　IEC61442《額定電壓6kV (Um=7.2kV)到30kV (Um=36kV)電力電纜附件試驗(yàn)方法》。

　　第二層次：國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 標(biāo)準(zhǔn))：

　　GB/Z18890《額定電壓220kV(Um=250kV)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其附件》;

　　GB/T11017《額定電壓110kV 交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其附件》;

　　GB5589《電纜附件試驗(yàn)方法》;

　　GB9327《電纜導(dǎo)體壓縮和機(jī)械連接接頭試驗(yàn)方法》;

　　GB14315《電線電纜導(dǎo)體用壓接型銅、鋁接線端子和連接管》;

　　GB11033《額定電壓26/35kV及以下電力電纜附件基本技術(shù)要求》已下放為JB/T8144

　　第三層次：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB標(biāo)準(zhǔn)(機(jī)械行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn));

　　JB/T8144《額定電壓26/35kV及以下電力電纜附件基本技術(shù)要求》原GB11033;

　　JB6464《額定電壓26/35kV及以下電力電纜直通型繞包式接頭》;

　　JB6465《額定電壓26/35kV及以下電力電纜戶內(nèi)型、戶外型瓷套式終端》; JB6466《額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜戶內(nèi)型、戶外型瓷套式終端》; JB6468《額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜戶內(nèi)型、戶外型繞包式終端》; JB7829《額定電壓26/35kV及以下電力電纜戶內(nèi)型、戶外型熱收縮式終端》; JB7830《額定電壓26/35kV及以下電力電纜直通型熱收縮式接頭》; JB7831《額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜戶內(nèi)型、戶外型澆注式終端》; JB7832《額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜直通型澆注式接頭》;

　　JB/T8501.1《額定電壓26/35kV及以下塑料絕緣電力電纜戶內(nèi)型、戶外型預(yù)制裝配式終端》; JB/T8503.2《額定電壓26/35kV及以下塑料絕緣電力電纜戶內(nèi)型、戶外型預(yù)制裝配式接頭》。