电缆头制作知识介绍.doc

电缆附件基本知识介绍电缆附件-是电缆线路里各种电缆接头和终端头的统称。中间接头-是指电缆与电缆相互连接的装置，起着使电路畅通，保证相间或相地绝缘，密封和机械保护作用。终端头是装配到电缆线路的末端，用以保证与电网或其它用电设备的电气连接，并且提供作为电缆导电线芯绝缘引出的一种装置。 交联电力电缆结构及各部分作用由里向外为:导体,内半导,XLPE绝缘, 外半导层加铜屏蔽,填充物,防水内护层,钢带或钢丝铠装,电缆外护套.1 导体线芯：铜芯或铝芯，传导电流。2 内半导层：体积电阻率100.cm，均匀线芯电场。3 绝缘层：绝缘体材料。4 外半导层：均匀铜屏蔽电场。5 铜屏蔽层：阻止外界杂波干扰；阻止线芯杂波外传（常态下容性电流；事故时短路电流）。6 填充物：使电缆归圆，便于工艺成型。7 内护套：提供防护，并有防水功能。8 钢铠：保护电缆，免受外机械力破坏。9 外护套：保护钢铠，免受腐蚀。 中低压电缆附件产品主要种类 中低压电缆附件目前使用得比较多的产品种类主要有热收缩附件、预制式附件、冷缩式附件。它们分别有以下特点：（1）热收缩附件 所用材料一般为以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯（EVA）及乙丙橡胶等多种材料组分的共混物组成。该类产品主要采用应力管处理电力集中问题。亦即采用参数控制法缓解电场应力集中。 主要优点是轻便、安装容易、性能尚好。价格便宜。 应力管是一种体积电阻率适中（1010-1012cm），介电常数较大（20-25）的特殊电性参数的热收缩管，利用电气参数强迫电缆绝缘屏蔽断口处的应力疏散成沿应力管较均匀的分布。这一技术只能用于35kV及以下电缆附件中。因为电压等级高时应力管将发热而不能可靠工作。 其使用中关键技术问题是：要保证应力管的电性参数必须达到上述标准规定值方能可靠工作。另外要注意用硅脂填充电缆绝缘半导电层断口出的气隙以排除气体，达到减小局部放电的目的。交联电缆因内应力处理不良时在运行中会发生较大收缩，因而在安装附件时注意应力管与绝缘屏蔽搭盖不少于20mm，以防收缩时应力管与绝缘屏蔽脱离。热收缩附件因弹性较小，运行中热胀冷缩时可能使界面产生气隙，因此密封技术很重要，以防止潮气浸入。（2）预制式附件 所有材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。 主要采用几何结构法即应力锥来处理应力集中问题。其主要优点是材料性能优良，安装更简便于工作快捷，无需加热即可安装，弹性好，使得界面性能得到较大改善。是近年来中低压以及高压电缆采用的主要形式。 存在的不足在于电缆的绝缘层外径尺寸要求高，通常的过盈量在2-5mm(即电缆绝缘外径要大于电缆附件的内孔直径2-5mm),过盈量过小,电缆附件将出现故障;过盈量过大,电缆附件安装非常困难.特别在中间接头上问题突出,安装既不方便,又常常成为故障点， 此外价格较贵. 其使用中关键技术问题是:附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求.另外也需采用硅脂润滑界面,以便于安装,同时填充界面的气隙. 预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用,有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封.(3)冷缩式附件 所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。 冷缩式附件一般采用几何结构法与参数控制法来处理电应力集中问题。几何结构法即采用应力锥缓解电场集中分布的方式要优于参数控制法的产品。 与预制式附件一样，材料性能优良、无需加热即可安装、弹性好，使界面性能得到较大改善，与预制式附件相比，它的优势在如安装更为方便，只需在正确位置上抽出电缆附件内衬芯管即可安装完工。所使用的材料从机械强度上说比预制式附件更好，对电缆的绝缘层外径尺寸要求也不是很高，只要电缆附件的内径小于电缆绝缘外径2mm就完全能够满足要求。因此冷缩式附件已成为中低压以及高压电缆采用的主要形式。其最大特点是安装工艺更方便快捷，安装到位后，其工作性能与预制式附件一样。价格与预制式附件相当，比热缩附件略高，是性价比最合理的产品。 其使用中关键技术问题与预制式附件相同。另外，冷缩式附件产品从扩张状况还可分为工厂扩张式和现场扩张式两种，一般35kV及以下电压等级的冷缩式附件多采用工厂扩张式，其有效安装期在6个月内，最长安装期限不得超过两年，否则电缆附件的使用寿命将受到影响。66kV及以上电压等级的冷缩式附件则多为现场扩张式，安装期限不受限制，但需采用专用工具进行安装，专用工具一般附件制造厂均能提供，安装十分方便，安装质量可靠。高压电缆头制作技术及相关问答A、热缩材料结构与工艺过程1、热收缩材料：有功能性的高分子材料，具有加热收缩的工艺特点。1) 基本原理：线性的高分子经过高能射线处理后变成交联结构的网状高分子，材料经过高温拉伸达到设计所需要的形变，在该形变下冷却，并保持该形变，在使用时经过加温处理，材料温度达到结晶熔点后，形变即刻恢复到原来状态，这种现象叫形状记忆效应。2) 网状结构：材料很有弹性，能拉伸，有很大强伸力。2、热缩制品的工艺过程：混料挤出交联加热扩张成品加热收缩B、电缆附件中应力管和应力疏散胶主要用于缓和分散电应力的作用，能否介绍一下应力管和应力疏散胶的材质构成，应力管和应力疏散是否含有半导体成分？答：应力管和应力疏散胶的材质构成是由多种高分子材料共混或共聚而成，一般基材是极性高分子，再加入高介电常数的填料等等。应力管和应力疏散胶中是否含有半导体成分这就要看生产厂家的材料配方了，有可能有，也有可能没有。C、在制作10KV电缆头（端头和接头）时，为什么在电缆端部将主绝缘层削“铅笔头”形状？不削会有什么害处？ 答：在制作终端头时，可以不削铅笔头。但是，如电缆绝缘端部与接线金具之间需包绕密封带时，为保证密封效果，通常将绝缘端部倒角，以保证密封胶带与绝缘能很好的粘合。 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、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,即制造成反应力锥,同时必须将锥面用砂纸抛光,因为锥面的长度远大于绝缘部直角边的长度,故而沿着锥面的切向场强远小于绝缘直角边的切面场强,沿锥面击穿的可能性大大降低,从而提高了接头的性能.D、高压电力电缆的铜屏蔽和钢铠一般都需要接地，两端接地和一端接地有什么区别？制作电缆终端头时，钢铠和铜屏蔽层能否焊接在一块？制作电缆中间头时，钢铠和铜屏蔽层能否焊接在一块？ 答：高压电缆多为单芯电缆，单芯电缆在通电运行时，在屏蔽层会造成感应电压，如果两端的屏蔽同时接地，在屏蔽曾与大地之间形成回路，会产生感应电流，这样电缆屏蔽会发热，损耗大量电能，影响电路的正常运行，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差互联等方式。 在制作电缆时将钢铠和铜屏蔽层分开焊接接地，是为了便于检测电缆内护层的好坏，在检测护层时，钢铠与铜屏蔽间通上电压，如果能承受一定的电压就证明内互层是完好无损。如果贵单位没有这方面的要求，用不着检验电缆内互层，也可以将钢铠和铜屏蔽连在一起接地。（我们提倡分开引出后接地。）E、从交联聚乙烯电缆的结构中可以看出，在电缆主绝缘层外面有一层外半导体和铜屏蔽，如果电缆中这层外半导体层和铜屏蔽不存在，那么三芯电缆中芯与芯之间会不会发生绝缘击穿？ 在三芯电缆终端头必然有一小段电缆的外半导体和铜屏蔽层被剥除，那么该小段电缆是不是薄弱环节？剥除较长外半导体和铜屏蔽层有什么坏处？ 答：在电缆结构上所谓的“屏蔽”实质上是一种改变电场分布的措施。电缆导体由多根导线胶合而成，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，在导体表面加一层半导电材料的屏蔽，它与被屏蔽的导体等电位并与绝缘层良好接触，从而避免在绝缘层与导体之间发生发生局部放电，这一层屏蔽为内层屏蔽；同样在绝缘层表面和互套接触处也可能存在间隙，是引起局部放电的因素，故在绝缘层表面加一层半导材料的屏蔽层，它与屏蔽的绝缘层有良好接触，与金属互套等电位,从而避免在绝缘层与互套之间发生局部放电，这一层屏蔽为外屏蔽层，没有金属互套的挤包绝缘电缆，除半导电屏蔽层外，还要增加用铜带或铝丝绕包的金属屏蔽层，这个金属屏蔽层的作用，在正常运行时通过电容电流；当系统发生短路时，做为短路电流的通道，同时也起到屏蔽电场的作用。可见，如果电缆中这层外半导体层和铜屏蔽不存在，馓心电缆中芯与芯之间发生绝缘击穿的可能性非常大。制作电缆终端或接头时剥除一小段外半导体层和铜屏蔽层的目的是用来保证高压对地的爬电距离的，这个屏蔽断口处应力十分集中，是薄弱环节！必须采取适当的措施进行应力处理。（用应力锥或应力管等）。剥除屏蔽层的长度是以保证爬电距离、增强绝缘表面抗爬电能力为依据。屏蔽层剥切过长，将增加施工难度、增加电缆附件的成本，完全没有必要。F、电缆附件安装对环境的要求及安装重点是什么？施工电缆头时，要确保电缆没有潮气或粉尘进入，所以施工时应避免大风沙、雨、雾天。在安装过程中，剥切电缆的每道工序都必须保证不损伤内层需要保留的部分，尤其注意不要伤及电缆本体和主绝缘，在安装过程中重点确保主绝缘表面光滑无伤痕、无半导电颗粒，防止发生因应力集中或局部放电而侵蚀、击穿绝缘。G、（知识题）为什么高压单芯交联聚乙烯绝缘电力电缆要采用特殊的接地方式？ 电力安全规程规定：35kV及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式，这是因为这些电缆大多数是三芯电缆，在正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链，这样，在铝包或金属屏蔽层两端就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铝包或金属屏蔽层。但是当电压超过35kV时，大多数采用单芯电缆，单芯电缆的线芯与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组。当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链铝包或金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压。 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，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，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。 此时，如果仍将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地，则铝包或金属屏蔽层将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的50%95%，形成损耗，使铝包或金属屏蔽层发热，这不仅浪费了大量电能，而且降低了电缆的载流量，并加速了电缆绝缘老化，因此单芯电缆不应两端接地。个别情况（如短电缆或轻载运行时）方可将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地。 然而，当铝包或金属屏蔽层有一端不接地后，接着带来了下列问题：当雷电流或过电压波沿线芯流动时，电缆铝包或金属屏蔽层不接地端会出现很高的冲击电压；在系统发生短路时，短路电流流经线芯时，电缆铝包或金属屏蔽层不接地端也会出现较高的工频感应电压，在电缆外护层绝缘不能承受这种过电压的作用而损坏时，将导致出现多点接地，形成环流。因此，在采用一端互联接地时，必须采取措施限制护层上的过电压，安装时应根据线路的不同情况，按照经济合理的原则在铝包或金属屏蔽层的一定位置采用特殊的连接和接地方式，并同时装设护层保护器，以防止电缆护层绝缘被击穿。 据此，高压电缆线路安装时，应该按照GB50217-1994电力工程电缆设计规程的要求，单芯电缆线路的金属护套只有一点接地时，金属护套任一点的感应电压不应超过50-100V未采取不能任意接触金属护套的安全措施时不大于50V；如采取了有效措施时，不得大于100V,并应对地绝缘。如果大于此规定电压时，应采取金属护套分段绝缘或绝缘后连接成交叉互联的接线。为了减小单芯电缆线路对邻近辅助电缆及通信电缆的感应电压，应尽量采用交叉互联接线。对于电缆长度不长的情况下，可采用单点接地的方式。为保护电缆护层绝缘，在不接地的一端应加装护层保护器。由此可见，高压电缆线路的接地方式有下列几种：1、护层一端直接接地，另一端通过护去保护接地可采用方式；2、护层中点直接接地，两端屏蔽通过护层保护接地常用方式；3、护层交叉互联常用方式；4、电缆换位，金属护套交叉互联效果最好的接地方式；5、护套两端接地不常用，仅适用于极短电缆和小负载电缆线路。H、（知识题）挤包电缆终端电应力控制有哪些方法？ 电应力控制是中高压电缆附件设计中的极为重要的部分。电应力控制是对电缆附件内部的电场分布和电场强度实行控制，也就是采取适当的措施，使得电场分布和电场强度处于最佳状态，从而提高电缆附件运行的可行性和使用寿命。 对于电缆终端而言，电场畸变最为严重，影响终端运行可行性最大的是电缆外屏蔽切断处，而电缆中间接头电场畸变的影响，除了电缆外屏蔽切断处，还有电缆末端绝缘切断处。为了改善电缆绝缘屏蔽层切断处的电应力分布，一般采用 a、几何形状法采用应力锥缓解电场应力集中 b、参数控制法b1.采用高介电常数材料缓解电场应力集中 b2.采用非线性电阻材料缓解电场应力集中 c、综合控制法采用电容锥缓解电场应力集中1.1应力锥：应力锥设计是常见的方法，从电气的角度上来看也是最可靠的最有效的方法。应力锥通过将绝缘屏蔽层的电场分布，降低了电晕产生的可能性，减少了绝缘的破坏，保证了电缆的运行寿命。 采用应力锥设计的电缆附件有绕包式终端、预制式终端、冷缩式终端。1.2高介电常数材料：1.2.1采用应力控制层上世纪末国外开发了适用于中压电缆附件的所谓应力控制法。限原理是采用合适的电气参数的材料复合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。 应用应力控制层的方法是建立在分析影响电位分布的各个因素的基础上的。电缆绝缘本身有体积电阻（Rv）和体积电容（Cv），绝缘表面有表面电阻（Rs）和表面电容（Cs），这些都是分布参数。要使屏蔽末端电位分布趋于均匀，就得改变这些参数，由于电缆末端屏蔽切断后必须留有一段绝缘，而这段绝缘的 体积电阻（Rv）和体积电容（Cv）无法改变，只能改变表面电阻（Rs）和表面电容（Cs）。如果使电缆末端绝缘表面电阻（Rs）减小，则电位也随之降低，这样做是有效果的，但因表面电阻（Rs）减小将使表面电流增加，导致电缆绝缘表面发热，这是不利的。另一方法是增大屏蔽末端绝缘表面电容（Cs），从而降低这部分的容抗，也能使电位降下来，容抗减小会使表面电容电流增加，但不会导致发热，由于电容正比于材料的介电常数，也就是说要想增大表面电容，可以在电缆屏蔽末端绝缘表面附加一层高介电常数的材料。目前应力控制材料的产品已有热缩应力管、冷缩应力管、应力控制带等等，一般这些应力控制材料的介电常数都大于20，体积电阻率为108-1012.cm。应力控制材料的应用，要兼顾应力控制和体积电阻两项技术要求。虽然在理论上介电常数是越高越好，但是介电常数过大引起的电容电流也会产生热量，促使应力控制材料老化。同时应力控制材料作为一种高分子多相结构复合材料，在材料本身配合上，介电常数与体积电阻率是一对矛盾，介电常数做得越高，体积电阻率相应就会降低，并且材料电气参数的稳定性也常常受到各种因素的影响，在长时间电场中运行，温度、外部环境变化都将使应力控制材料老化，老化后的应力控制材料的体积电阻率会发生很大的变化，体积电阻率变大，应力控制材料成了绝缘材料，起不到改善电场的作用，体积电阻率变小，应力控制材料成了导电材料，使电缆出现故障。这就是应用应力控制材料改善电场的热缩式电缆附件为什么只能用于中压电力电缆线路和热缩式电缆附件经常出现故障的原因所在，同样采用冷缩应力管和应力控制带的电缆附件也有类似问题。1.2.2采用非线性电阻材料非线性电阻材料（FSD）也是近期发展起来的一