高压分割导体交联电缆生产过程中实用技术.doc

高压分割导体交联电缆生产过程中实用技术挂接式快速接头曾江平（广州岭南电缆有限公司，广州市番禺区511442）【摘 要】针对高压交联电力电缆的使用范围的扩大化，成为了城市电网中的主力，并向大长度、大截面的电缆导体发展，原用于生产过程中的接头方法存在了局限性，对其进行了技术性改进。【关键词】高压交联电缆；分割导体；连续生产；挂接式；快速接头。【正 文】绝缘就是将绝缘材料按其耐受电压程度的要求，以不同的厚度包复在导体外面而成，起着使带电体与其他部分隔绝的作用。电缆通电以后，导体要发热，因此，比较理想的绝缘材料应有良好的绝缘性能和良好的热导电性能，聚氯乙烯绝缘是热塑性材料，机械性能在很大程度上取决于聚合物的结晶体。在电和热的作用下，尤其电缆在过电流或短路故障时，温度可能升高使内部产生软化变形，导致绝缘性能降低，其后绝缘损坏，而交联聚乙烯绝缘是利用化学方法或物理方法，使电缆绝缘聚乙烯分子由线性分子结构转变为主体网状分子结构，即热塑性的聚乙烯转变为热固性的交联聚乙烯，从而大大提高它的耐热性和机械性能，减少了它的收缩性，使其受热以后不再熔化，并保持了优良的电气性能。因此，交联聚乙烯绝缘在耐热、机械性能方面具有良好优越性，成为目前理想的绝缘材料。交联聚乙烯绝缘电缆显著改善了聚氯乙烯绝缘电缆的性能。聚氯乙烯绝缘电缆长期工作温度只有70，而交联聚乙烯绝缘电缆的长期允许工作温度可达90。在130温度下以保持弹性状态，相对同等截面的聚氯乙烯绝缘电缆，它的截流量可提高约25%。因此，在实际应用中，可用截面低一档的交联聚乙烯绝缘电缆来取代聚氯乙烯绝缘电缆。交联聚乙烯绝缘比重为0.92g/cm3。而聚氯乙烯绝缘比重为1.35g/cm3。由于XLPE绝缘综合性能比PVC绝缘强，按国家标准（GB/T12706-2002）允许交联聚乙烯绝缘的厚度要比聚氯乙烯绝缘的厚度要薄。这就使得交联聚乙烯绝缘电缆比聚氯乙烯绝缘电缆重量轻，直径要小，总体直径小了后又让电缆在敷设时有一个较小的弯曲半径，让它比其他同类电缆有较为简单的终端处理。由于XLPE电缆不含油，所以在敷设XLPE电缆时几乎不用考虑路线，也不存在由于淌油而无法敷设的情况。正由于交联聚乙烯绝缘电缆具有PVC绝缘电缆无法比拟的优点。它的结构简单、重量轻、耐热好、负载能力强、不熔化、耐化学腐蚀，机械强度高，安装敷设方便，附件接头简单等优异特性，得到广泛使用，越来越来被用户广泛地认同。使得交联聚乙烯绝缘电力电缆在随着城农电网改造不断深入过程中，成为了城市电网中的主力，并向大长度、大截面的电缆导体发展。由于导体的直流电阻是考核电缆电性能的一个重要参数。但是对于交流传输的大截面电缆，由于集肤效应的存在，导体中的电流密度并不是均匀分布，而是沿电缆导体径向自表面到中心逐渐减小，因而等同的有效电阻就要大于其直流电阻，这就是交流电阻，交流电阻是电力线路中导体产生损耗而发热的有效电阻。随着国民经济的发展，电力传输容量也在不断地增加，电缆的电压等级越来越高，导体的截面积也是越来越大。但由于集肤效应引起的交流电阻增大问题，人们不得不将大截面导体以不同的方式进行分割来减少交流电阻的增加。电力电缆行业内常把交联聚乙烯绝缘电力电缆铜芯导体做成五分割导体，包括五个大小和截面形状均相同的铜芯股块，由该五个铜芯股块按一定方向扭合成缆，所述的大截面铜芯五分割导体还包括设置在该铜芯股块之间、将各股块隔离开来的绝缘皱纹纸，以及包裹在该铜芯股块外围的半导电尼龙带。通过将大截面铜芯导线化整为零，将原来的铜芯截面均匀分割成五个相互隔离的股块，从而将“集肤效应”和“临近效应”的不利影响降到最低限度，大大提高了导线的传输容量。以本公司为例：在2005年10月以前，主要的110kV以上电压等级中交联聚乙烯绝缘电力电缆导体截面积在800mm2（含）以下的占生产公里数的98%。在此之后交联聚乙烯绝缘电力电缆导体截面积在1000mm2以上的生产公里数所占生产比例在逐步增加达到现在的50%以上。由于在大截面电缆导体的线芯排列结构形式在GB/T11017-2002和GB/Z 18890-2002的要求下，以800mm2作为分水岭：800mm2以下的电缆导体采用常规紧压绞合排列结构形式；800mm2及以上的电缆导体采用五分割导体成缆绞合排列的结构形式。这样就给交联聚乙烯绝缘电力电缆线芯的生产过程带来了新的难题，这个难题在小批量多规格的生产中不太明显，但是在相同规格大批量的连续生产过程的中间接头就突出了，主要表现如下：如采用圆形紧压绞合导体的直接对焊形式时，虽然五分割导体成缆绞合体的整体截面外形也是近似圆形，用原有的焊接同类模具也能夹持住，但是由于五分割导体成缆节距太大，切断后铜芯股块在断面容易产生相对滑动，使切口不平整，在两接头对接时易错位；同时焊接头切断面的中央有一约35的孔及外轮廓有五瓣梅花状的波谷，在焊接过程中，焊接电流所形成熔池内的铜液在重力作用下会从此间隙中流失，易形成虚焊，致拉力不够从而在生产的牵引过程中造成坠线事故；在连续性的生产过程中，焊接的时间是有限的，如发现有虚焊时，如再重新处理中间接头就会容易引起生产线的停车，而高电压大截面交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造成本比较高，在电力电缆行业内此类产品多为定长，也不允许企业在生产过程中过多地留定长余量。正规企业在100kV以上电压等级生产过程中一般只在中间留一定的电气检验的试验余量，这就在企业压缩生产成本的前提下，多次焊接就显得不太符合企业的发展和要求了。为了增加中间接头的一次成功率及生产线运行过程中的安全性、可靠性，还主要是采用液压机压接接头的方式。公司原用的液压机压接接头杆的方式有两种：直接式压接管和铰接式压接管。（见图示1）但在分割导体的生产操作实际工作情况下也不太适应了，分割导体的总体直径都比较粗，操作时不方便导体的插入和两杆对接。这就要求技术人员对新的情况分析找出对策来改进。为此，结合工艺要求及实际生产经验在设计过程中充分考虑接头操作人员的方便及经济实用性，设计出挂接式快速接头（见图示2）图示2 图示1 操作过程1、 准备好对应线径的压接管式扣节挂，内六角螺钉，六角板手，斜口钳，压接机等工具材料。 2、 把分割股块分段扎紧，保证除接头区外的正常线径部位不散头。 后解开最外端的扎紧，使五股分散把各股块的最外层用斜口钳按绞合节距，阶梯剪去。3、 再把已剪去外层的股块合股，用虎钳重新分段扎紧使之合股后又近似于一个整体圆。4、 在两扎紧间用电锯切断，使断面平整，套入压接管后在管内合股后中心空隙填入足够长度合适的铜杆（可以从拉丝机穿模过程中得到）5、 把压接管分两段用压接机压实，上内六角螺钉并用六角板手板紧。只要在每盘导体的头尾两端做好压接套管后，当前一盘导体放线完毕，就用挂式扣节相连就可以投入生产线中了，连接时所花的时间不足一分钟，实现了大截面导体方便、安全、快捷的连接方式。当然，挂式扣接体所用的材料选择也是关键，也是根据实际情况来综合考虑的。我们采用了压管为Q235钢，扣件为45调质钢，内六角螺钉为8.8级的，压接机为100t，压口压缩量大于17%。经过拉力试验在平稳静态下的最大拉力达5600kg比生产线的最大平衡张力4000kg还高出1600kg，此挂式接头总成本不到40元（注：含材料费2009年价格，挂接体与内六角螺钉可重复多次使用）以1200mm2为例，采用此类接头只要剥去最外层的部分单丝约共500mm长，而采用焊接时每次会造成1200mm长的分割导体遭锯断，而成为工艺废料。采用新的挂式连接杆在此单项中就可以减少约700mm长的半成品成为工艺废料，这仅仅的700mm在经过多工序加工厂后仅加工费就可以节约至少270元，这还是以焊接一次成功率来计算