110kV及以上干式电缆终端制作安装新方法.doc

附件2：河北省电力公司职工技术创新成果申报表申报单位：邯郸供电公司成果名称110kV及以上干式电缆终端制作安装新方法发明团队名称 成果主创人（限报5个）刘靖峰、许军、王文海、吴浩、（增加一名基建部人员）独创性干式电缆终端从技术和工艺流程上具备先制作试验后安装固定条件。在现场实施过程中，因为电缆铝护套相对于电缆主绝缘存在相对位移，多次造成电缆尾管脱落或电缆应力锥跑偏。应力锥位置跑偏，半导电层打断处应力集中，缆头在试验时会击穿。尾管脱落，缆头内出现气隙，局部放电增大，长期运行时缆头会发热甚至爆炸。本项成果通过规范上塔段电缆施工管理，制作缆头上塔专用吊装工具，改进电缆尾管与电缆铝护套之间的结合结构，引入冗余配合尺寸，消除了电缆尾管脱落和电缆应力锥跑偏现象，从而实现了干式电缆终端地面制作试验，带来巨大安全效益和经济效益的同时，也大幅缩短了电网停电时间，社会效益突出。技术和工艺水平该项成果的关键技术是控制和消除干式缆头尾管处电缆铝护套与电缆主绝缘之间因拉伸、扭转、弯曲变形而产生的相对位移。强调将上塔段电缆顺直后开始缆头制作，减小上塔段电缆铝护套和主绝缘在吊装过程中因弯曲和扭转变形而产生的相对位移。制作专用吊装支架，实施刚性固定，减小缆头吊装过程中电缆尾管处电缆铝护套与电缆主绝缘之间因拉伸而产生的相对位移。最后通过在电缆尾管与电缆铝护套结合处增加冗余配合尺寸，改变封铅顺序，消除残余位移带来的不良影响。应用效果该项成果自2011年11月起，先后在夏西-常热电缆T接工程、邯郸西环立交桥电缆切改工程、邯郸南环立交桥切改工程中应用，共计完成54个110kV干式缆头制作安装，缆头尾管无脱落，缆头应力锥无跑偏。平均每条电缆减少线路停电时间9天。该项成果技术成熟、应用稳定、现场操作方便，现已在邯郸供电公司全面推广应用。推广前景该项成果适用于110kV及以上干式电缆终端制作安装，可在省公司、国网公司全面推广应用。曾获奖励邯郸供电公司2012上半年度职工技术创新一等奖申报成果分类生产（ ）基建（）营销（ ）农电（ ）培训（ ）财务（ ）科信（ ）其他（ ）发明成果真实性以及同意在公司系统内无偿推广承诺 发明人是否同意：同意所在单位初审意见 单位排序110kV及以上干式电缆终端制作安装新方法一、提出背景1、背景及技术现状干式电缆终端（110kV及以上）广泛应用于施工现场，为电缆先在地面完成终端制作试验然后吊装上塔固定奠定了技术基础。由于电缆铝护套与电缆主绝缘之间不是紧密结构，电缆在吊装过程中，铝护套因为弯曲、扭转、拉伸变形相对主绝缘会发生上下位移，带动电缆尾管与电缆锥体发生相对位移造成电缆尾管脱落或应力锥跑偏。经过咨询，多家施工单位和多家缆头厂商证实这种问题普遍存在应力锥体电缆尾管50mm电缆尾管下移应力锥与电缆尾管脱离图1 电缆尾管下移 图2尾管与应力锥体脱离接线端子复合护套接地端子铝护套外护套主绝缘线芯应力锥半导电层铅封电缆尾管图3 干式电缆终端结构简图应力锥与半导电层打断处出现配合误差图4 正常情况下应力锥位置 图5应力锥位置跑偏缆头内部出现气隙图6 电缆尾管下移现场施工作业时，当电缆铝护套相对于电缆主绝缘向缆头方向（左）发生位移时，铝护套通过铅封带动电缆尾管推动电缆复合护套和电缆应力锥向接线端子方向位移（见图5），其结果是应力锥位置跑偏，半导电层打断处应力集中，缆头在试验时会击穿。当电缆铝护套相对于电缆主绝缘向缆头反方向（右）发生位移时，铝护套通过铅封带动电缆尾管向背离缆头方向位移（见图6），缆头内尾管处出现气隙，局部放电增大，长期运行时缆头会发热甚至爆炸。由此可见，如果缆头内电缆尾管与电缆锥体之间的相对位移问题解决不了，那么干式缆头就不能在地面完成安装试验，只得先将电缆上塔固定，后进行缆头制作试验。这样做，将有以下弊病：1、缆头制作试验需搭设脚手架，风险大、费用高。2、缆头制作试验在高空进行，安全风险大，工作效率低。3、搭拆脚手架期间，缆头制作试验期间，运行线路需停电，电网安全运行风险大。2、采取的改进措施该项成果的关键技术是控制和消除干式缆头尾管处电缆铝护套与电缆主绝缘之间因拉伸、扭转、弯曲变形而产生的相对位移。为了实现这一目的，我们采取了三项改进措施。2.1加强施工管理，将上塔段电缆顺直后开始缆头制作。其目的是减小上塔段电缆铝护套和主绝缘在吊装过程中因弯曲和扭转变形而产生的相对位移。2.2制作专用吊装支架，在缆头尾管下方500mm处实施刚性固定。其目的是，通过刚性固定减小缆头吊装过程中电缆尾管处电缆铝护套与电缆主绝缘之间因拉伸而产生的相对位移。2.3缆头尾管与铝护套结合部位增加冗余配合尺寸，改进缆头制作工艺流程。其目的是，通过增设的冗余配合尺寸和改进后的封铅顺序，使得铝护套与电缆主绝缘之间残余的少量位移在电缆尾管内部被吸纳，避免了铝护套带动电缆尾管同步位移引发的应力锥跑偏或电缆尾管脱落现象。3、解决的实际问题实现了干式缆头的地面制作试验，施工安全风险显著降低，电网停电时间明显缩短，经济及社会效益显著。二、技术内容1、研发路线经过分析，电缆铝护套与电缆主绝缘之间的相对位移是造成干式缆头无法在地面制作试验的根本原因。因此，我们的研发路线始终围绕着“消除这种位移、减小这种位移或者排除这种位移造成的影响”这一中心主旨。通过多次理论分析和现场试验，最终确定了三条改进措施，通过三条措施的现场实施，达到了控制和消除“位移”影响的既定目标。2、主要创新2.1强化施工管理，将电缆余度弯提前策划并归置完毕，再将上塔段电缆顺直后开始缆头制作试验工作。目的就是减少吊装上塔段电缆的弯曲释放变形、扭转变形。根据现场统计，实施该项创新措施后，吊装段长度为30米的电缆，外护套与主绝缘之间的位移由原来的50mm，减少至25mm。2.2制作电缆吊装上塔专用工具，利用专用支架在电缆终端尾管下方500mm处进行两处刚性固定。刚性固定点刚性固定点主绝缘半导电屏蔽层铝护套线芯半导电屏蔽层半导电阻水层固定夹具的夹紧力线芯图7 电缆刚性固定原理简图通过紧固固定夹具，使得铝护套径向受压变形，挤压与主绝缘之间的阻水层填料，从而增大铝护套与电缆主绝缘之间的静摩擦力，减少它们之间的相对位移。现场实施时，线芯截面400-800平方毫米的电缆铝护套受压变形量掌握在4mm。电缆吊装上塔过程中，铝护套、主绝缘的拉伸及扭转变形的绝大部分由刚性固定点以下的电缆段进行吸收。该创新项措施与第一项创新措施同步实施后，铝护套与主绝缘之间的位移降至8mm。2.3缆头尾管与铝护套结合部位增加冗余配合尺寸，改进缆头制作工艺流程。没有预留配合尺寸 图8改进前尾管与铝护套连接图 图9改进后尾管与铝护套连接图缆头制作工艺改进前，铝护套插入到电缆尾管顶端（见图8），改进后铝护套插入到电缆尾管时距顶端预留10mm配合尺寸（见图9）。缆头吊装上塔前，先焊开铝护套与电缆尾管之间的封铅，使得铝护套在电缆尾管内能够自由伸缩（由于采取了前述两项措施，铝护套自由伸缩量不会超过8mm），不会带动电缆尾管下移或推动电缆尾管上移，待电缆头在塔上固定完毕后再重新封铅。3、安全控制措施为防止刚性固定时铝护套过度变形强压电缆主绝缘，我们对多个厂家生产的截面为400-800平方毫米的电缆进行了截面解剖，统计发现铝护套和电缆主绝缘之间的半导电阻水层厚度平均在3毫米左右，而且阻水层材料为稀松结构，具备一定的压缩性。通过多次试验，我们发现将电缆铝护套挤压变形控制在4mm(每一侧变形2mm)左右，不会损伤电缆主绝缘，且能起到较好的增大电缆主绝缘与电缆铝护套之间静摩擦力的作用。4、专用吊装工具材料选择及结构尺寸由于大多干式电缆终端的高度在1800-2000毫米左右，我们的电缆终端上塔吊装专用工具设计长度为2500毫米。专用吊装工具采用10号槽钢现场加工而成，总体外形为 结构。外观和结构尺寸见图10和图11。图10 专用工具实物外观图图11 专用工具结构尺寸图三、应用效果1、适用范围及使用方法110kV及以上干式电缆终端制作安装新方法适用于110kV及以上干式电缆终端的制作安装，可以实现干式电缆终端在地面制作试验，然后吊装到高处铁塔上安装固定，能够大幅降低作业风险，提升作业效率，缩短电网停电时间。该项成果是一种方法性成果，重点措施有三条，前已述及，依照措施要求执行即可达到预期效果。在进行电缆刚性固定时，截面为400平方毫米的电缆外径约为92毫米，使用400平方毫米电缆固定夹具时（成型产品），夹具内上下两侧垫两片厚度为5毫米的橡胶垫（成型产品），将夹具紧合后，电缆铝护套的变形量恰好为4毫米。在进行电缆刚性固定时，截面为800平方毫米的电缆外径约为100毫米，使用800平方毫米的电缆固定夹具时（成型产品），夹具内上下两侧垫两片厚度为8毫米的橡胶垫（成型产品），将夹具紧合后，电缆铝护套的变形量恰好为4毫米。在进行电缆吊装上塔作业时，依照图10将电缆终端固定在专用吊装工具上，然后将绳套穿入吊装工具的吊环内，利用吊车缓缓起吊即可。2、成果应用效果2.1、110kV及以上干式电缆终端的安装试验工作，由高空转到地面，工作效率显著提高，安全风险显著降低。序号项目名称项目比较项目效益创新前创新后1搭拆脚手架4人、4天完成搭拆工作，缆头制作试验时脚手架使用5天，每座35米高脚手架人工、运输及材料成本合0.8万元，每条电缆花费1.6万元。无该项费用。1.6万元2缆头制作6个人、4天完成一组缆头制作，人工成本约0.48万元，每条电缆人工成本0.96万元。4个人、2天完成一组缆头制作，每条电缆人工成本0.32万元。0.64万元3缆头试验10人、1天完成一条电缆试验，人工成本0.2万元。6人、1天完成一条电缆试验，人工成本0.12万元。0.08万元3安全风险50人次，共计450小时进行高处作业。无该项风险。安全效益显著2.2、线路改电缆入地的停电时间明显缩短，电网安全运行更有保证。序号项目名称项目比较项目效益创新前创新后1停电时间电缆上塔固定2天，搭拆脚手架4天，缆头制作试验5天，缆头与架空线接引1天，停电共计12天。电缆上塔固定2天，缆头与架空线接引1天，停电共计3天。停电时间缩短至原来的1/4。3、推广应用情况该项成果自2011年11月起，先后在夏西-常热电缆T接工程、邯郸西环立交桥电缆切改工程、邯郸南环立交桥切改工程中应用，共计完成54个110kV干式缆头制作安装，缆头尾管无脱落，缆头应力锥无跑偏。该项成果技术成熟、应用稳定、现场操作方便，现已在邯郸供电公司全面推广应用。4、成果的成本构成该项成果的电缆固定夹具是平时固定电缆的成型夹具，无需单独定制采购。吊装工具采用10号槽钢现场加工而成，材料及加工费用约300元。完善电缆终端制作安装流程后，需多增加一次熔铅和封铅工作，人工及材料成本约200元。四、推广前景1、安全及经济效益根据测定，应用该项成果后，每条电缆可节约