电力电缆讲座第三讲电缆终端和接头安装

1、.：.；电力电缆讲座第三讲电缆终端和接头安装上海电缆输配电公司史传卿中图分类号: TM 247, TM 72614文献标识码B文章编号: 100626357 (2001) 051电缆终端和接头的类型电缆终端和接头统称为电缆附件, 它们是电缆线路必不可少的组成部分。一项电缆工程敷设完成后, 还必需将全部接头与终端都安装终了, 才干构成一条可供传输电力的电缆线路。111电缆终端电缆终端是安装在电缆线路末端, 具有一定绝缘和密封性能, 用以将电缆与电网或其它电气设备相衔接的电缆附件。按运用场所不同, 电缆终端可分为以下类型:(1) 户内终端。用于不受阳光直射和淋雨的室内环境。(2) 户外终端。用于受

2、阳光直射和风吹雨打的室外环境。高压电缆户外瓷套管式终端又称为敞开式终端, 为了减少附件种类, 这种方式终端也用于户内。(3) 设备终端。被衔接的电气设备上带有与电缆相连接的相应构造或部件, 以使电缆导体与设备的衔接处于全绝缘形状。例如, 插入变压器的象鼻式终端, 和用于中压电缆的可分别衔接器等。可分别衔接器以硅橡胶或乙丙橡胶为绝缘, 常用的有插入式和螺栓式两种。(4) GIS 终端。用于SF6 气体绝缘、金属封锁组合电器中的电缆终端。GIS 终端是高压电缆常用附件之一, 多用于屋内配电安装。电缆终端按所用资料不同, 有热缩型、冷缩型、橡胶预制型、绕包型、瓷套型、浇铸(树脂) 型等种类。按外形结

3、构不同, 有鼎足式、扇形、倒挂式等。112电缆接头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联通, 并具有一定绝缘密封性能的电缆附件。电缆接头除连通导体外, 还具有其它功能。按其功能不同,电缆接头有以下类型:(1) 普通接头(直接接头)。用于两根同型号的电缆相互衔接的接头。自容式充油电缆的普通接头, 其导体衔接除确保电气连通外, 还要确保油道中油流畅通。(2) 绝缘接头。这种接头用于较长的单芯电缆线路各相金属护套交叉互联, 以减少金属护套损耗。绝缘接头中接头壳体对地绝缘, 壳体当中采用环氧树脂绝缘片或瓷质绝缘垫片隔开, 使两侧电缆的金属护套在轴向绝缘。接头增绕绝缘外包绕的半导体纸和

4、金属接地层在接头中间部分也要断开, 不能延续。(3) 塞止接头。这种接头只作电缆的电气衔接, 而将被衔接的电缆油道在接头处隔断, 使其不能相互流通。塞止接头分割了电缆线路油压, 使各油段电缆内部压力不超越允许值, 并减少油压的变化, 能防止电缆在发生缺点时漏油扩展到整条电缆线路。(4) 分支接头。用于将三根或四根电缆相互衔接的接头。(5) 过渡接头。用于两种不同绝缘资料的电缆相互连接, 例如, 油纸和交联聚乙烯电缆相衔接的接头。(6) 转换接头。用于一根多芯和多根单芯电缆相互连接的接头。(7) 软接头。可以弯曲的电缆接头称为软接头。这种接头用于消费大长度水底电缆时, 在制造厂将两根半成品电缆在

5、铠装之前相互衔接。软接头也用于水底电缆检修, 在现场用手工制造, 称为检修软接头。电缆接头按所用资料不同, 有热缩型、冷缩型、绕包型(分带材绕包与成型纸卷绕包两种)、模塑型、预制件装配型、浇铸(树脂) 型、注塑型等。2电缆终端和接头的根本技术要求(1) 导体衔接良好。电缆导体必需和出线接梗、接线端子或衔接纳有良好的衔接。衔接点的接触电阻要求小而稳定。与一样长度、一样截面的电缆导体相比, 衔接点的电阻比值, 应不大于1, 经运转后, 其比值应不大于112。电缆终端和电缆接头的导体衔接试样, 应能经过导体温度比电缆允许最高任务温度高5的负荷循环实验, 并通过1 s 短路热稳定实验。(2) 绝缘可靠

6、。要有满足电缆线路在各种形状下长期平安运转的绝缘构造, 并有一定的裕度。在电缆终端和接头处, 由于电缆金属和屏蔽层断开,使得电场分布比电缆本体复杂得多。图321 是电缆终端电场分布图。在电缆终端存在着轴向应力, 即电场有着电缆长度方向分布的不均匀的分量。在导体和金属护套处电场比较集中, 而且接近金属护套边缘处的电场强度最大。53第18 卷第5 期2001 年10 月供用电图321电缆终端电场分布左边剥去金属护套; 右边剥去金属护套和电缆绝缘层1电缆导体; 2电缆绝缘; 3金属护套因此, 在电缆终端和接头中, 要运用应力锥、反响力锥或应力管, 来控制轴向应力。电缆接头必需有足够的增绕绝缘厚度,

7、应力锥上端至导体显露部分的间隔 , 即内绝缘间隔 必需满足设计要求。电缆终端的内绝缘和外绝缘配合, 包括电气强度配合和相互之间位置的配合, 必需恰到益处, 使内外绝缘均匀分布。敞开式终端要具有上下屏蔽罩, 在任务电压下, 高压端和接地端之间不应出现电晕放电。电缆终端和电缆接头的试样, 应能经过交、直流耐压实验、冲击耐压实验和部分放电等电气实验。户外终端还要能接受淋雨和盐雾条件下的耐压实验。(3) 密封良好。要能有效地防止外界水分或有害物质侵入绝缘, 并能防止绝缘剂流失。终端和接头的密封结构, 包括壳体、密封垫圈、搪铅和热缩管等, 在安装过程中必需仔细检查, 做到一丝不苟, 防止由于密封不良导致

8、在运转中发生缺点。采用密封垫圈的装配部位, 如金属法兰、壳体和套管的平面或凹槽等, 必需符合工艺要求, 并进展抽样密封实验。金属铸造件应全部进展密封实验。塞止接头和过渡接头内部必需有隔断油路的密封部件, 对其试样应进展堵油实验。(4) 足够的机械强度。电缆终端和接头, 应能接受各种运转条件下所产生的机械应力。终端的瓷套管和各种金具, 包括上下屏蔽罩、紧固件、底板及尾管等, 都应有足够的机械强度, 对于固定敷设的电力电缆, 其衔接点的抗拉强度, 应不低于电缆导体本身抗拉强度的60%。3电缆导体衔接电缆导体衔接包括终端导体与接线端子的衔接和接头中两段电缆导体的相互衔接。导体衔接方法的种类比较多,

9、无论哪一种衔接方法, 都必需符合接触电阻和抗拉强度的要求。常用方法有以下几种:(1) 紧缩衔接。紧缩衔接又称压接, 属于不可装配的衔接方法。它是用公用工模具对衔接的金具和导体施加压力, 靠压应力产生塑性变形, 从而使导体和衔接金具相衔接的一种工艺。(2) 机械衔接。靠旋紧螺栓、扭力弹簧或金具本身的楔形构造产生的压力, 使导体与衔接金具相衔接的方法,称为机械衔接。这种衔接方法是可装配的。机械衔接的优点是工艺比较简单, 可运用于带电作业。机械衔接用的金具有时运用螺纹构造, 在拧紧螺栓时, 可以紧紧地“咬住导体外表, 从而获得良好的机械和导体性能。(3) 锡焊衔接。锡焊衔接是古老的导体衔接方法。应用

10、开口或有浇注孔的镀锡衔接纳、出线梗, 将熔化的焊锡(成份是铅、锡各50% ) 填注在导体、接纳或出线梗之间,从而完成导体衔接。锡焊衔接仅适用于铜导体的衔接。锡焊衔接的缺陷是当发生短路缺点时, 其允许温度只需160, 温度过高, 将引起焊锡熔化流失, 以致接点脱焊。(4) 熔焊衔接。熔焊衔接是运用焊接设备产生高温,将导体间熔化, 从而实现衔接的一种方法。熔焊的优点是不添加衔接处导体的直径, 特别适用于制造电缆软接头。用于大截面铝芯电缆导体衔接的氩弧焊衔接技术, 就是一种熔焊衔接。氩弧焊衔接, 由于工艺比较复杂, 需求专用焊接设备, 技工要经专门训练, 这种工艺已很少采用。一种比较简便的熔焊衔接技

11、术, 叫做铝热剂熔焊, 又称“药包焊。这种熔焊方法, 不需求焊接设备, 而是利用置于特制模具中的粒状氧化铜和铝, 经点燃后, 产生猛烈化学反响, 生成铜和氧化铝, 同时放出大量的热。4电缆终端和接头中的应力锥与反响力锥411应力锥采用绕包绝缘带或者套上橡塑预制件的方法, 使得从金属护套和屏蔽层边缘起, 电缆绝缘和屏蔽层的直径逐渐扩展, 从而构成一个均化场强的锥形体, 称为应力锥。应力锥锥面与金属屏蔽相衔接, 使其电位为零。应力锥的作用在于使得金属护套和屏蔽层边缘处原场强集中景象得到明显改善, 场强趋于均匀分布, 并利用其外形和长度, 使得沿绝缘外表的轴向应力等于或小于电缆绝缘允许最大的轴向应力

12、。图322 是电缆终端和电缆接头处的电压分布等位线表示图。图中(a) 是没有应力锥时电压等位线分布情况;(b) 是有了应力锥后电压等位线分布情况。有了应力锥之后, 在锥面上, 电缆绝缘厚度逐渐添加, 绝缘外表的电场强度逐渐递减, 于是疏散了电力线密度, 提高了过渡界面的游离电压。在设计终端头时, 要确定应力锥锥面的外形和它的轴向长度。在电缆接头中, 应力锥与增绕绝缘连在一同,增绕绝缘外应包绕接地屏蔽, 这时, 应力锥实践上成了增绕绝缘的“坡度。应力锥锥面外形, 是按其外表轴向应力等于或小于允许最大轴向应力来设计的。图323 是应力锥电气计算的阐明图。设电缆导体中心线为X 轴, 以应力锥起始点为

13、Y 轴。设沿应力锥外表轴向应力为一常数E t , 增54 供用电2001 年第5 期图322电缆接头或终端处电压分布等位线表示图1金属屏蔽层, 2导体, 3等电位线4电力线, 5电缆应力锥图323应力锥电气计算阐明图绕绝缘半径为R n , 电缆本体绝缘半径为R , 导体半径为rc,U 为相电压。假定增绕绝缘的介电常数和电缆绝缘介电常数相等。经数学推导, 应力锥面上沿电缆轴向长度L K, 可用以下简化公式表示:L K= UE tlnlnR nrclnRrc上述公式阐明, 应力锥的锥面曲线应是复对数曲线。它取决于电缆的运转电压、构造尺寸、电缆和增绕绝缘的厚度和资料性能。决议应力锥锥面的几个要素相互

14、间有以下关系:(1) 轴向应力E t 越小, 应力锥长度L K 越长。因此, 设计时为减少接头尺寸, 应取E t 为绝缘层最大允许轴向应力。(2) 当L K 确定时, 增绕绝缘半径R n 越大, 轴向应力越大, 所以增绕绝缘的“坡度不能太陡。(3) 当U 和E t 确定后, 增绕绝缘半径R n 随应力锥长度L K 加长而增大, 而且当L K 越是增大时, R n 的斜率也随之增大。412反响力锥在制造电缆接头时为完成导体衔接, 必需剥去部分绝缘层以显露导体。为理处理绝缘末端的电场分布问题,即为了有效控制绝缘末端的轴向应力, 使其在绝缘资料所能接受的允许范围之内, 将电缆本体绝缘切削成像“铅笔头

15、式样, 这种在绝缘末端的与应力锥曲面恰好反方向的锥形曲面, 称为反响力锥。反响力锥又是接头中填充绝缘和电缆本体绝缘的交界面, 它是电缆接头的一个薄弱环节, 假设由于设计不完善, 或者安装时没有处置好, 容易发生沿着反响力锥锥面的移滑击穿。反响力锥的外形是根据沿锥面轴向应力等于或小于电缆绝缘允许最大轴向应力来设计的。图324 是反响力锥电气计算阐明图。设电缆导体中心线为X 轴, 以反响力锥起始起点为Y 轴。设沿反响力锥锥面上轴向应力为一常数E t , 增绕绝缘半径为R n , 电缆本体绝缘半径为R , 导体半径为rc,U 为相电压, 并假定增绕绝缘的介电常数和电缆绝缘介电常数相等。经数学推导,

16、反响力锥面上沿电缆轴向长度L c 可用以下简化公式表示:图324反响力锥电气计算阐明图L c= UE tlnRrclnR nrc为了简化施工工艺, 普通反响力锥采用直线锥面形状。交联聚乙烯电缆, 用切削反响力锥的卷刀削成“铅笔头外形。油纸绝缘电缆, 那么多采用阶梯锥面外形。5电缆终端和接头的密封工艺为了防止外界水分或有害物质进入和防止绝缘剂流失, 电缆终端和接头必需具有完善而可靠的密封, 这对于确保其绝缘性能是极其重要的。密封工艺的质量, 在很大程度上决议了电缆终端和接头的运用寿命。常用密封工艺有以下几种。(1) 搪铅。搪铅工艺运用于电缆附件的金属外壳与电缆金属护套之间的密封。搪铅是借助熄灭器

17、的火焰, 将金属部件部分加热, 在封铅焊料呈半固体形状下, 经过手工加工成形, 从而构成完善的金属密封构造。(2) 橡胶密封。橡胶密封在电缆附件中运用很广泛,它是将一定外形和一定厚度的橡胶制品, 置于电缆附件的两个衔接部件之间, 经过紧固件施加的适当压力, 使其产生弹性变形, 从而起到密封效果。对橡胶密封资料有以下性能要求: 1) 用于油纸电缆附件中的橡胶密封件, 必需2001 年第5 期供用电55具有耐油性能。2) 橡胶的永久变形要小。3) 橡胶件的几何尺寸应符合设计要求。例如, 进线套橡胶密封圈的内径要随电缆金属护套的外径大小而选用, 其内径不得大于金属护套外径3 mm。(3) 环氧树脂密

18、封。环氧树脂对金属有较强的粘合力, 运用这一特性, 在电缆附件的金属外壳与电缆金属护套之间, 可采用浇铸环氧树脂复合物或以无碱玻璃丝带与环氧树脂涂料组合绕包, 组成环氧树脂密封构造。采用环氧树脂密封, 必需严厉去除金属外表的油污, 为加强环氧树脂对金属外表的粘合力应将金属外表打毛。(4) 热收缩护套管密封。热收缩护套管密封, 在交联聚乙烯电缆附件中被广泛采用, 也可用于油纸2交联过渡接头和油纸电缆接头。在电缆接头外, 套上热收缩护套管, 热缩后使之与电缆外护套连成一体, 除密封外, 还兼有一定的机械维护作用。热收缩护套管内壁应涂热熔胶,热熔胶能使热收缩护套管在加热收缩后界面严密结合,加强密封、

19、防漏和防潮效果。热收缩护套管内壁和被覆盖的电缆附件、电缆外护套外表, 在热缩之前必需擦拭干净, 不得有油污、杂物。当环境温度低于10时, 应对被覆盖物预热。热收缩护套管的热缩操作, 应运用装上热缩喷嘴的液化气喷枪, 喷枪火焰温度约为120 140, 普通控制火焰与热收缩管轴线呈45 度夹角, 应沿着园周方向均匀加热, 缓慢推进。热收缩护套管热缩后外表应光滑、平整、无烫伤痕迹, 内部不夹有气泡。6交联聚乙烯电缆终端和接头安装的特点在城市供配电电网中, 新安装的电缆线路根本上都采用交联聚乙烯电缆。与油纸电缆相比, 交联聚乙稀电缆终端和接头安装有以下特点。611绝缘回缩交联聚乙烯电缆在消费过程中,

20、由于交联温度超越结晶融化温度, 其内部存在热应力。当切断相当长一段电缆后, 绝缘内部热应力释放, 导致电缆端部交联聚乙烯绝缘相对导体产生轴向位移, 这种景象称为绝缘回缩。绝缘回缩会呵斥接头处产生气隙, 从而引起部分放电, 甚至导致绝缘击穿。同时, 电缆内部存在较大内应力,比较容易引起电树枝放电。消除绝缘回缩影响的措施主要有:(1) 电缆制造厂经过加热2冷却过程释放热应力。(2) 电缆切断后, 留一段时间(普通24 h) , 让绝缘缓慢回缩, 然后再安装终端或接头。(3) 加热矫直。在安装终端和接头前, 对端部一段电缆进展加热矫直, 经过加热矫直的加热2冷却过程, 使电缆平直, 有利于安装终端或

21、接头, 同时使绝缘内部的热应力得到消除。(4) 终端和接头中采用固定安装。例如在接头中运用屏蔽罩卡住绝缘末端, 以消除绝缘回缩的影响。612绝缘和半导体层的切削交联聚乙烯电缆终端和接头安装, 需运用公用工具切削外半导体屏蔽层和绝缘层。切削外半导体屏蔽层时,切不可伤及绝缘层, 尤其是不可剥离的外半导体屏蔽层,不要切得过深, 应保管一部分外屏蔽层, 用薄玻璃片渐渐地刮去。切削绝缘层时, 要防止伤及导线, 可套入衬管保护, 绝缘层每次切削不宜过厚, 普通每次控制在1 2mm , 切削后, 绝缘外外表必需打磨光洁。613终端和接头的应力控制为理处理电缆绝缘屏蔽切断点电场集中问题, 在终端和接头的构造上, 必需有可靠的应力控制