高压电缆构造原理及电缆头制作技术

1、专业技术培训、高压电缆头制作技术、一、高压电缆头的基本要求电缆终端头是将电缆与其他电气设备连接的零配件电缆的中间头是连接两根电缆的零配件电缆终端头和中间头统称为电缆附件。 电缆附件应与电缆本体同样能长期安全运行，具有与电缆相同的寿命。 良好的电缆附件应具有以下性能：1 .线芯的连接主要连接电阻小，且连接稳定，可承受故障电流的冲击；长期运行后的接触电阻应为电缆芯主体同长电阻的1.2倍以下；具有一定的机械强度、耐振动、耐腐蚀性能，又小型、低可2 .绝缘性能好的电缆附件的绝缘性能必须比电缆本体低。 所用绝缘材料的介电损耗低，在结构上能够完全应对电缆附件中的电场突变，有改变电场分布的措施。 电场分布原

2、理在高压电缆的各相线芯外接地(铜)屏蔽层，在导电线芯和屏蔽层之间形成径向分布的电场。 即，正常电缆的电场仅是从(铜)导线沿半径方向(铜)朝向屏蔽层的电力线，没有芯线轴方向的电场(电力线)，电场分布均匀。 图中闪烁的箭头表示电场的电力线，制作电缆头时剥离屏蔽层，改变电缆本来的电场分布时，产生对绝缘极为不利的切线电场(沿着导线轴的电力线)。 剥离屏蔽层芯线的电力线朝向屏蔽层集中在裂缝处。 屏蔽层的断裂部位是电缆最容易破坏的部位。 在没有应力管的电场分布、有应力管的电场分布、电缆最容易破坏的屏蔽层的断裂部位，我们将该集中的电力线(电应力)分散，将介电常数2030、体积电阻率1081012cm的材料制

3、作的电应力控制管(简称为应力管)作为屏蔽层的没有应力管的电场分布，有应力管的电场分布，为了使电缆可靠地工作，在电缆头制作中应力管非常重要，应力管在不破坏主绝缘层的基础上，具有分散电应力的效果。 在电缆主体中，芯线的外表面不可能是标准圆，芯线和屏蔽层的距离变得不相等，根据电场原理，电场强度也变大，对电缆的绝缘也不利。 为了尽量使电缆内部的电场均匀，在芯线外面有外面圆形的半导体层，使主绝缘层的厚度大致相等，使电场均匀分布。 主绝缘层以外，铜屏蔽层内的外半导体层也同样是为了消除铜屏蔽层的凹凸，防止电场的不均匀而设置的。 为了尽量使电缆在屏蔽层的缝隙处分散电场应力，应力管和铜屏蔽层的接触长度要求为20

4、mm以上，变短时应力管的接触面不足，应力管上的电力线传导不足，(由于应力管的长度一定)变长时电场分散区域(段)减少，电场一般为2025mm左右。 制作中间接头时，主绝缘层也必须剥离一部分，芯线用铜管压接后，用填料包平(圆形)。 从此往后有以下两种制作方法：1.用热收缩材料制作的主绝缘管使热缩管收缩，用主绝缘管使半导体管收缩，进一步复盖金属屏蔽层，最后外复套管。 2 .预制配件所使用的材料一般为硅橡胶或乙烯甲基乙烯橡胶。 中空的圆柱体，内孔壁是半导体层，半导体层外是主绝缘材料。 图中蓝色是半导体层、灰色的主绝缘层。 预制安装要求比热收缩高，难度大。 管光纤预制棒的孔径比电缆主绝缘层外径小25mm

5、。 中间接头光纤预制棒两端都要复盖在电缆的主绝缘层外，分别与主绝缘层的连接长度在10mm以上。 电缆主绝缘头上不需要削铅笔头(请尽量在电缆芯线上留下半导体层)。铜管表面应平滑处理，包裹适量填充剂，重要技术问题：附件的尺寸应符合安装电缆的尺寸要求。 另外，在使安装变得容易的同时，为了填充界面的空气隙，除去冠状病毒，必须采用硅润滑脂润滑界面。 像预制装配那样，用自橡皮子弹力就可以具有一定的密封作用，有时可以用密封剂或弹性夹具强化密封。 光纤预制棒的外面和热收缩一样，是半导体层和铜屏蔽层，最外面是外涂层。 现在，35KV以上的电压大部分使用预制电缆附件。 以下对电缆附件的状况进行说明。 电缆附件适用

6、标准，电缆附件的标准主要有三个等级。 第一层： IEC规格IEC62067额定电压150kV(Um=170kV )以上500kV(Um=550kV )以下挤出绝缘电缆及其附件的电力电缆系统-试验方法和要求IEC60840额定电压30kv(um以上150kV(Um=170kV ) 推出的绝缘电力电缆及其附件的试验方法和要求是IEC60859额定电压72.5kV以上的瓦斯气体绝缘金属闭环开关的电缆连接器件IEC60502额定电压1kV(Um=1.2kV )以上到30kV(Um=36kV )绝缘电力电缆及其附件iec 30kV以下的纸绝缘金属护套() 但空气充入电缆除外)第1部分“电缆及附件试验”的

7、第7章：附件的型式试验从IEC61442额定电压6kV(Um=7.2kV )到30kV(Um=36kV )的电力电缆第二阶段：国家标准(GB标准)、GB/Z 18890额定电压220kV(Um=250kV )交联聚乙烯绝缘电缆及其附件GB/T 11017额定电压110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件GB5589电缆附件试验方法GB9327电缆导体压缩和机械连接接头试验方法GB14315电线电缆导体用压接型铜、铝配线端子和连接管注： GB11033额定电压26/35kV以下的电力电缆附件的基本技术要求为JB/T8144，第三阶段：业界标准JB标准(机械行业协会标准) JB/T8144额定电压2

8、6/35kV以下电力电缆附件基本技术要求元GB11033 JB6464额定电压26/35kV以下电力电缆直通型绕组式接头JB6465额定电压2 35kV以下电力电缆户内型室外型瓷器定径套式终端JB 10kV以下的电力电缆户内型室外型瓷器定径套枢纽站JB6468额定电压8.7/10kV以下的电力电缆户内型室外型缠绕枢纽站是JB7829额定电压26/35kV以下电力电缆户内型， 室外型热收缩式终端JB7830额定电压26/35kV以下电缆直通型热收缩式连接器JB7831额定电压8.7/10kV以下电缆户内型，室外型浇注终端JB7832额定电压8.7/10kV以下电缆直通T8501.1额定电压26/

9、35kV以下的塑料绝缘电缆户内型、室外型预制棒枢纽站JB/T8503.2额定电压26/35kV以下的塑料绝缘电缆户内型、室外型预制棒枢纽站、电缆枢纽站电气应力控制方法、电气应力控制是中高压电缆附件设置修订的极其重要的部分。 电应力控制通过控制电缆附件内部的电场分布和电场强度，采取适当措施使电场分布和电场强度达到最佳状态，提高电缆附件运行的可靠性和寿命。 对电缆终端来说，电场畸变最严重，影响终端运行可靠性最大的是电缆外屏蔽切断部位，电缆中间连接器的电场畸变的影响除了电缆外屏蔽切断部位之外，还有电缆终端绝缘切断部位。 为了改善电缆绝缘屏蔽切割处的电应力分布，采用几何形状法、应力锥来缓解电场应力集中

10、：应力锥设置修正是一种常见的方法，也是电最可靠的最有效方法。 应力锥通过延长绝缘屏蔽的切断部位使零电位呈喇叭形，改善绝缘屏蔽的电场分布，降低产生冠状病毒的可能性，减少电介质击穿，确保了电缆的寿命。采用应力锥设定修订的电缆附件有卷绕式终端、预制式终端、冷收缩式终端。 由图可知，应力锥的拱形设定修正改善了绝缘屏蔽切断部位的电场分布，电场强度分布相对均匀，避免了电场集中。 残奥仪表控制法，采用高介电常数材料，缓和电场应力集中的高介电常数材料：采用应力控制层，在上世纪末国外开发了适合中压电缆附件的所谓应力控制层。 其原理是将采用合适的电表定在电缆末端屏蔽部分的绝缘表面上进行复合，改变绝缘表面的电位分布

11、，达到改善电场的目的。 另一种方法是增大屏蔽端绝缘表面电容(Cs )，降低该部分的电容电阻，降低电位，减小电容电阻增加表面电容电流，但不会导致发热。 由于电容与材料的介电常数成比例，即为了增大表面电容，可以在电缆屏蔽端绝缘表面上附加高介电常数的材料。 目前的应力控制材料产品有热收缩应力管、冷收缩应力管、应力控制带等，一般这些个应力控制材料的介电常数均大于20，体积电阻率为108-1012.cm。 应力控制材料的应用，必须兼顾应力控制和体积电阻两个技术要求。 理论上介电常数越高越好，但介电常数过大引起的电容电流也会产生热量，促进应力控制材料的劣化。 云同步应力控制材料作为高分子多相结构复合材料，

12、在材料自身的配比中，介电常数和体积电阻率对立，介电常数高原来如此，体积电阻率相应降低，材料电残奥表的稳定性也受到多种因素的影响，长时间在电场中运行，温度、外部环境的变化会使应力控制材料老化. 老化后应力控制材料的体积电阻率变化很大，体积电阻率变大，应力控制材料变成绝缘材料，没有电场改善作用，体积电阻率变小，应力控制材料变成导电材料，电缆发生故障。 这就是应用应力控制材料改善电场的热收缩式电缆附件为什么只能用于中压电缆线路和热收缩式电缆附件经常出现故障的原因，也是采用冷收缩应力管和应力控制带的电缆附件非线性电阻材料非线性电阻材料(FSD 采用也是最近发展起来的新材料，利用材料本身的电阻率与外加电

13、场呈非线性关系变化的特性，解决电缆绝缘屏蔽切割处电场集中分布的问题. 非线性电阻材料具有对不同电压改变电阻值的特性。 电压低表示大电阻性能电压高表示小电阻性能。 采用非线性电阻材料可生产较短的应力控制管，解决电缆采用高介电常数应力控制管的终端不适用于小型开关柜的问题。 非线性电阻材料作为非线性电阻片(应力控制片)，也可以直接缠绕在电缆的绝缘屏蔽的切断部位，缓和这一点上的应力集中的问题。 使用应力控制层和非线性电阻材料缓和电场应力集中分布的示意图(也称为综合控制法)，(a) (b )使用应力控制层和非线性电阻材料缓和电场应力集中分布的示意图(a )没有应力控制管的(b )应力控制管，中低压电缆附

14、件的主要种类是， 中低压电缆附件目前使用较多的各个特征是，热收缩附件、使用材料一般由聚乙烯管、乙烯冰乙酸乙烯(EVA )及乙烯甲基乙烯橡胶等多种材料成分的混合物构成。 此类产品主要采用应力管来处理电应力集中的问题。 即，通过残奥仪表控制法缓和电场应力集中。 主要优点是重量轻，安装方便，性能好。 价钱便宜。应力管是体积电阻率适中(1010-1012cm )，介电常数大(20-25 )的特殊电残奥仪表热缩管，利用残奥仪表使电缆绝缘屏蔽断口应力沿应力管疏散到较均匀的分布. 该技术一般用于35kV以下的电缆附件。 因为电压等级高的话应力管会发热，所以不能可靠地工作。 另外，其使用上重要的技术课题是保证

15、应力管的电气残奥仪表不达到上述的基准规定值就不能可靠地动作。 另外，将来自电缆绝缘半导体层的破裂口的空气隙用硅酮油填充，以排除瓦斯气体，留心减少局部放电。 由于架桥电缆在内部应力处理不良时会产生大的收缩，因此安装附件时应注意应力管和绝缘屏蔽复盖20mm以上，避免收缩时应力管和绝缘屏蔽脱落。 由于热收缩附件弹性小，运行中热胀冷缩收缩时界面可能产生空气隙，因此密封技术对防止湿气侵入很重要。 预制配件，所用材料一般为硅橡胶或乙烯甲基乙烯橡胶。 主要采用几何构造法应力锥处理应力集中问题。 其主要优点是材料性能优良，安装更简便快捷，不加热即可安装，弹性好，界面性能大大改善。 是近年来采用中低压及高压电缆

16、的主要形式。 对电缆的绝缘层外径尺寸要求很高，通常的过盈量为2-5mm (即，电缆绝缘外径大于电缆附件的内孔径2-5mm )，过盈量过小时，电缆附件发生故障，过盈量过大，电缆附件的安装非常困难特别是中间接头有问题，安装不便，经常成为故障点。 价格又高。 其使用上的重要技术课题是，附件的尺寸要配合安装的电缆的尺寸来满足规定的要求。 另外，在容易安装的同时，为了填充界面的空气隙，还需要硅润滑脂润滑界面。 像预制装配那样，用自橡皮子弹力就可以具有一定的密封作用，有时可以用密封剂或弹性夹具强化密封。 冷缩式配件所使用的材料如硅橡胶或乙烯甲基乙烯橡胶。 冷收缩附件使用几何构造法和残奥仪表控制方法来处理电

17、应力集中的问题。 几何构造法采用应力锥缓和电场集中分布的方式优于残奥仪表控制法的产品和预制式附件，材料性能优异，无需加热即可安装，弹性好，界面性能得到很大改善，与预制式附件相比，安装方便，准确所使用的材料在机械强度上优于预制附件，对电缆的绝缘层外径尺寸的要求也不太高，如果电缆附件的内径小于电缆绝缘外径2mm (从资料上看，这不是预制附件要求2-5mm ) 因此，冷缩式附件便于施工安装。 其最大的特点是安装工序更方便快捷，安装后其工作性能与预制附件相同。 价格相当于预制附件，比热收缩附件稍高，是性价比最合理的产品。 其使用中的关键技术问题与预制附件相同，且制冷附件产品根据扩张情况分为工厂扩张式和现场扩张式两种，一般35kV以下电压等级的制冷附件大多采用工厂扩张式，其有效安装期限为6个月以内，最大安装期限为66kV以上电压等级的冷缩式附件大多为现场扩张式，安装期限不受限制，但需要用专用手工工具安装，可由专用手工工具等附件厂家提供，安装非常方便，安装质量可靠。 制作铅笔头的问题、电缆头(头和连接器)时，为什么在电缆端部把主绝缘层削成“铅笔头”形状？ 不削有什么害处？ 制作终端头时，不削铅笔头也可以。但是，在电缆的绝缘端部和接线配件之间需要