一、電纜結(jié)構(gòu)
任何電力電纜從它的結(jié)構(gòu)上來分析,大致可分為三大部分,即導(dǎo)體、絕緣屏蔽層和保護(hù)層。
導(dǎo)體即電纜線芯,采用多股圓鋁線或銅線緊壓絞合而成。其表面光滑,避免引起電場集中,防止擠塑內(nèi)半導(dǎo)屏蔽層的半導(dǎo)電材料進(jìn)入導(dǎo)體,極大地阻止了水分沿縱向進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部的可能性。
絕緣屏蔽層包括:內(nèi)外屏蔽層、銅屏蔽層及主絕緣。由于在制造過程中,導(dǎo)體和絕緣體的表面不可能制造得足夠光滑來均勻?qū)w和絕緣體表面的電場強(qiáng)度,因此在導(dǎo)體和絕緣體表面都各有一層半導(dǎo)屏蔽層來實現(xiàn)這一目的,這是內(nèi)外屏蔽層存在的原因。半導(dǎo)屏蔽層的存在減少了局部放電的可能性,也可有效抑制水電樹枝的生長;半導(dǎo)屏蔽層的熱阻可使線芯上的高溫不能直接沖擊絕緣層。另外,外屏蔽層與金屬護(hù)套等電位,避免在絕緣層與護(hù)套之間發(fā)生局部放電。主絕緣所用材料是交聯(lián)聚乙烯,電纜絕緣主要靠該層。銅屏蔽層的存在是因為沒有金屬護(hù)套的擠包絕緣電纜,除半導(dǎo)屏蔽層外,還要增加用銅帶或銅絲繞包的金屬屏蔽層。銅屏蔽帶在安裝時兩端接地,使電纜的外半導(dǎo)屏蔽層始終處于零電位,從而保證了電場分布為徑向均勻分布;在正常運行時銅屏蔽層導(dǎo)通電纜的對地電容電流,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路或接地時,作為短路或接地電流的通道,同時也起到屏蔽電場的作用,以阻止電纜軸向沿面放電。
保護(hù)層包括:內(nèi)襯層、鋼鎧、外護(hù)套。內(nèi)襯層和外護(hù)套所用材料一般均是聚氯乙烯(PVC),它們與鋼鎧配合能起到防止絕緣層受到外力損傷和水分的侵入。
二、 電纜中間接頭制作
電纜中間接頭制作類型很多,下面以應(yīng)用較普遍的熱縮式電纜中間接頭為例,進(jìn)行簡單描述。電力電纜中間接頭與電纜一起構(gòu)成電力輸送網(wǎng)絡(luò)。中間接頭的制作過程實際上就是對電纜各結(jié)構(gòu)層進(jìn)行恢復(fù)的過程。電纜中間接頭主要是依據(jù)電纜結(jié)構(gòu)的特性,既能恢復(fù)電纜的性能,又保證電纜長度的延長。制作電纜中間接頭的目的是通過恢復(fù)電纜各結(jié)構(gòu)層來恢復(fù)電纜的基本性能。
電纜中間頭制作時用導(dǎo)體連接金具將電纜兩端線芯連接使電纜線芯導(dǎo)通;在連接管表面纏繞半導(dǎo)帶,并與兩端內(nèi)半導(dǎo)屏蔽層搭接,保證內(nèi)半導(dǎo)屏蔽層的導(dǎo)通性,用填充膠填充該半導(dǎo)帶層,厚度不小于3毫米以恢復(fù)主絕緣的絕緣特性。將復(fù)合管在兩段應(yīng)力管之間,由中間向兩端加熱固定,并在復(fù)合管兩端臺階處包繞防水膠后在防水膠上包繞半導(dǎo)電帶,兩端分別與銅屏蔽層及復(fù)合管半導(dǎo)層搭接來恢復(fù)外半導(dǎo)屏蔽層。將銅絲網(wǎng)與接頭兩端銅屏蔽層綁扎焊牢使兩端銅屏蔽層連通,并用地線旋繞扎緊芯線,兩端在鎧裝上扎緊焊牢,并在兩側(cè)屏蔽層上焊牢以恢復(fù)電纜接地(如果要求將電纜屏蔽銅帶與鋼帶分開接地,則地線在兩側(cè)屏蔽層上扎緊焊牢后再用內(nèi)護(hù)套管將電纜內(nèi)護(hù)套恢復(fù),再用鋼帶跨接線將兩端鎧裝連接,然后安裝熱縮外護(hù)套管或金屬護(hù)套管)。金屬護(hù)套及密封套管安裝好后,電纜的保護(hù)層就得到恢復(fù)。
三、 電纜中間接頭制作注意事項
電纜絕緣是組合絕緣的一個典型實例,它是由多種不同介質(zhì)組合而成的,在不同介質(zhì)的交界處和層與層、帶與帶的交接等處容易留有細(xì)微的氣隙,成為局部放電的發(fā)源地。電纜絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不僅要注意垂直于介質(zhì)層的切線場強(qiáng)分量的配合,還應(yīng)注意平行于介質(zhì)層的切線場強(qiáng)分量的配合。電極邊緣處的沿面放電往往比介質(zhì)層的擊穿更容易發(fā)生。所以現(xiàn)場電纜中間頭制作過程中應(yīng)重點注意以下幾個問題。
1、電纜剝切
要注意剝切一結(jié)構(gòu)層時不能傷及其它結(jié)構(gòu)層,以免對日后安全運行造成隱患。剝切時要注意:剝內(nèi)襯層時不可傷及銅屏蔽;剝銅屏蔽時不可傷及外半導(dǎo)屏蔽層,銅屏蔽不可松帶,切斷處不可翹起尖角;剝外半導(dǎo)屏蔽層時不可傷及主絕緣;剝主絕緣時不可傷及線芯。外半導(dǎo)屏蔽層要倒45度角,且用細(xì)砂紙打磨;主絕緣要削鉛筆頭并使內(nèi)半導(dǎo)屏蔽層外露適當(dāng)長度,以便線芯連接管兩端內(nèi)半導(dǎo)屏蔽層搭接。
2、 線芯連接
中低壓電纜中間接頭的連接一般采用壓接法。如果壓接管內(nèi)徑與導(dǎo)線線芯配合不當(dāng),空隙過大會使接頭電阻值過大,正常運行時產(chǎn)生高溫高熱易造成主絕緣老化擊穿。連接管、線芯表面的棱角、毛刺若不打磨光滑易造成電場集中引起尖端放電擊穿。
資料顯示,連接芯線的接觸電阻必須小于或等于回路中同一長度線芯電阻的1.2倍,抗拉強(qiáng)度一般不低于線芯強(qiáng)度的70%。必須滿足電纜在各種運行狀態(tài)下安全運行。其絕緣強(qiáng)度要留有一定裕度,密封性好,水分及導(dǎo)電不能侵入接頭內(nèi)。
3、清潔
交聯(lián)聚乙烯電纜頭制作對清潔工作有嚴(yán)格要求。電纜頭制作過程中往往是露天作業(yè),空氣中的有害塵埃極易沾染到熱縮附件及電纜的半導(dǎo)體及絕緣層上。在焊接地線、剝切半導(dǎo)屏蔽層或使用噴燈時留下的積炭等,如果制作過程中不注意清潔工作,會造成塵埃和積炭與熱縮件結(jié)合在一起,從而造成電纜附件界面爬行放電,導(dǎo)致縱向電纜絕緣擊穿。
因此制作時要盡量選用環(huán)境較好的場地,同時在制作過程中的每一道工序完成后都要用專用清潔劑清潔,尤其是在焊接地線后的三叉口處,更應(yīng)認(rèn)真地清潔余留的焊渣及使用噴燈后留下的積炭,另外也要注意操作,不要戴有雜質(zhì)的不干凈手套,如天熱流汗更要注意,以免手及臉上的汗水沾染到電纜附件上,確保制作過程的每道工序都保持清潔。制作過程中使用清潔工具對清潔工作也很重要。
剝好的電纜頭進(jìn)行清洗時講究一定的順序,可沿主絕緣表面向半導(dǎo)屏蔽層方向進(jìn)行清洗,連接管打磨后單獨清潔;也可主絕緣、半導(dǎo)屏蔽層、連接管分別進(jìn)行單獨清潔,千萬不能用接觸過半導(dǎo)屏蔽層或連接管的清潔紙或白布去清洗主絕緣表面。剝除外半導(dǎo)屏蔽層后,應(yīng)認(rèn)真檢查剝除刀口主絕緣層上有無粘連的黑色半導(dǎo)體,如有應(yīng)用刀片或玻璃片清除,并打磨光滑。
塵埃、雜質(zhì)一般我們很難用肉眼直觀的去評價需清潔部位的潔凈程度。現(xiàn)場工作人員有時想當(dāng)然的認(rèn)為需清潔部位已很干凈,無需再清潔或清潔不徹底。這種疏忽大意、不負(fù)責(zé)任的態(tài)度為日后安全運行留下極大隱患,是千萬要不得的。
4、 應(yīng)力處理
電應(yīng)力控制是中高壓電纜附件設(shè)計中的極為重要的部分。電應(yīng)力控制是對電纜附件內(nèi)部的電場分布和電場強(qiáng)度實行控制,也就是采取適當(dāng)?shù)拇胧沟秒妶龇植己碗妶鰪?qiáng)度處于最佳狀態(tài),從而提高電纜附件運行的可靠性和使用壽命。
對于電纜中間接頭,因為電纜外半導(dǎo)屏蔽層及電纜末端絕緣被切斷所以引起電場畸變,若處理不好,電場分布不均勻,就極易造成電纜中間接頭擊穿。為了改善電纜絕緣屏蔽層切斷處的電應(yīng)力分布,現(xiàn)場中常用的方法是利用電纜附件中的應(yīng)力管來緩解電場分布,從而降低了電暈產(chǎn)生的可能性,減少了絕緣的破壞,保證了電纜的運行壽命。
應(yīng)力管使絕緣屏蔽層切斷處的電場分布加以改善,電場強(qiáng)度分布相對均勻,避免了電場集中。交聯(lián)電纜因內(nèi)應(yīng)力處理不良時在運行中會發(fā)生較大收縮,因而在安裝附件時注意應(yīng)力管與絕緣屏蔽搭蓋不少于20毫米,以防收縮時應(yīng)力管與絕緣屏蔽脫離。
制作熱縮型中間接頭時,絕緣端部必須削成錐體,即制成反應(yīng)力錐,同時必須將錐面用砂帶拋光,這也是應(yīng)力控制的措施。因為錐面的長度遠(yuǎn)大于絕緣端部直角邊的長度,故而沿著錐面的切向場強(qiáng)遠(yuǎn)小于絕緣直角邊的切向場強(qiáng),沿錐面擊穿的可能性大大降低,從而提高了接頭的性能。
5、臺階處理
電纜剝切后,外半導(dǎo)屏蔽層與主絕緣表面會存在一臺階,要將外半導(dǎo)屏蔽層切斷處倒45度角并用細(xì)砂紙打磨光滑,這是應(yīng)力控制的重要措施之一。應(yīng)力管與主絕緣表面的臺階處應(yīng)用防水膠纏繞出一平滑過渡面,復(fù)合管兩端臺階處亦要包繞防水膠使臺階成平滑過渡,這是密封防潮,防止局部放電等事故發(fā)生的有效措施。
6、 密封
密封包括兩層含義:一要防潮,二要盡量避免氣隙的存在。
(1)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜含水是近幾年來國際國內(nèi)比較重視的一個課題。絕緣中含水會引發(fā)絕緣體中形成水樹枝,造成絕緣破壞。水樹枝是直徑小于幾個微米的許多微觀充水空隙所組成的放電通路,電場和水的共同作用形成水樹。所以電力電纜在安裝、運行過程中,不允許在導(dǎo)體、絕緣層中存在水分、空氣或其他雜質(zhì)。這些雜質(zhì)在高強(qiáng)度的電場作用下容易發(fā)生電離,帶電粒子在交變電場的作用下,使得電纜絕緣層在運行過程中逐漸老化導(dǎo)致?lián)舸瑥亩l(fā)電纜故障,所以密封工作—定要做好。每相復(fù)合管兩端及內(nèi)、外護(hù)套管兩端都要密封填充密封膠,達(dá)到有效防潮。熱縮管件包敷密封金屬部位如連接管、金屬護(hù)套時,金屬部位應(yīng)予加熱至60-70攝氏度,才能獲得良好的密封效果。
(2)為減少氣隙的存在,我們可以做以下工作:①將絕緣端部削成錐體,以保證包繞的填充膠與絕緣端能很好的粘合;②在主絕緣表面均勻涂一層硅脂膏增強(qiáng)密封的作用;③復(fù)合管兩端要包繞密封膠;④在安裝內(nèi)外護(hù)套前要回填填充物,將凹陷處填平,使整個接頭呈現(xiàn)一個整齊的外觀,用 PVC膠帶纏繞扎緊;⑤內(nèi)外護(hù)套安裝時要在兩端纏繞密封膠。
以上幾個問題現(xiàn)場工作中都是相輔相成的,每道工序都是互相銜接、互相影響的,我們要把它們作為一個連續(xù)的整體來看待。
10千伏交聯(lián)聚乙烯電纜的基本結(jié)構(gòu)是一定的,電纜中間頭制作時參照安裝說明,做到工藝規(guī)范并按照施工工藝施工,那么電纜中間接頭的質(zhì)量就能滿足長期安全運行的要求。
電力電纜頭制作中,干包式通常用于室內(nèi),分支用的多一些, 澆注式、熱縮式電纜頭通常用于室外,電纜直徑大一些干線中 一般在室外,或電纜過長要設(shè),施工規(guī)范有規(guī)定,