高壓電纜頭制作基本要求

1、一、高壓電纜頭制作的基本要求電纜終端頭是將電纜與其他電氣設(shè)備連接的部件，電纜中間頭是將兩根電纜連接起來的部件，電纜終端頭與中間頭統(tǒng)稱為電纜附件。電纜附件應(yīng)與電纜本體一樣能長期安全運行，并具有與電纜相同的使用壽命。良好的電纜附件應(yīng)具有以下性能：線芯聯(lián)接好：主要是聯(lián)接電阻小而且聯(lián)接穩(wěn)定，能經(jīng)受起故障電流的沖擊；長期運行后其接觸電阻不應(yīng)大于電纜線芯本體同長度電阻的1.2倍；應(yīng)具有一定的機械強度、耐振動、耐腐蝕性能；此外還應(yīng)體積小、成本低、便于現(xiàn)場安裝。 絕緣性能好：電纜附件的絕緣性能應(yīng)不低于電纜本體，所用絕緣材料的介質(zhì)損耗要低，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)對電纜附件中電場的突變能完善處理，有改變電場分布的措施。2、電

2、場分布原理高壓電纜每一相線芯外均有一接地的（銅）屏蔽層，導(dǎo)電線芯與屏蔽層之間形成徑向分布的電場。也就是說，正常電纜的電場只有從（銅）導(dǎo)線沿半徑向（銅）屏蔽層的電力線，沒有芯線軸向的電場（電力線），電場分布是均勻的。在做電纜頭時，剝?nèi)チ似帘螌?，改變了電纜原有的電場分布，將產(chǎn)生對絕緣極為不利的切向電場（沿導(dǎo)線軸向的電力線）。在剝?nèi)テ帘螌有揪€的電力線向屏蔽層斷口處集中。那么在屏蔽層斷口處就是電纜最容易擊穿的部位。 電纜最容易擊穿的屏蔽層斷口處，我們采取分散這集中的電力線（電應(yīng)力），用介電常數(shù)為2030，體積電阻率為1081012 cm 材料制作的電應(yīng)力控制管（簡稱應(yīng)力管），套在屏蔽層斷口處，以分散斷

3、口處的電場應(yīng)力（電力線），保證電纜能可靠運行。要使電纜可靠運行，電纜頭制作中應(yīng)力管非常重要，而應(yīng)力管是在不破壞主絕緣層的基礎(chǔ)上，才能達到分散電應(yīng)力的效果的。在電纜本體中，芯線外表面不可能是標準圓，芯線對屏蔽層的距離會不相等，根據(jù)電場原理，電場強度也會有大小，這對電纜絕緣也是不利的。為盡量使電纜內(nèi)部電場均勻，芯線外有一外表面圓形的半導(dǎo)體層，使主絕緣層的厚度基本相等，達到電場均勻分布的目的。在主絕緣層外，銅屏蔽層內(nèi)的外半導(dǎo)體層，同樣也是消除銅屏蔽層不平，防止電場不均勻而設(shè)置的。 為盡量使電纜在屏蔽層斷口處電場應(yīng)力分散，應(yīng)力管與銅屏蔽層的接觸長度要求不小于20mm，短了會使應(yīng)力管的接觸面不足，應(yīng)力管

4、上的電力線會傳導(dǎo)不足（因為應(yīng)力管長度是一定的），長了會使電場分散區(qū)（段）減小，電場分散不足。一般在2025mm左右。在做中間接頭時，必須把主絕緣層也剝?nèi)ヒ徊糠?，芯線用銅接管壓接后，用填料包平（圓）。有二種制作方法：熱縮套管: 用熱縮材料制作的主絕緣套管縮住，主絕緣套管外縮半導(dǎo)體管，再包金屬屏蔽層，最后外護套管。預(yù)制式附件: 所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。為中空的圓柱體，內(nèi)孔壁是半導(dǎo)體層，半導(dǎo)體層外是主絕緣材料。預(yù)制式安裝要求比熱縮的高，難度大。管式預(yù)制件的孔徑比電纜主絕緣層外徑小25mm。 中間接頭預(yù)制管要兩頭都套在電纜的主絕緣層外，各與主絕緣層連接長度不小于10mm。電纜主絕緣頭上不必削鉛

5、筆頭（在電纜芯線上盡量留半導(dǎo)體層）。 銅接管表面要處理光滑，包適量填料。關(guān)鍵技術(shù)問題：附件的尺寸與待安裝的電纜的尺寸配合要符合規(guī)定的要求。另外也需采用硅脂潤滑界面，以便于安裝,同時填充界面的氣隙，消除電暈。預(yù)制附件一般靠自身橡膠彈力可以具有一定密封作用，有時可采用密封膠及彈性夾具增強密封。預(yù)制管外面同熱縮的一樣，半導(dǎo)體層和銅屏蔽層，最外面是外護層。目前35KV以上電壓的基本上都用預(yù)制式電纜附件。三、電纜附件適用標準電纜附件的標準主要有三個層次。第一層次：IEC標準：IEC62067額定電壓150kV(Um=170kV)以上至500kV（Um=550kV）擠出絕緣電力電纜及其附件的電力電纜系統(tǒng)-

6、試驗方法和要求；IEC60840額定電壓30kV(Um=36kV)以上至150kV（Um=170kV）擠出絕緣電力電纜及其附件試驗方法和要求；IEC60859額定電壓72.5kV及以上氣體絕緣金屬封閉開關(guān)的電纜聯(lián)接裝置；IEC60502額定電壓1kV(Um=1.2kV)以上至30kV（Um=36kV）擠出絕緣電力電纜及其附件；IEC60055額定電壓18/30kV及以下紙絕緣金屬護套（帶有銅或鋁導(dǎo)體，但不包括壓氣和充油電纜）第1部分"電纜及附件試驗"中第七章：附件的型式試驗；IEC61442額定電壓6kV（Um=7.2kV）到30kV（Um=36kV）電力電纜附件試驗方法。

7、第二層次：國家標準（GB標準）：GB/Z 18890額定電壓220kV(Um=250kV)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其附件；GB/T 11017額定電壓110kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其附件；GB5589電纜附件試驗方法；GB9327電纜導(dǎo)體壓縮和機械連接接頭試驗方法；GB14315電線電纜導(dǎo)體用壓接型銅、鋁接線端子和連接管；GB11033額定電壓26/35kV及以下電力電纜附件基本技術(shù)要求已下放為JB/T8144行業(yè)標準：JB標準（機械行業(yè)協(xié)會標準）；JB/T8144額定電壓26/35kV及以下電力電纜附件基本技術(shù)要求原GB11033；JB6464額定電壓26/35kV及以下電力電纜直通型繞

8、包式接頭；JB6465額定電壓26/35kV及以下電力電纜戶內(nèi)型、戶外型瓷套式終端；JB6466額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜戶內(nèi)型、戶外型瓷套式終端；JB6468額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜戶內(nèi)型、戶外型繞包式終端；JB7829額定電壓26/35kV及以下電力電纜戶內(nèi)型、戶外型熱收縮式終端；JB7830額定電壓26/35kV及以下電力電纜直通型熱收縮式接頭；JB7831額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜戶內(nèi)型、戶外型澆注式終端；JB7832額定電壓8.7/10kV及以下電力電纜直通型澆注式接頭；JB/T8501.1額定電壓26/35kV及以下塑料絕緣電力電纜戶內(nèi)型、戶外

9、型預(yù)制裝配式終端；JB/T8503.2額定電壓26/35kV及以下塑料絕緣電力電纜戶內(nèi)型、戶外型預(yù)制裝配式接頭；四、電纜終端電應(yīng)力控制方法電應(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度實行控制，也就是采取適當?shù)拇胧?，使得電場分布和電場強度處于最佳狀態(tài)，從而提高電纜附件運行的可靠性和使用壽命。對于電纜終端而言，電場畸變最為嚴重，影響終端運行可靠性最大的是電纜外屏蔽切斷處，而電纜中間接頭電場畸變的影響，除了電纜外屏蔽切斷處，還有電纜末端絕緣切斷處。為了改善電纜絕緣屏蔽層切斷處的電應(yīng)力分布，一般采用 以下幾種方法：1、幾何形狀法采用應(yīng)力錐緩解電場應(yīng)力

10、集中：應(yīng)力錐設(shè)計是常見的方法，從電氣的角度上來看也是最可靠的最有效的方法。應(yīng)力錐通過將絕緣屏蔽層的切斷處進行延伸，使零電位形成喇叭狀，改善了絕緣屏蔽層的電場分布，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。采用應(yīng)力錐設(shè)計的電纜附件有繞包式終端、預(yù)制式終端、冷縮式終端。2、參數(shù)控制法采用高介電常數(shù)材料緩解電場應(yīng)力集中 高介電常數(shù)材料：采用應(yīng)力控制層-上世紀末國外開發(fā)了適用于中壓電纜附件的所謂應(yīng)力控制層。其原理是采用合適的電氣參數(shù)的材料復(fù)合在電纜末端屏蔽切斷處的絕緣表面上，以改變絕緣表面的電位分布，從而達到改善電場的目的。另一方法是增大屏蔽末端絕緣表面電容（Cs)，從而降低這部

11、分的容抗，也能使電位降下來，容抗減小會使表面電容電流增加，但不會導(dǎo)致發(fā)熱，由于電容正比于材料的介電常數(shù)，也就是說要想增大表面電容，可以在電纜屏蔽末端絕緣表面附加一層高介電常數(shù)的材料。目前應(yīng)力控制材料的產(chǎn)品已有熱縮應(yīng)力管、冷縮應(yīng)力管、應(yīng)力控制帶等等，一般這些應(yīng)力控制材料的介電常數(shù)都大于20，體積電阻率為108-1012.cm。應(yīng)力控制材料的應(yīng)用，要兼顧應(yīng)力控制和體積電阻兩項技術(shù)要求。雖然在理論上介電常數(shù)是越高越好，但是介電常數(shù)過大引起的電容電流也會產(chǎn)生熱量，促使應(yīng)力控制材料老化。同時應(yīng)力控制材料作為一種高分子多相結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，在材料本身配合上，介電常數(shù)與體積電阻率是一對矛盾，介電常數(shù)做得越高，體

12、積電阻率相應(yīng)就會降低，并且材料電氣參數(shù)的穩(wěn)定性也常常受到各種因素的影響，在長時間電場中運行，溫度、外部環(huán)境變化都將使應(yīng)力控制材料老化，老化后的應(yīng)力控制材料的體積電阻率會發(fā)生很大的變化，體積電阻率變大，應(yīng)力控制材料成了絕緣材料，起不到改善電場的作用，體積電阻率變小，應(yīng)力控制材料成了導(dǎo)電材料，使電纜出現(xiàn)故障。這就是應(yīng)用應(yīng)力控制材料改善電場的熱縮式電纜附件為什么只能用于中壓電力電纜線路和熱縮式電纜附件經(jīng)常出現(xiàn)故障的原因所在，同樣采用冷縮應(yīng)力管和應(yīng)力控制帶的電纜附件也有類似問題。 采用非線性電阻材料-非線性電阻材料（FSD）也是近期發(fā)展起來的一種新型材料，它利用材料本身電阻率與外施電場成非線性關(guān)系變化

13、的特性，來解決電纜絕緣屏蔽切斷處電場集中分布的問題。非線性電阻材料具有對不同的電壓有變化電阻值的特性。當電壓很低的時候，呈現(xiàn)出較大的電阻性能；當電壓很高的時候，呈現(xiàn)出較小的電阻性能。采用非線性電阻材料能夠生產(chǎn)出較短的應(yīng)力控制管，從而解決電纜采用高介電常數(shù)應(yīng)力控制管終端無法適用于小型開關(guān)柜的問題。非線性電阻材料亦可制成非線性電阻片（應(yīng)力控制片），直接繞包在電纜絕緣屏蔽切斷處上，緩解這一點的應(yīng)力集中的問題。五、中低壓電纜附件主要種類中低壓電纜附件目前使用得比較多的產(chǎn)品種類主要有熱收縮附件、預(yù)制式附件、冷縮式附件。它們分別有以下特點：1、熱收縮附件所用材料一般為以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯（EVA）及乙

14、丙橡膠等多種材料組分的共混物組成。該類產(chǎn)品主要采用應(yīng)力管處理電應(yīng)力集中問題。亦即采用參數(shù)控制法緩解電場應(yīng)力集中。主要優(yōu)點是輕便、安裝容易、性能尚好，價格便宜。應(yīng)力管是一種體積電阻率適中（1010-1012cm），介電常數(shù)較大（20-25）的特殊電性參數(shù)的熱收縮管，利用電氣參數(shù)強迫電纜絕緣屏蔽斷口處的應(yīng)力疏散成沿應(yīng)力管較均勻的分布。這一技術(shù)一般用于35kV及以下電纜附件中。因為電壓等級高時應(yīng)力管將發(fā)熱而不能可靠工作。其使用中關(guān)鍵技術(shù)問題是：要保證應(yīng)力管的電性參數(shù)必須達到上述標準規(guī)定值方能可靠工作。另外要注意用硅脂填充電纜絕緣半導(dǎo)電層斷口出的氣隙以排除氣體，達到減小局部放電的目的。交聯(lián)電纜因內(nèi)應(yīng)力

15、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20mm，以防收縮時應(yīng)力管與絕緣屏蔽脫離。熱收縮附件因彈性較小，運行中熱脹冷縮時可能使界面產(chǎn)生氣隙，因此密封技術(shù)很重要，以防止潮氣浸入。2、預(yù)制式附件所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。主要采用幾何結(jié)構(gòu)法即應(yīng)力錐來處理應(yīng)力集中問題。 其主要優(yōu)點是材料性能優(yōu)良，安裝更簡便快捷，無需加熱即可安裝，彈性好，使得界面性能得到較大改善。是近年來中低壓以及高壓電纜采用的主要形式。存在的不足在于對電纜的絕緣層外徑尺寸要求高，通常的過盈量在25mm（即電纜絕緣外徑要大于電纜附件的內(nèi)孔直徑25mm），過盈量過小，電纜附件將出現(xiàn)故障；過

16、盈量過大，電纜附件安裝非常困難（工藝要求高）。特別在中間接頭上問題突出，安裝既不方便，又常常成為故障點。此外價格較貴。其使用中關(guān)鍵技術(shù)問題是：附件的尺寸與待安裝的電纜的尺寸配合要符合規(guī)定的要求。另外也需采用硅脂潤滑界面，以便于安裝,同時填充界面的氣隙。預(yù)制附件一般靠自身橡膠彈力可以具有一定密封作用，有時可采用密封膠及彈性夾具增強密封。3、冷縮式附件所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。冷縮式附件一般采用幾何結(jié)構(gòu)法與參數(shù)控制法來處理電應(yīng)力集中問題。幾何結(jié)構(gòu)法即采用應(yīng)力錐緩解電場集中分布的方式要優(yōu)于參數(shù)控制法的產(chǎn)品。與預(yù)制式附件一樣，材料性能優(yōu)良、無需加熱即可安裝、彈性好，使得界面性能得到較大改善，與預(yù)

17、制式附件相比，它的優(yōu)勢在如安裝更為方便，只需在正確位置上抽出電纜附件內(nèi)襯芯管即可安裝完工。所使用的材料從機械強度上說比預(yù)制式附件更好，對電纜的絕緣層外徑尺寸要求也不是很高，只要電纜附件的內(nèi)徑小于電纜絕緣外徑2mm（資料上這樣的，這與預(yù)制式附件要求25mm有偏差-編者）就完全能夠滿足要求。因此冷縮式附件施工安裝比較方便。其最大特點是安裝工藝更方便快捷，安裝到位后，其工作性能與預(yù)制式附件一樣。價格與預(yù)制式附件相當，比熱收縮附件略高，是性價比最合理的產(chǎn)品。其使用中關(guān)鍵技術(shù)問題與預(yù)制式附件相同。另外，冷縮式附件產(chǎn)品從擴張狀況還可分為工廠擴張式和現(xiàn)場擴張式兩種，一般35kV及以下電壓等級的冷縮式附件多采

18、用工廠擴張式，其有效安裝期在6個月內(nèi)，最長安裝期限不得超過兩年，否則電纜附件的使用壽命將受到影響。66kV及以上電壓等級的冷縮式附件則多為現(xiàn)場擴張式，安裝期限不受限制，但需采用專用工具進行安裝，專用工具一般附件制造廠均能提供，安裝十分方便，安裝質(zhì)量可靠。六、鉛筆頭問題制作電纜頭（端頭和接頭）時，為什么在電纜端部將主絕緣層削"鉛筆頭"形狀？不削會有什么害處？在制作終端頭時，可以不削鉛筆頭。但是，如電纜絕緣端部與接線金具之間需包繞密封帶時，為保證密封效果，通常將絕緣端部削成錐體，以保證包繞的密封帶與絕緣能很好的粘合。在制作中間接頭時，如果所裝接頭為預(yù)制型結(jié)構(gòu)（含預(yù)制接頭、冷縮接

19、頭），絕緣端部不要削成錐體，因為這種類型的接頭，在接頭內(nèi)部中間部分都有一根屏蔽管，該屏蔽管的長度只比銅或鋁連接管稍長，如電纜絕緣削成錐體，錐體的根部將離開屏蔽管，連接管部分的空隙將不會被屏蔽，從而影響到接頭的性能，造成接頭在中部擊穿。如果所裝接頭為熱縮型或繞包型結(jié)構(gòu)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，因為錐面的長度遠大于絕緣端部直角邊的長度，故而沿著錐面的切向場強遠小于絕緣直角邊的切向場強，沿錐面擊穿的可能性大大降低，從而提高了接頭的性能。七、應(yīng)力管和應(yīng)力疏散膠電纜附件中應(yīng)力管和應(yīng)力疏散膠主要用于緩和分散電應(yīng)力的作用，能否介紹一下應(yīng)力管和應(yīng)力疏散膠的材質(zhì)構(gòu)成，應(yīng)

20、力管和應(yīng)力疏散膠中是否含有半導(dǎo)體成分？應(yīng)力管和應(yīng)力疏散膠的材質(zhì)構(gòu)成都是由多種高分子材料共混或共聚而成，一般基材是極性高分子，再加入高介電常數(shù)的填料等等。應(yīng)力管和應(yīng)力疏散膠中是否含有半導(dǎo)體成分這就要看生產(chǎn)廠家的材料配方了，有可能有，也可能沒有。八、電纜接地問題高壓電力電纜的銅屏蔽和鋼鎧一般都需要接地，兩端接地和一端接地有什么區(qū)別？制作電纜終端頭時，鋼鎧和銅屏蔽層能否焊接在一塊？制作電纜中間頭時，鋼鎧和銅屏蔽層能否焊接在一塊？ 35KV高壓電纜多為單芯電纜，單芯電纜在通電運行時，在屏蔽層會形成感應(yīng)電壓，如果兩端的屏蔽同時接地，在屏蔽層與大地之間形成回路，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這樣電纜屏蔽層會發(fā)熱，損耗大

21、量的電能，影響線路的正常運行，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，通常采用一端接地的方式，當線路很長時還可以采用中點接地和交叉互聯(lián)等方式。 在制作電纜頭時，將鋼鎧和銅屏蔽層分開焊接接地，是為了便于檢測電纜內(nèi)護層的好壞，在檢測電纜護層時，鋼鎧與銅屏蔽間通上電壓，如果能承受一定的電壓就證明內(nèi)護層是完好無損。如果沒有這方面的要求，用不著檢測電纜內(nèi)護層，也可以將鋼鎧與銅屏蔽層連在一起接地（我們提倡分開引出后接地）。為什么高壓單芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜要采用特殊的接地方式？電力安全規(guī)程規(guī)定：35kV及以下電壓等級的電纜都采用兩端接地方式，這是因為這些電纜大多數(shù)是三芯電纜，在正常運行中，流過三個線芯的電流總和為零，在鋁包或金屬屏蔽層外基本上沒有磁鏈，這樣，在鋁包或金屬屏蔽層兩端就基本上沒有感應(yīng)電壓，所以兩端接地后不會有感應(yīng)電流流過鋁包或金屬屏蔽層。但是當電壓超過35kV時，大多數(shù)采用單芯電纜，單芯電纜的線芯與金屬屏蔽的關(guān)系，可看作一個變壓器的初級繞組。當單芯電纜線芯通過電流時就會有磁力線交鏈鋁包或金屬屏蔽層，使它的兩端出現(xiàn)感應(yīng)電壓。 感應(yīng)電壓的大小與電纜線路的長度和流過導(dǎo)體的電流成正比，電纜很長時，護套上的感應(yīng)電壓疊加起來可達到危及人身安全的程度，在線路發(fā)生短路故障、遭受操作過