高壓交聯(lián)電纜制作工藝的改進(jìn)及應(yīng)用

1、高壓交聯(lián)電纜接頭制作工藝的改進(jìn)與應(yīng)用 川煤集團(tuán)達(dá)竹公司金剛煤礦左小云工作室2014年1月12日 高壓交聯(lián)電纜接頭制作工藝的改進(jìn)與應(yīng)用 左小云摘要：本課題介紹我礦在制作高壓交聯(lián)電纜中間接頭和終端頭工藝,降低高壓交聯(lián)電纜接頭的故障率，保障礦井高壓電纜的正常運(yùn)行，促進(jìn)礦井供電的安全可靠，最終達(dá)到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。 關(guān)鍵詞：煤礦 高壓交聯(lián)電纜 制作工藝 技術(shù)應(yīng)用一、問題提出：煤礦電力電纜頭分為終端頭和中間接頭，按安裝場(chǎng)所分有戶內(nèi)式和戶外式；按電纜頭制作安裝材料分為干包式、環(huán)氧樹脂澆注式和熱縮式等三類。 （）干包式電力電纜頭制作安裝干包式電力電纜頭使用塑料帶包纏電纜頭制作安裝不采用填充劑，也不

2、用任何殼體，因而具有體積小、重量輕、成本低和施工方便等優(yōu)點(diǎn)，但只適用于戶內(nèi)低壓（1kv）全塑或橡皮絕緣電力電纜。 （2）澆注式電力電纜頭制作安裝。澆注式電力電纜頭是由環(huán)氧樹脂外殼和套管，配以出線金具，經(jīng)組裝后澆注環(huán)氧樹脂復(fù)合物而成。環(huán)氧樹脂是一種優(yōu)良的絕緣材料，特別是具有初始電性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，成型容易，阻油能力強(qiáng)和粘接性優(yōu)良等特點(diǎn)，因而獲得廣泛的使用。主要用于油浸紙絕緣電纜，分戶內(nèi)式、戶外式兩類，并區(qū)分澆注式電纜終端頭和澆注式電纜中間接頭，分高壓（10kv）和低壓（1kv）。 （3）熱縮式電力電纜頭制作安裝。熱縮式電力電纜頭是由聚烯涇、硅酸膠和多種添加劑共混得到多相聚合物，經(jīng)過射線或電子束

3、等高能射線輻照而成的多相聚合物輻射交聯(lián)熱收縮材料，既電纜頭是由輻射交聯(lián)熱收縮電纜附件制成的。熱收縮電纜附件適用于0.5-10 KV交聯(lián)聚乙烯電纜及各種類型的電纜頭制作安裝，應(yīng)區(qū)分戶內(nèi)式、戶外式和區(qū)分熱縮式電纜終端頭、熱縮式電纜中間接頭，以及區(qū)分高壓（10kv）和低壓（1kv）。 我礦原先使用的是油浸紙絕緣高壓鋼帶鎧裝電纜，油浸紙絕緣高壓鋼帶鎧裝電纜的終端和中間接頭采用的是澆注式電力電纜頭安裝，這種電纜頭制作工藝時(shí)間需八個(gè)小時(shí)，工藝繁鎖，且電纜頭制作工藝的技術(shù)要求嚴(yán)格，工人對(duì)制作技術(shù)不易掌握。近來，隨著電力高壓電纜的不斷發(fā)展和更新，高壓鋼帶鎧裝交聯(lián)電纜代替了油浸紙絕緣高壓電纜，高壓鋼帶鎧裝交聯(lián)電

4、纜電纜頭制作工藝從澆注式電力電纜頭安裝發(fā)展到熱縮式電力電纜頭制作安裝。高壓鋼帶鎧裝交聯(lián)電纜是由電纜的外護(hù)套、金屬鎧裝、內(nèi)護(hù)套、填充物、銅屏蔽層、外半導(dǎo)層、絕緣層、內(nèi)半導(dǎo)層、導(dǎo)體、線芯等組成。6.0/10-8.7/15KV三芯交聯(lián)電纜(NSY,WSY)系列熱縮型終端和中間頭主要材料：絕緣三支套、絕緣管、應(yīng)力管、編織銅線、填充膠、密封膠帶、密封管、相色管、防雨裙。輔助材料：接線端子、焊錫、清潔劑、砂布、白布、汽油等組成。熱縮型終端頭工藝流程： 電纜的絕緣搖測(cè)。 校直電纜。 剝除電纜護(hù)套和鋼鎧。 焊接地線。 繞包填充物。 繞包填充膠。 安裝分支護(hù)套; 加熱時(shí)收縮溫度為110120。 調(diào)節(jié)噴燈火焰其呈

5、黃色柔和火焰，謹(jǐn)防高溫藍(lán)色火焰，以避免燒傷熱收縮材料。開始加熱材料時(shí)，火焰要慢慢接近材料，在材料周圍移動(dòng)，均勻加熱，并保持火焰朝著前進(jìn)（收縮）方向預(yù)熱材料。 火焰應(yīng)螺旋狀前進(jìn)，保證管子沿周圍方向充分均勻收縮。 剝銅屏蔽層和半導(dǎo)體屏蔽層。 安裝應(yīng)力管。用清潔劑清理銅屏蔽層、半導(dǎo)電層、絕緣表面，確保表面無碳跡。然后，三相分別套入應(yīng)力管，搭接銅屏蔽層20mm，熱收縮時(shí)應(yīng)沿徑向環(huán)繞徑向加熱，防止局部溫度過高，損傷材料，從應(yīng)力管下端開始向上加熱收縮固定。 壓接線端子。 安裝絕緣管。清潔絕緣管，應(yīng)力管和指套表面后，套入絕緣管至三叉根部（管上端超出填充膠10mm），熱收縮時(shí)應(yīng)沿徑向環(huán)繞徑向加熱，防止局部溫度

6、過高，損傷材料，由根部起加熱固定。 安裝相色密封管：將相色密封管套在端子接管部位，先預(yù)熱端子，由上端起加熱固定。戶內(nèi)電纜頭制作完畢。 安裝三孔、單孔防雨裙。 從6.0/10-8.7/15KV三芯交聯(lián)電纜(NSY,WSY)系列熱縮型終端頭的整個(gè)制作過程來分析，雖然時(shí)間縮短為三個(gè)小時(shí)，制作過程工藝比澆注式電力電纜頭簡(jiǎn)化，對(duì)職工的技術(shù)素質(zhì)和工藝要求低，經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)就能勝任其技術(shù)工藝。我們經(jīng)過對(duì)發(fā)生事故的電纜頭的剖析，分析發(fā)現(xiàn)熱縮工藝電纜頭的制作過程中溫度不易控制，造成電纜頭絕緣層損傷和收縮不到位，存在薄弱點(diǎn)，在運(yùn)行中，一旦發(fā)生電壓波動(dòng)，這些薄弱點(diǎn)就會(huì)發(fā)生擊穿燒毀現(xiàn)象。因此，電纜頭制作工藝存在問題是引

7、發(fā)電纜頭被擊穿燒毀的重要原因。同時(shí)，熱縮頭制作受到環(huán)境和電壓等級(jí)的限制，給礦井的安全生產(chǎn)帶來不利。二、原因分析：首先,所有交聯(lián)電纜頭的設(shè)計(jì)原理都應(yīng)遵循恢復(fù)電纜本體結(jié)構(gòu)為原則。因此,就其接頭的設(shè)計(jì)思想應(yīng)符合中國(guó)的GB12706-4和IEC60502-4：1997的電氣標(biāo)準(zhǔn)，并且必須要滿足其電氣、物理及化學(xué)性能，以確保電纜頭長(zhǎng)時(shí)間的正常運(yùn)行及電器設(shè)備的安全運(yùn)作。電纜頭的設(shè)計(jì)原理應(yīng)滿足與達(dá)到的要求：使電纜在任何自然環(huán)境下能夠安全運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),就需要重視四大關(guān)鍵因素,即：密封、絕緣、電場(chǎng)、工藝、適用環(huán)境等要素,這也是解決電纜頭的四大重要問題。(1)密封：由于大部分的電纜頭都是安裝在戶外架空,直

8、埋或煤礦井下等惡劣環(huán)境里,因此防水及防潮氣就成為確保電纜頭安全運(yùn)行的關(guān)鍵之一也就要考慮其密封性能及方法。目前密封的方法通常有兩種：一種是用瀝青或環(huán)氧樹脂灌封的方法,這種方法工藝復(fù)雜,不好控制,也不利于維護(hù);另一種新的方法也是目前國(guó)內(nèi)、國(guó)外專業(yè)廠家首選的方法,就是使用高彈性的密封膠,其工藝簡(jiǎn)單、性能可靠、維護(hù)安裝方便,這些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)也使之成為使用的主流。使用這種新方法,首先就是要考慮密封膠的性能。因?yàn)槊芊饽z的質(zhì)量和性能直接影響到接頭的密封性能,選擇一種即能和電纜體的表面、還能與附件材料表面黏結(jié)都很牢固的膠,同時(shí)還能滿足在不同的溫度變化環(huán)境里都能使用的膠是十分重要的。由于大氣環(huán)境、電纜運(yùn)行中負(fù)載高低

9、產(chǎn)生的電纜熱脹冷縮，即電纜呼吸所產(chǎn)生的絕緣之間的空隙,造成的擊穿事故對(duì)電纜的安全運(yùn)行極為不利，而熱縮附件的最大缺點(diǎn)就是本身不具有彈性，不能與電纜同呼吸，故不能用于溫差大、受氣候環(huán)境影響大的工作環(huán)境。絕緣：電纜頭的絕緣要求是應(yīng)滿足相與相之間絕緣和相對(duì)地的兩大絕緣。熱縮附件是多種復(fù)合材料混合而成，經(jīng)輻照、加工具有熱收縮功能。其單位絕緣指數(shù)為1.8-2.0kV/mm，因此設(shè)計(jì)厚度要比硅橡膠材料相對(duì)厚3-4mm單位,即： 15-16mm厚才可以達(dá)到運(yùn)行要求。相對(duì)地得絕緣是防止電荷由高電位往低電位爬得安全距離。冷縮硅橡膠材料具有良好得彈性,只要設(shè)計(jì)合理,其強(qiáng)大的回彈性既有足夠的抱緊力。無論環(huán)境發(fā)生熱脹或

10、冷縮,冷縮附件都保證緊緊抱著電纜被抱的部位。這樣就防止水和潮氣的吸入,爬電距離就得到很好的保證,同時(shí)全冷縮電纜頭的內(nèi)爬距離在理論上只要70mm就足夠了,處于更安全的考慮,仍然設(shè)計(jì)運(yùn)行距離為90MM。熱縮電纜頭的收縮溫度為100-140 ，只有在安裝時(shí)，溫度才可以滿足它的收縮條件。當(dāng)溫度低時(shí),由于電纜的熱膨脹系數(shù)與熱縮材料的膨脹系數(shù)不同,完全有可能在80 以下的環(huán)境產(chǎn)生脫層,因此出現(xiàn)裂縫。這樣水和潮氣就會(huì)在呼吸的作用下進(jìn)入,從而破壞系統(tǒng)的絕緣。但環(huán)境的條件發(fā)生變化時(shí),由于沒有硅橡膠那樣的彈性,所以也會(huì)給安全帶來影響,這就是熱縮材料的缺點(diǎn)。電場(chǎng)：熱縮電纜頭的電場(chǎng)處理方法是用線性參數(shù)法改變電場(chǎng)的布,

11、必須依靠?jī)蓚€(gè)重要參數(shù)：a體積電阻, 108-11； b介電常數(shù)為25；由于其生產(chǎn)工藝復(fù)雜,受環(huán)境因素變化大，所隊(duì)難以控制參數(shù)的穩(wěn)定,因此對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)最穩(wěn)定就會(huì)產(chǎn)生影響。工藝：熱縮頭工藝受制作人員水平的影響比較大，制作人員加熱時(shí)候溫度掌握不均勻和加熱的程度掌握不好會(huì)導(dǎo)致絕緣管收縮薄厚不均勻、燒焦絕緣管和收縮過程中出現(xiàn)氣泡，甚至有的部分根本沒收縮，導(dǎo)致了收縮厚薄不均，大大的影響了絕緣管的絕緣性，這樣很容易導(dǎo)致絕緣薄弱和缺陷的地方容易出現(xiàn)擊穿等問題。 適用環(huán)境：熱縮頭工藝在加工過程中要使用噴燈等明火設(shè)備，在禁止使用明火等熱源的地方，如石化、化工和煤礦井下使用噴燈等明火設(shè)備，增加了危險(xiǎn)，可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故

12、；同時(shí)熱縮頭不能用于溫差大、受氣候環(huán)境影響大的條件，熱縮電纜附件固有的缺點(diǎn)使得熱縮電纜的附件長(zhǎng)時(shí)間徘徊在35KV電壓等級(jí)以下的應(yīng)用，而在35KV電壓等級(jí)，熱縮電纜附件已經(jīng)成了電纜運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生事故的重要原因。在現(xiàn)代變、配電工程中,高壓三芯交聯(lián)電纜終端和中間頭制作質(zhì)量關(guān)系到供電安全運(yùn)行,也影響整根電纜的使用壽命。 2013年以來我礦逐步將熱縮電纜頭改為冷縮電纜頭，適應(yīng)了企業(yè)的發(fā)展，降低了電纜故障率，保證了供電的可靠性。冷縮電纜頭運(yùn)行可靠，制作工藝簡(jiǎn)單，施工時(shí)間短，大大縮短了事故處理時(shí)間，保證了煤礦的安全生產(chǎn)和供電安全。3、 實(shí)施過程 硅橡膠全冷縮三芯戶內(nèi)/戶外電纜終端和中間接頭絕緣管全部采用硅橡

13、膠管材料制成。硅橡膠按硫化溫度和使用特征分為高溫硫化或熱硫化（HTV）和室溫硫化（RTV）硅橡膠兩大類。硅橡膠冷縮材料是一種新型的高科技材料，其制造原理利用了橡膠拉伸后自動(dòng)復(fù)原的特征；先制備硅膠膠管和部件，將其擴(kuò)張并嵌入支撐物，應(yīng)用時(shí)將支撐物抽出，橡膠管就自動(dòng)自位收縮在被包覆的物體上。相對(duì)熱縮材料的加熱收縮的工藝過程，硅橡管的自動(dòng)復(fù)位因收縮過程中無需加熱手段稱為“冷收縮”，這一類材料稱為“冷收縮材料”，簡(jiǎn)稱“冷縮材料”。冷縮材料廣泛用于電力電纜接頭、化工管道防腐、電子電器絕緣、汽車及鐵路客車機(jī)車線束接頭保護(hù)等需要絕緣、密封及防腐的應(yīng)用場(chǎng)合。8.7/15KV硅橡膠全冷縮電纜戶內(nèi)/外終端和中間頭主

14、要材料：冷縮三指套、冷縮絕緣管、冷縮密封管、冷縮電纜終端、恒力彈簧、鋼鎧接地線、銅屏蔽接地線、相色帶、KCJ-20絕、緣自粘帶應(yīng)力管、BD-20半導(dǎo)電帶、填充膠、防水密封膠、相色管、防雨裙。輔助材料：清潔巾、焊錫、硅脂、砂紙、工作手套、卷尺、創(chuàng)可貼、安裝說明書等組成。冷縮電纜頭制作的基本工藝流程1、剝外護(hù)套將電纜校直、擦凈。剝?nèi)陌惭b位置到接線端子的外護(hù)套（可將恒力彈簧暫時(shí)繞在外護(hù)套切斷處，以方便剝?nèi)ネ庾o(hù)套）。2、鋸鋼鎧暫用恒力彈簧順鋼鎧將鋼鎧扎住，然后順鋼鎧包緊方向鋸一環(huán)形深痕，（不要鋸斷第二層鋼鎧，防止傷到電纜），用一字螺絲刀撬起（鋼鎧邊斷開），再用鉗子拉下并轉(zhuǎn)松鋼鎧，脫出鋼鎧帶，處理好鋸

15、斷處的毛刺。整個(gè)過程都要順鋼鎧包緊方向，不能讓電纜上的鋼鎧松脫。 3、剝內(nèi)護(hù)套：關(guān)鍵點(diǎn)：防止劃傷銅屏蔽留鋼鎧30mm、內(nèi)護(hù)套10mm，并用扎絲或PVC帶纏繞鋼鎧以防松散。銅屏蔽端頭用PVC帶纏緊，以防松散和劃傷冷縮管。4、安裝鋼鎧接地線將三角墊錐用力塞入電纜分岔處，除去鋼鎧上的油漆、鐵銹，用大恒力彈簧將鋼鎧地線固定在鋼鎧上。為固定牢固，地線應(yīng)預(yù)留1020mm反折，再用恒力彈簧纏繞。，恒力彈簧纏繞一圈后，把預(yù)留部分5、纏填充膠自斷口以下50mm至整個(gè)恒力彈簧、鋼鎧及內(nèi)護(hù)層，用填充膠纏繞兩層，三岔口處多纏一層，這樣做出的冷縮指套飽滿充實(shí)。6、固定銅屏蔽接地線將一端分成三股的地線分別用三個(gè)小恒力彈簧

16、固定在三相銅屏蔽上，纏好后盡量把彈簧往里推。將鋼鎧地線與銅屏蔽地線分開，不要短接。7、安裝冷縮三指套冷縮直管3芯分支：（按電纜附件說明書的要求進(jìn)行）8、安裝冷縮護(hù)套管：（按電纜附件說明書的要求進(jìn)行）可在填充膠及小恒力彈簧外纏一層黑色自粘帶，使冷縮指套內(nèi)的塑料條易于抽出。將指端的三個(gè)小支撐管略微拽出一點(diǎn)(從里看和指根對(duì)齊)，再將指套套入盡量下壓，逆時(shí)針將端塑料條抽出。清潔屏蔽層后，在指套端頭往上100mm之內(nèi)纏繞PVC帶，將冷縮管套至指套根部，逆時(shí)針抽出塑料條，抽時(shí)用手扶著冷縮管末端，定位后松開，不要一直攥著未收縮的冷縮管，根據(jù)冷縮管端頭到接線端子的距離切除或加長(zhǎng)冷縮管或切除多余的線芯。9、剝銅

17、屏蔽層在電纜芯線分叉處做好色相標(biāo)記，按電纜附件說明書，正確測(cè)量好銅屏蔽層切斷處位置，（用PVC帶包一下，防止銅屏蔽層松開），或在切斷處內(nèi)側(cè)用銅絲扎緊，順銅帶扎緊方向沿銅絲用刀劃一淺痕半導(dǎo)電應(yīng)力管（注意不能劃破半導(dǎo)體層！），慢慢將銅屏蔽帶撕下，最后順銅帶扎緊方向解掉銅絲。10、剝外半導(dǎo)電層在離銅帶斷口10-20mm處（以說明書規(guī)定尺寸為準(zhǔn)）為外半導(dǎo)電層斷口，斷口內(nèi)側(cè)包一圈膠帶作標(biāo)記?？蓜冸x型外半導(dǎo)電層處理方法，用刀劃一環(huán)痕，從環(huán)痕向未端劃兩條豎痕，間距約10mm。然后將些條形半導(dǎo)電層從未端向環(huán)形痕方向撕下（注意，不能拉起環(huán)痕內(nèi)側(cè)的半導(dǎo)電層?。玫秳澓蹠r(shí)不應(yīng)損傷絕緣層，半導(dǎo)電層斷口應(yīng)整齊。檢查主

18、絕緣層表面有無刀痕和殘留的半導(dǎo)電材料，如有應(yīng)清理干凈。不可剝離型外半導(dǎo)電層處理方法從芯線未端開始用玻璃刮掉半導(dǎo)電層（也可用專用刀具），在斷口處刮一斜坡，斷口要整齊，主絕緣層表面不應(yīng)留半導(dǎo)電材料，且表面應(yīng)采用砂帶打磨光滑。（35kV電纜的外屏蔽多為不可剝離型）11、安裝接線端子測(cè)量好電纜固定位置和各相引線所需長(zhǎng)度，鋸掉多余的引線。測(cè)量接線端子壓接芯線的長(zhǎng)度，按尺寸剝?nèi)ブ鹘^緣層，壓接線端子。銼除接線端子壓接毛刺、棱角，并清洗干凈。12、清潔主絕緣層表面用專用清潔劑擦凈主絕緣表面的污物，清潔時(shí)注意應(yīng)從絕緣端擦向外半導(dǎo)層端，一般不要反向擦，以免將半導(dǎo)電物質(zhì)帶到主絕緣層表面。13、安裝冷縮電纜終端管用填充膠將端子壓接部位的間隙和壓痕纏平。將冷縮管終端套入電纜線芯并和限位線對(duì)齊，輕輕拉動(dòng)支撐條，使冷縮管收縮。四、使用效果由于硅橡膠全冷縮三芯戶內(nèi)/戶外電纜終端和中間接頭絕緣管全部采用硅橡膠管材料制成，硅橡膠管冷縮材料同熱縮材料相比，應(yīng)用于電力絕緣技術(shù)具有更新?lián)Q代的作用，其先進(jìn)性有兩點(diǎn)。一是材料上更先進(jìn)。制造熱縮材料的高分子材