A. 高压电缆头怎么做
1、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部件,电缆中间头是将两根电缆连接起来的部件,电缆终端头与中间头统称为电缆附件。电缆附件应与电缆本体一样能长期安全运行,并具有与电缆相同的使用寿命。良好的电缆附件应具有以下性能:
线芯联接好: 主要是联接电阻小而且联接稳定,能经受起故障电流的冲击;长期运行后其接触电阻不应大于电缆线芯本体同长度电阻的1.2倍;应具有一定的机械强度、耐振动、耐腐蚀性能;此外还应体积小、成本低、便于现场安装。
绝缘性能好: 电缆附件的绝缘性能应不低于电缆本体,所用绝缘材料的介质损耗要低,在结构上应对电缆附件中电场的突变能完善处理,有改变电场分布的措施。
2、电场分布原理
高压电缆每一相线芯外均有一接地的(铜)屏蔽层,导电线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。也就是说,正常电缆的电场只有从(铜)导线沿半径向(铜)屏蔽层的电力线,没有芯线轴向的电场(电力线),电场分布是均匀的。
在做电缆头时,剥去了屏蔽层,改变了电缆原有的电场分布,将产生对绝缘极为不利的切向电场(沿导线轴向的电力线)。在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。电缆最容易击穿的屏蔽层断口处,我们采取分散这集中的电力线(电应力),用介电常数为20~30,体积电阻率为108~1012Ω??cm 材料制作的电应力控制管(简称应力管),套在屏蔽层断口处,以分散断口处的电场应力(电力线),保证电缆能可靠运行。
要使电缆可靠运行,电缆头制作中应力管非常重要,而应力管是在不破坏主绝缘层的基础上,才能达到分散电应力的效果。在电缆本体中,芯线外表面不可能是标准圆,芯线对屏蔽层的距离会不相等,根据电场原理,电场强度也会有大小,这对电缆绝缘也是不利的。为尽量使电缆内部电场均匀,芯线外有一外表面圆形的半导体层,使主绝缘层的厚度基本相等,达到电场均匀分布的目的。
在主绝缘层外,铜屏蔽层内的外半导体层,同样也是消除铜屏蔽层不平,防止电场不均匀而设置的。
为尽量使电缆在屏蔽层断口处电场应力分散,应力管与铜屏蔽层的接触长度要求不小于20mm,短了会使应力管的接触面不足,应力管上的电力线会传导不足(因为应力管长度是一定的),长了会使电场分散区(段)减小,电场分散不足。一般在20~25mm左右。
在做中间接头时,必须把主绝缘层也剥去一部分,芯线用铜接管压接后,用填料包平(圆)。有二种制作方法:
热缩套管: 用热缩材料制作的主绝缘套管缩住,主绝缘套管外缩半导体管,再包金属屏蔽层,最后外护套管。
预制式附件: 所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。为中空的圆柱体,内孔壁是半导体层,半导体层外是主绝缘材料。
预制式安装要求比热缩的高,难度大。管式预制件的孔径比电缆主绝缘层外径小2~5mm。中间接头预制管要两头都套在电缆的主绝缘层外,各与主绝缘层连接长度不小于10mm。电缆主绝缘头上不必削铅笔头(在电缆芯线上尽量留半导体层)。 铜接管表面要处理光滑,包适量填料。
关键技术问题:附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求。另外也需采用硅脂润滑界面,以便于安装,同时填充界面的气隙,消除电晕。预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用,有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。预制管外面同热缩的一样,半导体层和铜屏蔽层,最外面是外护层。
3、电缆终端电应力控制方法
电应力控制是中高压电缆附件设计中的极为重要的部分。电应力控制是对电缆附件内部的电场分布和电场强度实行控制,也就是采取适当的措施,使得电场分布和电场强度处于最佳状态,从而提高电缆附件运行的可靠性和使用寿命。
对于电缆终端而言,电场畸变最为严重,影响终端运行可靠性最大的是电缆外屏蔽切断处,而电缆中间接头电场畸变的影响,除了电缆外屏蔽切断处,还有电缆末端绝缘切断处。为了改善电缆绝缘屏蔽层切断处的电应力分布,一般采用以下几种方法:
3.1 几何形状法
采用应力锥缓解电场应力集中:应力锥设计是常见的方法,从电气的角度上来看也是最可靠的最有效的方法。应力锥通过将绝缘屏蔽层的切断处进行延伸,使零电位形成喇叭状,改善了绝缘屏蔽层的电场分布,降低了电晕产生的可能性,减少了绝缘的破坏,保证了电缆的运行寿命。采用应力锥设计的电缆附件有绕包式终端、预制式终端、冷缩式终端。
3.2 参数控制法
采用高介电常数材料缓解电场应力集中 高介电常数材料:采用应力控制层---上世纪末国外开发了适用于中压电缆附件的所谓应力控制层。其原理是采用合适的电气参数的材料复合在电缆末端屏蔽切断处的绝缘表面上,以改变绝缘表面的电位分布,从而达到改善电场的目的。另一方法是增大屏蔽末端绝缘表面电容(Cs),从而降低这部分的容抗,也能使电位降下来,容抗减小会使表面电容电流增加,但不会导致发热,由于电容正比于材料的介电常数,也就是说要想增大表面电容,可以在电缆屏蔽末端绝缘表面附加一层高介电常数的材料。
目前应力控制材料的产品已有热缩应力管、冷缩应力管、应力控制带等等,一般这些应力控制材料的介电常数都大于20,体积电阻率为108-1012Ω.cm。应力控制材料的应用,要兼顾应力控制和体积电阻两项技术要求。
虽然在理论上介电常数是越高越好,但是介电常数过大引起的电容电流也会产生热量,促使应力控制材料老化。同时应力控制材料作为一种高分子多相结构复合材料,在材料本身配合上,介电常数与体积电阻率是一对矛盾,介电常数做得越高,体积电阻率相应就会降低,并且材料电气参数的稳定性也常常受到各种因素的影响,在长时间电场中运行,温度、外部环境变化都将使应力控制材料老化,老化后的应力控制材料的体积电阻率会发生很大的变化,体积电阻率变大,应力控制材料成了绝缘材料,起不到改善电场的作用,体积电阻率变小,应力控制材料成了导电材料,使电缆出现故障。这就是应用应力控制材料改善电场的热缩式电缆附件为什么只能用于中压电力电缆线路和热缩式电缆附件经常出现故障的原因所在,同样采用冷缩应力管和应力控制带的电缆附件也有类似问题。
采用非线性电阻材料---非线性电阻材料(FSD)也是近期发展起来的一种新型材料,它利用材料本身电阻率与外施电场成非线性关系变化的特性,来解决电缆绝缘屏蔽切断处电场集中分布的问题。非线性电阻材料具有对不同的电压有变化电阻值的特性。当电压很低的时候,呈现出较大的电阻性能;当电压很高的时候,呈现出较小的电阻性能。采用非线性电阻材料能够生产出较短的应力控制管,从而解决电缆采用高介电常数应力控制管终端无法适用于小型开关柜的问题。
非线性电阻材料亦可制成非线性电阻片(应力控制片),直接绕包在电缆绝缘屏蔽切断处上,缓解这一点的应力集中的问题。
4、中低压电缆附件主要种类
中低压电缆附件目前使用得比较多的产品种类主要有热收缩附件、预制式附件、冷缩式附件。它们分别有以下特点:
4.1 热收缩附件
所用材料一般为以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯(EVA)及乙丙橡胶等多种材料组分的共混物组成。该类产品主要采用应力管处理电应力集中问题。亦即采用参数控制法缓解电场应力集中。主要优点是轻便、安装容易、性能尚好,价格便宜。
应力管是一种体积电阻率适中(1010-1012Ωcm),介电常数较大(20--25)的特殊电性参数的热收缩管,利用电气参数强迫电缆绝缘屏蔽断口处的应力疏散成沿应力管较均匀的分布。这一技术一般用于35kV及以下电缆附件中。因为电压等级高时应力管将发热而不能可靠工作。
其使用中关键技术问题是:
要保证应力管的电性参数必须达到上述标准规定值方能可靠工作。另外要注意用硅脂填充电缆绝缘半导电层断口出的气隙以排除气体,达到减小局部放电的目的。交联电缆因内应力处理不良时在运行中会发生较大收缩,因而在安装附件时注意应力管与绝缘屏蔽搭盖不少于20mm,以防收缩时应力管与绝缘屏蔽脱离。热收缩附件因弹性较小,运行中热胀冷缩时可能使界面产生气隙,因此密封技术很重要,以防止潮气浸入。
4.2 预制式附件
所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。主要采用几何结构法即应力锥来处理应力集中问题。 其主要优点是材料性能优良,安装更简便快捷,无需加热即可安装,弹性好,使得界面性能得到较大改善。是近年来中低压以及高压电缆采用的主要形式。存在的不足在于对电缆的绝缘层外径尺寸要求高,通常的过盈量在2~5mm(即电缆绝缘外径要大于电缆附件的内孔直径2~5mm),过盈量过小,电缆附件将出现故障;过盈量过大,电缆附件安装非常困难(工艺要求高)。特别在中间接头上问题突出,安装既不方便,又常常成为故障点。此外价格较贵。
其使用中关键技术问题是:
附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求。另外也需采用硅脂润滑界面,以便于安装,同时填充界面的气隙。预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用,有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。
4.3 冷缩式附件
所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。冷缩式附件一般采用几何结构法与参数控制法来处理电应力集中问题。几何结构法即采用应力锥缓解电场集中分布的方式要优于参数控制法的产品。
与预制式附件一样,材料性能优良、无需加热即可安装、弹性好,使得界面性能得到较大改善,与预制式附件相比,它的优势在如安装更为方便,只需在正确位置上抽出电缆附件内衬芯管即可安装完工。所使用的材料从机械强度上说比预制式附件更好,对电缆的绝缘层外径尺寸要求也不是很高,只要电缆附件的内径小于电缆绝缘外径2mm(资料上这样的,这与预制式附件要求2~5mm有偏差-编者)就完全能够满足要求。因此冷缩式附件施工安装比较方便。其最大特点是安装工艺更方便快捷,安装到位后,其工作性能与预制式附件一样。价格与预制式附件相当,比热收缩附件略高,是性价比最合理的产品。
另外,冷缩式附件产品从扩张状况还可分为工厂扩张式和现场扩张式两种,一般35kV及以下电压等级的冷缩式附件多采用工厂扩张式,其有效安装期在6个月内,最长安装期限不得超过两年,否则电缆附件的使用寿命将受到影响。66kV及以上电压等级的冷缩式附件则多为现场扩张式,安装期限不受限制,但需采用专用工具进行安装,专用工具一般附件制造厂均能提供,安装十分方便,安装质量可靠。
5、铅笔头问题
在制作终端头时,可以不削铅笔头。但是,如电缆绝缘端部与接线金具之间需包绕密封带时,为保证密封效果,通常将绝缘端部削成锥体,以保证包绕的密封带与绝缘能很好的粘合。在制作中间接头时,如果所装接头为预制型结构(含预制接头、冷缩接头),绝缘端部不要削成锥体,因为这种类型的接头,在接头内部中间部分都有一根屏蔽管,该屏蔽管的长度只比铜或铝连接管稍长,如电缆绝缘削成锥体,锥体的根部将离开屏蔽管,连接管部分的空隙将不会被屏蔽,从而影响到接头的性能,造成接头在中部击穿。如果所装接头为热缩型或绕包型结构时,绝缘端部必须削成锥体,即制成反应力锥,同时必须将锥面用砂带抛光,因为锥面的长度远大于绝缘端部直角边的长度,故而沿着锥面的切向场强远小于绝缘直角边的切向场强,沿锥面击穿的可能性大大降低,从而提高了接头的性能。
6、应力管和应力疏散胶
电缆附件中应力管和应力疏散胶主要用于缓和分散电应力的作用,应力管和应力疏散胶的材质构成都是由多种高分子材料共混或共聚而成,一般基材是极性高分子,再加入高介电常数的填料等等。应力管和应力疏散胶中是否含有半导体成分这就要看生产厂家的材料配方了,有可能有,也可能没有。
7、电缆接地问题
在制作电缆头时,将钢铠和铜屏蔽层分开焊接接地,是为了便于检测电缆内护层的好坏,在检测电缆护层时,钢铠与铜屏蔽间通上电压,如果能承受一定的电压就证明内护层是完好无损。如果没有这方面的要求,用不着检测电缆内护层,也可以将钢铠与铜屏蔽层连在一起接地(提倡分开引出后接地)。
电力安全规程规定:35kV及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式,这是因为这些电缆大多数是三芯电缆,在正常运行中,流过三个线芯的电流总和为零,在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链,这样,在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压,所以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层。
感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比,电缆很长时,护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度,在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电冲击时,屏蔽上会形成很高的感应电压,甚至可能击穿护套绝缘。
三、改善电场分布的措施
1、在35kv及以下电力电缆接头中,改善其护套断开处电场分布的方法有几种
(1)胀喇叭口:在铅包割断处把铅包边缘撬起,成喇叭状,其边缘应光滑、圆整、对称。
(2)预留统包绝缘:在铅包切口至电缆芯线分开点之间留有一段统包绝缘纸。
(3)切除半导电纸:将半导电纸切除到喇叭口以下。
(4)包绕应力锥:用绝缘包带和导电金属材料包成锥形,人为地将屏蔽层扩大,以改善电场分布。
(5)等电位法:对于干包型或交联聚乙烯电缆头,在各线芯概况绝缘表面上包一段金属带,并将其连接在一起。
(6)装设应力控制管:对于35kv及以下热缩管电缆头,首先从线芯铜屏蔽层末端方向经半导体带至线芯绝缘概况包绕2层半导体带,然后将相应规格折应力管,套在铜屏蔽的末端处,热缩成形。
2、目前中压电缆附件中改善电场分布的措施主要有两大类型。一是几何型:是通过改变电缆附件中电压集中处的几何形状来改变电场分布,降低该处的电场强度,如包应力锥、预制应力锥、削铅笔头、胀喇叭口等。二是参数型:是在电缆末端铜屏蔽切断处的绝缘上加一层一定参数材料制成的应力控制层,改变绝缘层表面的电位分布,达到改善该处电场分布的目的。如常见的应力控制管、应力带等。
B. 10kv高压电缆头制作图解
高压电缆头制作详细的操作工艺
第一步是剥护套,对于护套应有一些详细的说明来进行,先外后内的顺序进行。另外还要保障充分的绝缘。对于一些专用的钢甲也会有相应的工具进行。
第二步是焊接屏蔽层接地线,把内护层铜屏蔽层氧化物去掉并且涂上焊锡。把接地扁铜线分三股并与铜屏蔽层绑紧,并把绑线头处理好,焊锡与铜屏蔽层焊住线头。外护套防潮段表面一圈要用砂皮打毛密封以防止水渗进电缆头。屏蔽层与钢甲两接地线要求分开时,屏蔽层接地线要做好绝缘处理。
第三步是铜屏蔽层处理,在电缆芯线分叉处做好色相标记,正确测量好铜屏蔽层切断处位置并用焊锡焊牢,在切断处内侧用铜丝扎紧,顺铜带扎紧方向沿铜丝用刀划一浅痕,慢慢将铜屏蔽带撕下顺铜带扎紧方向解掉铜丝。
第四步剥半导电层,一般在离铜带断口10mm处为半导电层断口,断口内侧包一圈胶带作标记。用不掉毛的浸有清洁剂的细布或纸擦净主绝缘表面的污物,清洁时只允许从绝缘端向半导体层,不允许反复擦,以免将半导电物质带到主绝缘层表面。
第五步安装半导电管终端头在三根芯线离分叉处的距离应尽量相等,一般要求离分支手套50mm,半导电管要套住铜带不小于20mm,外半导电层已留出20mm,在半导电层断口两侧要涂应力疏散胶(外侧主绝缘层上15mm长),主绝缘表面涂硅脂。半导电管热缩时注意:铜带不松动表面要干净(原焊锡要焊牢),半导电管内不一点空气。
第六步安装分支手套,在内绝缘层和钢甲这段用填料包平,在手指口和外护层防潮处涂上密封胶,分支手套小心套入,(做好色相标记)热缩分支手套,电缆分支中间尽量少缩(此处最容易使分支手套破裂),涂密封胶的4个端口要缩紧。
第七步安装绝缘套管和接线端子:测量好电缆固定位置和各相引线所需长度,锯掉多余的引线。测量接线端子压接芯线的长度,按尺寸剥去主绝缘层,芯线上涂点导电膏或硅脂,压接线端子。处理掉压接处的毛刺,接线端子与主绝缘层之间用填料包平,套绝缘热缩管,在接线端子上涂密封胶,最后一根绝缘热缩套管要套住接线端子,绝缘套管都要上面一根压住下面一根。
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C. 电缆头的制作
低压电缆头制作安装
1 范围
本工艺标准适用于0.6/1kV以下的室内聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套、电力电缆终端头的制作安装。
2 施工准备
2.1 材料要求:
2.1.1 电缆终端头套、塑料带、接线鼻子、镀锌螺丝、凡士林油、电缆卡子、电缆标牌、多股铜线等材料必须符合设计要求,并具备产品出厂合格证。
2.1.2 塑料带应分黄、绿、红、黑四色,各种螺丝等镀锌件应镀锌良好。
2.1.3 地线采用裸铜软线或多股铜线,截面120号电缆以下16mm2150号以上25mm2表面应清洁,无断股现象。
2.2 主要机具:
2.2.1 制作和安装机具:压线钳、钢锯、扳手、钢锉。
2.2.2 测试器具:钢卷尺、摇表、万用表、试铃。
2.3 施工条件:
2.3.1 电气设备安装完毕,室内空气干燥。
2.3.2 电缆敷设并整理完毕,核对无误。
2.3.3 电缆支架及电缆终端头固定支架安装齐全。
2.3.4 现场具有足够照度的照明和较宽敞的操作场地。
3 操作工艺
3.1 工艺流程:
摇测电缆绝缘→剥电缆铠甲,打卡子→焊接地线→包缠电缆、套电缆终端头套→压电缆芯线接线鼻子、与设备连接 3.2 摇测电缆绝缘:
3.2.1 选用1000V摇表,对电缆进行摇测,绝缘电阻应在10M僖陨稀
3.2.2 电缆摇测完毕后,应将芯线分别对地放电。
3.3 剥电线铠甲,打卡子:
3.3.1 根据电缆与设备联接的具体尺寸,量电缆并做好标记。锯掉多余电缆,根据电缆头套型号尺寸要求,剥除外护套。电缆头套型号尺寸见表2-10和图2-33。
3.3.2 将地线的焊接部位用钢锉处理,以备焊接。
3.3.3 在打钢带卡子的同时,多股铜线排列整齐后卡在卡子里。图2-33
电线头套型号尺寸
表2-10
规格尺寸适用范围
序号型号 L (mm) D (mm) VV,VLV四芯(mm2) VV20,VLV20四芯(mm2) 1 2 3 4 5 6 VDT-1 VDT-2 VDT-3 VDT-4 VDT-5 VDT-6 86 101 122 138 150 158 20 25 32 40 44 48 10~16 25~35 50~70 95~120 150 185 10~16 25~35 50~70 95~120 150 185
3.3.4 利用电缆本身钢带宽的二分之一做卡子,采用咬口的方法将卡子打牢,必须打两道,防止钢带松开,两道卡子的间距为15mm,见图2-34。
3.3.5 剥电缆铠甲,用钢锯在第一道卡子向上3~5mm处,锯一环形深痕,深度为钢带厚度的2/3,不得锯透。
3.3.6 用螺丝刀在锯痕尖角处将钢带挑起,用钳子将钢带撕掉,随后将钢带锯口处用钢锉修理钢带毛刺,使其光滑。
3.4 焊接地线:
图2-34
地线采用焊锡焊接于电缆钢带上,焊接应牢固,不应有虚焊现象,应注意不要将电缆烫伤。必须焊在两层钢带上。
3.5 包缠电缆,套电缆终端头套:
3.5.1 剥去电缆统包绝缘层,将电缆头套下部先套入电缆。
3.5.2 根据电缆头的型号尺寸,按照电缆头套长度和内径,用塑料带采用半叠法包缠电缆。塑料带包缠应紧密,形状呈枣核状(图2-35)。
图2-35
3.5.3 将电缆头套上部套上,与下部对接、套严(图2-36)。图2-36
3.6 压电缆芯线接线鼻子:
3.6.1 从芯线端头量出长度为线鼻子的深度,另加5mm,剥去电缆芯线绝缘,并在芯绒上涂上凡士林。
3.6.2 将芯线插入接线鼻子内,用压线钳子压紧接线鼻子,压接应在两道以上。
3.6.3 根据不同的相位,使用黄、绿、红、黑四色塑料带分别包缠电缆各芯线至接线鼻子的压接部位。
3.6.4 将作好终端头的电缆,固定在预先做好的电缆头支架上,并将芯线分开。
3.6.5 根据接线端子的型号,选用螺栓将电缆接线端子压接在设备上,注意应使螺栓由上向下或从内向外穿,平垫和弹簧垫应安装齐全。
4 质量标准
4.1 保证项目:电缆终端头的制作安装应符合规范规定,绝缘电阻合格,电缆终端头固定牢固,芯线与线鼻压接牢固,线鼻与设备螺栓连接紧密,相序正确,绝缘包扎严密。
检验方法:用手扳动和观察检查,检查记录。
4.2 基本项目:电缆终端头的支架安装应符合规范规定。支架的安装应平整、牢固,成排安装的支架高度应一致,偏差不应大于5mm,间距均匀、排列整齐。
检验方法:用手扳动、拉线和尺量检查。
5 成品保护
5.1 加强保卫措施,防止电缆丢失或损坏。
5.2 电缆头制作完毕以后,应立即与设备联接好,不得乱放,以防损伤成品。
5.3 在电缆头附近用火时,应注意将电缆头保护好,防止将电缆头烧坏或烤伤。
5.4 电缆头系塑料制品,应注意不受机械损伤。
6 应注意的质量问题
6.1 防止地线焊接不牢
解决方法是将钢带一定要锉出新茬,焊接时使用电烙铁不得小于500W,否则焊接不牢。
6.2 防止电缆芯线与线鼻子压接不紧固。线鼻子与芯线截面必须配套,压接时模具规格与芯线规格一致,压接数量不得小于二道。
6.3 防止电缆芯线伤损:用电缆刀或电工刀剥皮时,不宜用力过大,最好电缆绝缘外皮不完全切透,里层电缆皮应撕下,防止损伤芯线。
6.4 电缆头卡固不正,电缆芯线过长或过短。电缆芯线锯断前要量好尺寸,以芯线能调换相序为宜,不宜过长或过短;电缆头卡固时,应注意找直,找正,不得歪斜。
7 应具备的质量记录 (gjdlswpt cn)
7.1 自互检记录。
7.2 设计变更记录。
7.3 电缆绝缘摇测记录。
7.4 产品合格证。