10kV電纜熔接頭技術(shù)的應(yīng)用

楊堯

（長沙電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南省長沙市 410131）

隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，社會各行各業(yè)及人民的生活對電力能源的需求越來越大，現(xiàn)代電網(wǎng)采用大量的交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜傳輸電能，由于交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的生產(chǎn)技術(shù)、場地、運輸?shù)纫蛩氐南拗?，交?lián)聚乙烯絕緣電力電纜一般中低壓的長度為500～1000 米/盤。在電力電纜線路施工中必需把每盤交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜進(jìn)行連接延長，以滿足設(shè)計施工的要求，所以電纜中間接頭在電力電纜線路中必不可少。目前，國內(nèi)外電纜接頭制作普遍采用熱縮、冷縮、預(yù)制方式，該3 種方式都是增加以應(yīng)力管、應(yīng)力錐的方式來分散電場應(yīng)力控制以達(dá)到電纜的運行，該制作方式可能產(chǎn)生雜質(zhì)和活動界面，影響電纜接頭的絕緣性能，無形中降低了電網(wǎng)運行的安全性和可靠性。電纜熔融接頭技術(shù)徹底解決了電纜附件與電纜絕緣之間配裝產(chǎn)生活動界面的根本性問題，能有效減少電纜線路及其中間接頭的故障，為電纜系統(tǒng)提供了更高的電氣穩(wěn)定性和安全可靠性。電纜熔融接頭技術(shù)對電纜采用等直徑導(dǎo)體連接，內(nèi)外屏蔽層、絕緣層都按照電纜結(jié)構(gòu)予以恢復(fù)，采用生產(chǎn)電纜原材料恢復(fù)制作一個新的電纜連接體，恢復(fù)原電纜的物理結(jié)構(gòu)和電性能的本征特性。從這個角度分析可以看出電力電纜熔接接頭制作技術(shù)是具有優(yōu)勢的，它通過對電纜結(jié)構(gòu)的"重新生成"，一步步將電纜還原至新電纜狀態(tài)，應(yīng)用該技術(shù)制作的電纜中間接頭，銅芯焊接處的拉斷力與本體的比值為92.5%，導(dǎo)體焊接的抗拉強度達(dá)到本體強度的85%以上，能夠大幅度降低電纜中間接頭引起的線路故障頻率。目前電纜熔接接頭制作現(xiàn)場主要采用模注熔接和乙炔熔接兩種制作技術(shù)，本文從現(xiàn)場安全角度分析這兩種制作技術(shù)推廣的可行性。

1 采用乙炔高溫熔接制作電纜中間接頭

制作10kV 電力電纜中間接頭時，利用乙炔的燃燒高溫?zé)崮軐㈦娎|兩端的線芯熔接在一起，然后通過乙炔燃燒高溫（溫度達(dá)170℃-190℃）將電纜內(nèi)半導(dǎo)電層（采用繞包）、主絕緣（采用繞包）和外半導(dǎo)電層（采用繞包）熔接在一起。此種制作工藝雖然能與“三層共擠”媲美，實現(xiàn)良好的電氣性能，但基于10kV 電力電纜線路中間接頭制作現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、操作面小、積水污垢線芯嚴(yán)重等情況，從保證生產(chǎn)安全考慮，不宜在配電網(wǎng)中采用乙炔高溫熔接制作10kV 電力電纜中間接頭。而且，我們通過對乙炔高溫熔接制作電纜接頭現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)整個制作過程既沒有對制作人員的安全防護(hù)、也沒有設(shè)置施工現(xiàn)場的安全措施，如圖1所示，存在很大的安全事故隱患，很明顯，目前乙炔高溫熔接制作10kV 電力電纜中間接頭的技術(shù)不宜在配電網(wǎng)中推廣使用。

2 模注熔接10kV電力電纜中間接頭

電纜模注熔接接頭原理：電纜模注熔接接頭處的電纜導(dǎo)體、內(nèi)半導(dǎo)電層、主絕緣和外半導(dǎo)電層完全按照電纜的原始結(jié)構(gòu)、規(guī)格恢復(fù)電纜本體的制作工藝，使接頭處成為完整的電纜而無接頭，這是與傳統(tǒng)電纜接頭的區(qū)別，其核心技術(shù)就是“實現(xiàn)恢復(fù)電纜本體結(jié)構(gòu)連接”，因而采用電纜模注熔接接頭技術(shù)的電纜接頭性能接近電纜本體。

電纜模注熔接接頭技術(shù)關(guān)鍵制作工藝分為5 個部分，依次為電纜線芯導(dǎo)體恢復(fù)、內(nèi)半導(dǎo)電層恢復(fù)、主絕緣恢復(fù)、外半導(dǎo)電層的恢復(fù)以及金屬屏蔽的恢復(fù)。

圖1：利用乙炔燃燒高溫熔接電纜線芯

圖2：電纜模注熔接電纜線芯（導(dǎo)體）

2.1 電纜線芯（導(dǎo)體）恢復(fù)

電纜線芯（導(dǎo)體）連接是通過電纜導(dǎo)體熱熔焊接技術(shù)實現(xiàn)電纜線芯的等徑對接[3]，是區(qū)別于熱縮、冷縮和預(yù)制式電纜連接方式（電纜線芯采用壓接）的關(guān)鍵。放熱焊接是通過氧化銅與鋁的化學(xué)反應(yīng)（放熱反應(yīng)）產(chǎn)生高溫實現(xiàn)銅與電纜導(dǎo)體的熔接，熔接后沒有任何附件存在。熱熔焊接后熔接點的載流能力與導(dǎo)體相同，具有良好的導(dǎo)電性能，焊接前后的直流電阻比率變化率幾乎不變。電纜線芯（導(dǎo)體）連接前應(yīng)將準(zhǔn)備工作做好，其具體操作過程為：按電纜熔接接頭制作尺寸工藝要求剝除電纜外護(hù)套—剝除鋼帶鎧裝層—剝除內(nèi)護(hù)套層—剝除內(nèi)襯材料—剝除銅屏蔽層—剝除外半導(dǎo)電層—剝除主絕緣層—剝除內(nèi)半導(dǎo)電層，量取裸露的電纜線芯（導(dǎo)體）長度是否符合工藝尺寸要求[2]。

電纜兩端線芯（導(dǎo)體）長度符合工藝尺寸要求后，將兩端電纜線芯按對接位置要求放好，然后裝設(shè)電纜熔接模具，再在模具中放置熔接焊料和起爆材料，確認(rèn)好粉末材料的數(shù)量合適后點燃起爆，具體如圖2 所。

圖3：電纜半導(dǎo)電層的恢復(fù)

圖4：電纜主絕緣等徑恢復(fù)

圖5：電纜模注熔接接頭圖片

2.2 內(nèi)半導(dǎo)電層的恢復(fù)

電纜內(nèi)半導(dǎo)電層的恢復(fù)是制作熔接接頭的核心工藝之一，其制作水平?jīng)Q定著熔接接頭的場強是否與原電纜場強分布一致?，F(xiàn)場技術(shù)人員將半導(dǎo)電帶進(jìn)行繞包，繞包時采用二分一搭接方式連續(xù)均勻緊密搭接[3]?，F(xiàn)場所使用的半導(dǎo)帶是與生產(chǎn)電纜半導(dǎo)電料相同的材質(zhì)、具有良好相融性的專用超光滑半導(dǎo)電料，具體如圖3所示。

2.3 主絕緣恢復(fù)

10kV 配電電纜線路采用的是三相統(tǒng)包交聯(lián)聚乙烯電纜，電纜主絕緣材料是交聯(lián)聚乙烯。此種絕緣材料屬于高分子聚合物，在高溫下熔接冷卻后形成乳白色的固體絕緣材料，電氣性能好，在高電場強度下絕緣性能穩(wěn)定?，F(xiàn)有技術(shù)可以將交聯(lián)聚乙烯材料固化成連續(xù)均勻的帶狀成盤纏繞，使用時非常方便快捷。

在電纜熔接頭制作恢復(fù)電纜主絕緣時，技術(shù)人員使用交聯(lián)聚乙烯主絕緣帶進(jìn)行二分之一搭接的方式繞包，繞包時采用二分一搭接方式連續(xù)均勻緊密搭接，繞包的交聯(lián)聚乙烯厚度與電纜本體絕緣厚度應(yīng)一致[3]?，F(xiàn)場所使用的主絕緣帶是與生產(chǎn)電纜主絕緣相同的材質(zhì)、具有良好相融性的專用交聯(lián)聚乙烯主絕緣帶。

現(xiàn)場技術(shù)人員在繞包內(nèi)半導(dǎo)電層、主絕緣層后，進(jìn)行加熱升溫使得其熔融連接。加熱過程中應(yīng)注意進(jìn)行溫度控制，應(yīng)采取有效的冷卻措施或方法以保證交聯(lián)聚乙烯絕緣材質(zhì)的絕緣性能和材料機理不受損傷。如圖4所示，電纜主絕緣經(jīng)打磨處理光滑實現(xiàn)了等徑恢復(fù)。

2.4 外半導(dǎo)電層的恢復(fù)

現(xiàn)場技術(shù)人員使用電纜外半導(dǎo)電帶進(jìn)行繞包，繞包時采用二分一搭接方式連續(xù)均勻緊密搭接，繞包的外半導(dǎo)電帶厚度與電纜本體的外半導(dǎo)帶厚度應(yīng)一致?，F(xiàn)場所使用的外半導(dǎo)帶是與生產(chǎn)電纜外半導(dǎo)電料相同的材質(zhì)、具有良好相融性的專用超光滑半導(dǎo)電料。金屬屏蔽層的作用是在電纜線路

2.5 金屬屏蔽的恢復(fù)

10kV 配電電纜線路在運行時，A、B、C 三相交流電將各自建立交變的磁場，三相磁場對各相的運行將會造成影響，為了避免不利的電磁現(xiàn)象影響，在A、B、C 三相交流電纜外半導(dǎo)電層外安裝一層銅金屬屏蔽層，屏蔽其他相建立的磁場對其的影響。

在電纜熔接頭制作恢復(fù)電纜屏蔽層時，現(xiàn)場制技術(shù)人員采用與電纜本體銅屏蔽層厚度一致的薄銅帶進(jìn)行搭接繞包，繞包時采用二分一搭接方式連續(xù)均勻緊密搭接。現(xiàn)場所使用的銅屏蔽帶與生產(chǎn)電纜銅屏蔽層是相同的材質(zhì)、具有良好屏蔽性能，兩端用恒力彈簧固定。

完成前面5 個步驟后，現(xiàn)場技術(shù)人員使用電纜附件冷縮（熱縮）材料逐一恢復(fù)電纜中間接頭的內(nèi)護(hù)層、鋼帶鎧裝層—接地線路導(dǎo)通以及外護(hù)套層，電纜模注熔接接頭完工后的電纜中間熔接處外觀與電纜本體其他部位區(qū)別不大，具體如圖5所示。

3 結(jié)果分析

綜上所述，電纜熔接頭制作優(yōu)勢比較明顯，具體如下：

3.1 良好的防水性能

電纜熔接頭制作時，現(xiàn)場分層注熔，內(nèi)外半導(dǎo)，絕緣本體與原電纜無縫隙熔融結(jié)合，無界面，防水性能好。

3.2 足夠的機械強度

電纜線芯銅芯熔接，修復(fù)處電纜可彎曲，無需擔(dān)心電纜拖動造成影響。

3.3 施工環(huán)境溫度

用電纜熔接頭制作技術(shù)制作電纜接頭時，對環(huán)境溫度濕度要求不高，主要是因模具芯腔有較高溫度控制。

3.4 電纜外形尺寸

電纜熔接頭制作后，制作成品的尺寸與電纜外徑近似相等或等直徑的制作，且可將電纜頭制作在電纜彎曲處，高空懸掛的特殊位置，不占用太多置用空間。

3.5 導(dǎo)體連接性能

電纜熔接頭制作技術(shù)，導(dǎo)體采用放熱焊接技術(shù)，導(dǎo)體等徑、低電阻、高強度、焊接點永不老化，能經(jīng)受得起故障電流沖擊和長期大電流運行，具有持久可靠的電氣連接。

從配電電纜線路故障搶修現(xiàn)場反饋信息來看，電纜熔接接頭制作現(xiàn)場采用的模注熔接制作技術(shù)和乙炔熔接制作技術(shù)，都會涉及到動火操作和電纜接頭制作過程中溫度過高等問題。特別是乙炔熔接制作技術(shù)，在接頭熔接中全程采用乙炔燃燒，如在配電電纜密集排布的電纜溝內(nèi)作業(yè)將會存在很大的安全隱患，操作極不安全，建議配電網(wǎng)中配電電纜中間接頭制作不宜采用此方法。模注熔接制作技術(shù)同樣需要辦理動火操作票，雖然點火爆炸時間很短，但其威力同樣不容小覷。如果要在配電電纜線路中采用模注熔接制作技術(shù)制作電纜中間接頭，需要提高安全防護(hù)等級、采取有效措施控制火花和溫度，才能實現(xiàn)在安全生產(chǎn)的前提下提高電纜線路中間接頭連接電氣性能的可靠性。