1、高壓電纜頭的基本要求
電纜終端頭是將電纜與其他電氣裝置連線的部件,電纜中間頭是將兩根電纜連線起來的部件,電纜終端頭與中間頭統稱為電纜附件。電纜附件應與電纜本體一樣能長期安全執行,並具有與電纜相同的使用壽命。良好的電纜附件應具有以下效能:
線芯聯接好: 主要是聯接電阻小而且聯接穩定,能經受起故障電流的衝擊;長期執行後其接觸電阻不應大於電纜線芯本體同長度電阻的1.2倍;應具有一定的機械強度、耐振動、耐腐蝕效能;此外還應體積小、成本低、便於現場安裝。
絕緣效能好: 電纜附件的絕緣效能應不低於電纜本體,所用絕緣材料的介質損耗要低,在結構上應對電纜附件中電場的突變能完善處理,有改變電場分佈的措施。
2、電場分佈原理
高壓電纜每一相線芯外均有一接地的(銅)遮蔽層,導電線芯與遮蔽層之間形成徑向分佈的電場。也就是說,正常電纜的電場只有從(銅)導線沿半徑向(銅)遮蔽層的電力線,沒有芯線軸向的電場(電力線),電場分佈是均勻的。
在做電纜頭時,剝去了遮蔽層,改變了電纜原有的電場分佈,將產生對絕緣極為不利的切向電場(沿導線軸向的電力線)。在剝去遮蔽層芯線的電力線向遮蔽層斷口處集中。那麼在遮蔽層斷口處就是電纜最容易擊穿的部位。電纜最容易擊穿的遮蔽層斷口處,我們採取分散這集中的電力線(電應力),用介電常數為20~30,體積電阻率為108~1012Ω??cm 材料製作的電應力控制管(簡稱應力管),套在遮蔽層斷口處,以分散斷口處的電場應力(電力線),保證電纜能可靠執行。
要使電纜可靠執行,電纜頭製作中應力管非常重要,而應力管是在不破壞主絕緣層的基礎上,才能達到分散電應力的效果。在電纜本體中,芯線外表面不可能是標準圓,芯線對遮蔽層的距離會不相等,根據電場原理,電場強度也會有大小,這對電纜絕緣也是不利的。為儘量使電纜內部電場均勻,芯線外有一外表面圓形的半導體層,使主絕緣層的厚度基本相等,達到電場均勻分佈的目的。
在主絕緣層外,銅遮蔽層內的外半導體層,同樣也是消除銅遮蔽層不平,防止電場不均勻而設定的。
為儘量使電纜在遮蔽層斷口處電場應力分散,應力管與銅遮蔽層的接觸長度要求不小於20mm,短了會使應力管的接觸面不足,應力管上的電力線會傳導不足(因為應力管長度是一定的),長了會使電場分散區(段)減小,電場分散不足。一般在20~25mm左右。
在做中間接頭時,必須把主絕緣層也剝去一部分,芯線用銅接管壓接後,用填料包平(圓)。有二種製作方法:
熱縮套管: 用熱縮材料製作的主絕緣套管縮住,主絕緣套管外縮半導體管,再包金屬遮蔽層,最後外護套管。
預製式附件: 所用材料一般為矽橡膠或乙丙橡膠。為中空的圓柱體,內孔壁是半導體層,半導體層外是主絕緣材料。
預製式安裝要求比熱縮的高,難度大。管式預製件的孔徑比電纜主絕緣層外徑小2~5mm。中間接頭預製管要兩頭都套在電纜的主絕緣層外,各與主絕緣層連線長度不小於10mm。電纜主絕緣頭上不必削鉛筆頭(在電纜芯線上儘量留半導體層)。 銅接管表面要處理光滑,包適量填料。
關鍵技術問題:附件的尺寸與待安裝的電纜的尺寸配合要符合規定的要求。另外也需採用矽脂潤滑介面,以便於安裝,同時填充介面的氣隙,消除電暈。預製附件一般靠自身橡膠彈力可以具有一定密封作用,有時可採用密封膠及彈性夾具增強密封。預製管外面同熱縮的一樣,半導體層和銅遮蔽層,最外面是外護層。
3、電纜終端電應力控制方法
電應力控制是中高壓電纜附件設計中的極為重要的部分。電應力控制是對電纜附件內部的電場分佈和電場強度實行控制,也就是採取適當的措施,使得電場分佈和電場強度處於最佳狀態,從而提高電纜附件執行的可靠性和使用壽命。
對於電纜終端而言,電場畸變最為嚴重,影響終端執行可靠性最大的是電纜外遮蔽切斷處,而電纜中間接頭電場畸變的影響,除了電纜外遮蔽切斷處,還有電纜末端絕緣切斷處。為了改善電纜絕緣遮蔽層切斷處的電應力分佈,一般採用以下幾種方法:
3.1 幾何形狀法
採用應力錐緩解電場應力集中:應力錐設計是常見的方法,從電氣的角度上來看也是最可靠的最有效的方法。應力錐透過將絕緣遮蔽層的切斷處進行延伸,使零電位形成喇叭狀,改善了絕緣遮蔽層的電場分佈,降低了電暈產生的可能性,減少了絕緣的破壞,保證了電纜的執行壽命。採用應力錐設計的電纜附件有繞包式終端、預製式終端、冷縮式終端。
3.2 引數控制法
採用高介電常數材料緩解電場應力集中 高介電常數材料:採用應力控制層---上世紀末國外開發了適用於中壓電纜附件的所謂應力控制層。其原理是採用合適的電氣引數的材料複合在電纜末端遮蔽切斷處的絕緣表面上,以改變絕緣表面的電位分佈,從而達到改善電場的目的。另一方法是增大遮蔽末端絕緣表面電容(Cs),從而降低這部分的容抗,也能使電位降下來,容抗減小會使表面電容電流增加,但不會導致發熱,由於電容正比於材料的介電常數,也就是說要想增大表面電容,可以在電纜遮蔽末端絕緣表面附加一層高介電常數的材料。
目前應力控制材料的產品已有熱縮應力管、冷縮應力管、應力控制帶等等,一般這些應力控制材料的介電常數都大於20,體積電阻率為108-1012Ω.cm。應力控制材料的應用,要兼顧應力控制和體積電阻兩項技術要求。
雖然在理論上介電常數是越高越好,但是介電常數過大引起的電容電流也會產生熱量,促使應力控制材料老化。同時應力控制材料作為一種高分子多相結構複合材料,在材料本身配合上,介電常數與體積電阻率是一對矛盾,介電常數做得越高,體積電阻率相應就會降低,並且材料電氣引數的穩定性也常常受到各種因素的影響,在長時間電場中執行,溫度、外部環境變化都將使應力控制材料老化,老化後的應力控制材料的體積電阻率會發生很大的變化,體積電阻率變大,應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,應力控制材料成了導電材料,使電纜出現故障。這就是應用應力控制材料改善電場的熱縮式電纜附件為什麼只能用於中壓電力電纜線路和熱縮式電纜附件經常出現故障的原因所在,同樣採用冷縮應力管和應力控制帶的電纜附件也有類似問題。
採用非線性電阻材料---非線性電阻材料(FSD)也是近期發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係變化的特性,來解決電纜絕緣遮蔽切斷處電場集中分佈的問題。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,呈現出較大的電阻效能;當電壓很高的時候,呈現出較小的電阻效能。採用非線性電阻材料能夠生產出較短的應力控制管,從而解決電纜採用高介電常數應力控制管終端無法適用於小型開關櫃的問題。
非線性電阻材料亦可製成非線性電阻片(應力控制片),直接繞包在電纜絕緣遮蔽切斷處上,緩解這一點的應力集中的問題。
4、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品種類主要有熱收縮附件、預製式附件、冷縮式附件。它們分別有以下特點:
4.1 熱收縮附件
所用材料一般為以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯(EVA)及乙丙橡膠等多種材料組分的共混物組成。該類產品主要採用應力管處理電應力集中問題。亦即採用引數控制法緩解電場應力集中。主要優點是輕便、安裝容易、效能尚好,價格便宜。
應力管是一種體積電阻率適中(1010-1012Ωcm),介電常數較大(20--25)的特殊電性引數的熱收縮管,利用電氣引數強迫電纜絕緣遮蔽斷口處的應力疏散成沿應力管較均勻的分佈。這一技術一般用於35kV及以下電纜附件中。因為電壓等級高時應力管將發熱而不能可靠工作。
其使用中關鍵技術問題是:
要保證應力管的電性引數必須達到上述標準規定值方能可靠工作。另外要注意用矽脂填充電纜絕緣半導電層斷口出的氣隙以排除氣體,達到減小區域性放電的目的。交聯電纜因內應力處理不良時在執行中會發生較大收縮,因而在安裝附件時注意應力管與絕緣遮蔽搭蓋不少於20mm,以防收縮時應力管與絕緣遮蔽脫離。熱收縮附件因彈性較小,執行中熱脹冷縮時可能使介面產生氣隙,因此密封技術很重要,以防止潮氣浸入。
4.2 預製式附件
所用材料一般為矽橡膠或乙丙橡膠。主要採用幾何結構法即應力錐來處理應力集中問題。 其主要優點是材料效能優良,安裝更簡便快捷,無需加熱即可安裝,彈性好,使得介面效能得到較大改善。是近年來中低壓以及高壓電纜採用的主要形式。存在的不足在於對電纜的絕緣層外徑尺寸要求高,通常的過盈量在2~5mm(即電纜絕緣外徑要大於電纜附件的內孔直徑2~5mm),過盈量過小,電纜附件將出現故障;過盈量過大,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。
附件的尺寸與待安裝的電纜的尺寸配合要符合規定的要求。另外也需採用矽脂潤滑介面,以便於安裝,同時填充介面的氣隙。預製附件一般靠自身橡膠彈力可以具有一定密封作用,有時可採用密封膠及彈性夾具增強密封。
4.3 冷縮式附件
所用材料一般為矽橡膠或乙丙橡膠。冷縮式附件一般採用幾何結構法與引數控制法來處理電應力集中問題。幾何結構法即採用應力錐緩解電場集中分佈的方式要優於引數控制法的產品。
與預製式附件一樣,材料效能優良、無需加熱即可安裝、彈性好,使得介面效能得到較大改善,與預製式附件相比,它的優勢在如安裝更為方便,只需在正確位置上抽出電纜附件內襯芯管即可安裝完工。所使用的材料從機械強度上說比預製式附件更好,對電纜的絕緣層外徑尺寸要求也不是很高,只要電纜附件的內徑小於電纜絕緣外徑2mm(資料上這樣的,這與預製式附件要求2~5mm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,安裝到位後,其工作效能與預製式附件一樣。價格與預製式附件相當,比熱收縮附件略高,是價效比最合理的產品。
另外,冷縮式附件產品從擴張狀況還可分為工廠擴張式和現場擴張式兩種,一般35kV及以下電壓等級的冷縮式附件多采用工廠擴張式,其有效安裝期在6個月內,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場擴張式,安裝期限不受限制,但需採用專用工具進行安裝,專用工具一般附件製造廠均能提供,安裝十分方便,安裝質量可靠。
5、鉛筆頭問題
在製作終端頭時,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。在製作中間接頭時,如果所裝接頭為預製型結構(含預製接頭、冷縮接頭),絕緣端部不要削成錐體,因為這種型別的接頭,在接頭內部中間部分都有一根遮蔽管,該遮蔽管的長度只比銅或鋁連線管稍長,如電纜絕緣削成錐體,錐體的根部將離開遮蔽管,連線管部分的空隙將不會被遮蔽,從而影響到接頭的效能,造成接頭在中部擊穿。如果所裝接頭為熱縮型或繞包型結構時,絕緣端部必須削成錐體,即製成反應力錐,同時必須將錐面用砂帶拋光,因為錐面的長度遠大於絕緣端部直角邊的長度,故而沿著錐面的切向場強遠小於絕緣直角邊的切向場強,沿錐面擊穿的可能性大大降低,從而提高了接頭的效能。
6、應力管和應力疏散膠
電纜附件中應力管和應力疏散膠主要用於緩和分散電應力的作用,應力管和應力疏散膠的材質構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,再加入高介電常數的填料等等。應力管和應力疏散膠中是否含有半導體成分這就要看生產廠家的材料配方了,有可能有,也可能沒有。
7、電纜接地問題
在製作電纜頭時,將鋼鎧和銅遮蔽層分開焊接接地,是為了便於檢測電纜內護層的好壞,在檢測電纜護層時,鋼鎧與銅遮蔽間通上電壓,如果能承受一定的電壓就證明內護層是完好無損。如果沒有這方面的要求,用不著檢測電纜內護層,也可以將鋼鎧與銅遮蔽層連在一起接地(提倡分開引出後接地)。
電力安全規程規定:35kV及以下電壓等級的電纜都採用兩端接地方式,這是因為這些電纜大多數是三芯電纜,在正常執行中,流過三個線芯的電流總和為零,在鋁包或金屬遮蔽層外基本上沒有磁鏈,這樣,在鋁包或金屬遮蔽層兩端就基本上沒有感應電壓,所以兩端接地後不會有感應電流流過鋁包或金屬遮蔽層。
感應電壓的大小與電纜線路的長度和流過導體的電流成正比,電纜很長時,護套上的感應電壓疊加起來可達到危及人身安全的程度,線上路發生短路故障、遭受操作過電壓或雷電衝擊時,遮蔽上會形成很高的感應電壓,甚至可能擊穿護套絕緣。
三、改善電場分佈的措施
1、在35kv及以下電力電纜接頭中,改善其護套斷開處電場分佈的方法有幾種
(1)脹喇叭口:在鉛包割斷處把鉛包邊緣撬起,成喇叭狀,其邊緣應光滑、圓整、對稱。
(2)預留統包絕緣:在鉛包切口至電纜芯線分開點之間留有一段統包絕緣紙。
(3)切除半導電紙:將半導電紙切除到喇叭口以下。
(4)包繞應力錐:用絕緣包帶和導電金屬材料包成錐形,人為地將遮蔽層擴大,以改善電場分佈。
(5)等電位法:對於幹包型或交聯聚乙烯電纜頭,在各線芯概況絕緣表面上包一段金屬帶,並將其連線在一起。
(6)裝設應力控制管:對於35kv及以下熱縮管電纜頭,首先從線芯銅遮蔽層末端方向經半導體帶至線芯絕緣概況包繞2層半導體帶,然後將相應規格折應力管,套在銅遮蔽的末端處,熱縮成形。
2、目前中壓電纜附件中改善電場分佈的措施主要有兩大型別。一是幾何型:是透過改變電纜附件中電壓集中處的幾何形狀來改變電場分佈,降低該處的電場強度,如包應力錐、預製應力錐、削鉛筆頭、脹喇叭口等。二是引數型:是在電纜末端銅遮蔽切斷處的絕緣上加一層一定引數材料製成的應力控制層,改變絕緣層表面的電位分佈,達到改善該處電場分佈的目的。如常見的應力控制管、應力帶等。
1、高壓電纜頭的基本要求
電纜終端頭是將電纜與其他電氣裝置連線的部件,電纜中間頭是將兩根電纜連線起來的部件,電纜終端頭與中間頭統稱為電纜附件。電纜附件應與電纜本體一樣能長期安全執行,並具有與電纜相同的使用壽命。良好的電纜附件應具有以下效能:
線芯聯接好: 主要是聯接電阻小而且聯接穩定,能經受起故障電流的衝擊;長期執行後其接觸電阻不應大於電纜線芯本體同長度電阻的1.2倍;應具有一定的機械強度、耐振動、耐腐蝕效能;此外還應體積小、成本低、便於現場安裝。
絕緣效能好: 電纜附件的絕緣效能應不低於電纜本體,所用絕緣材料的介質損耗要低,在結構上應對電纜附件中電場的突變能完善處理,有改變電場分佈的措施。
2、電場分佈原理
高壓電纜每一相線芯外均有一接地的(銅)遮蔽層,導電線芯與遮蔽層之間形成徑向分佈的電場。也就是說,正常電纜的電場只有從(銅)導線沿半徑向(銅)遮蔽層的電力線,沒有芯線軸向的電場(電力線),電場分佈是均勻的。
在做電纜頭時,剝去了遮蔽層,改變了電纜原有的電場分佈,將產生對絕緣極為不利的切向電場(沿導線軸向的電力線)。在剝去遮蔽層芯線的電力線向遮蔽層斷口處集中。那麼在遮蔽層斷口處就是電纜最容易擊穿的部位。電纜最容易擊穿的遮蔽層斷口處,我們採取分散這集中的電力線(電應力),用介電常數為20~30,體積電阻率為108~1012Ω??cm 材料製作的電應力控制管(簡稱應力管),套在遮蔽層斷口處,以分散斷口處的電場應力(電力線),保證電纜能可靠執行。
要使電纜可靠執行,電纜頭製作中應力管非常重要,而應力管是在不破壞主絕緣層的基礎上,才能達到分散電應力的效果。在電纜本體中,芯線外表面不可能是標準圓,芯線對遮蔽層的距離會不相等,根據電場原理,電場強度也會有大小,這對電纜絕緣也是不利的。為儘量使電纜內部電場均勻,芯線外有一外表面圓形的半導體層,使主絕緣層的厚度基本相等,達到電場均勻分佈的目的。
在主絕緣層外,銅遮蔽層內的外半導體層,同樣也是消除銅遮蔽層不平,防止電場不均勻而設定的。
為儘量使電纜在遮蔽層斷口處電場應力分散,應力管與銅遮蔽層的接觸長度要求不小於20mm,短了會使應力管的接觸面不足,應力管上的電力線會傳導不足(因為應力管長度是一定的),長了會使電場分散區(段)減小,電場分散不足。一般在20~25mm左右。
在做中間接頭時,必須把主絕緣層也剝去一部分,芯線用銅接管壓接後,用填料包平(圓)。有二種製作方法:
熱縮套管: 用熱縮材料製作的主絕緣套管縮住,主絕緣套管外縮半導體管,再包金屬遮蔽層,最後外護套管。
預製式附件: 所用材料一般為矽橡膠或乙丙橡膠。為中空的圓柱體,內孔壁是半導體層,半導體層外是主絕緣材料。
預製式安裝要求比熱縮的高,難度大。管式預製件的孔徑比電纜主絕緣層外徑小2~5mm。中間接頭預製管要兩頭都套在電纜的主絕緣層外,各與主絕緣層連線長度不小於10mm。電纜主絕緣頭上不必削鉛筆頭(在電纜芯線上儘量留半導體層)。 銅接管表面要處理光滑,包適量填料。
關鍵技術問題:附件的尺寸與待安裝的電纜的尺寸配合要符合規定的要求。另外也需採用矽脂潤滑介面,以便於安裝,同時填充介面的氣隙,消除電暈。預製附件一般靠自身橡膠彈力可以具有一定密封作用,有時可採用密封膠及彈性夾具增強密封。預製管外面同熱縮的一樣,半導體層和銅遮蔽層,最外面是外護層。
3、電纜終端電應力控制方法
電應力控制是中高壓電纜附件設計中的極為重要的部分。電應力控制是對電纜附件內部的電場分佈和電場強度實行控制,也就是採取適當的措施,使得電場分佈和電場強度處於最佳狀態,從而提高電纜附件執行的可靠性和使用壽命。
對於電纜終端而言,電場畸變最為嚴重,影響終端執行可靠性最大的是電纜外遮蔽切斷處,而電纜中間接頭電場畸變的影響,除了電纜外遮蔽切斷處,還有電纜末端絕緣切斷處。為了改善電纜絕緣遮蔽層切斷處的電應力分佈,一般採用以下幾種方法:
3.1 幾何形狀法
採用應力錐緩解電場應力集中:應力錐設計是常見的方法,從電氣的角度上來看也是最可靠的最有效的方法。應力錐透過將絕緣遮蔽層的切斷處進行延伸,使零電位形成喇叭狀,改善了絕緣遮蔽層的電場分佈,降低了電暈產生的可能性,減少了絕緣的破壞,保證了電纜的執行壽命。採用應力錐設計的電纜附件有繞包式終端、預製式終端、冷縮式終端。
3.2 引數控制法
採用高介電常數材料緩解電場應力集中 高介電常數材料:採用應力控制層---上世紀末國外開發了適用於中壓電纜附件的所謂應力控制層。其原理是採用合適的電氣引數的材料複合在電纜末端遮蔽切斷處的絕緣表面上,以改變絕緣表面的電位分佈,從而達到改善電場的目的。另一方法是增大遮蔽末端絕緣表面電容(Cs),從而降低這部分的容抗,也能使電位降下來,容抗減小會使表面電容電流增加,但不會導致發熱,由於電容正比於材料的介電常數,也就是說要想增大表面電容,可以在電纜遮蔽末端絕緣表面附加一層高介電常數的材料。
目前應力控制材料的產品已有熱縮應力管、冷縮應力管、應力控制帶等等,一般這些應力控制材料的介電常數都大於20,體積電阻率為108-1012Ω.cm。應力控制材料的應用,要兼顧應力控制和體積電阻兩項技術要求。
雖然在理論上介電常數是越高越好,但是介電常數過大引起的電容電流也會產生熱量,促使應力控制材料老化。同時應力控制材料作為一種高分子多相結構複合材料,在材料本身配合上,介電常數與體積電阻率是一對矛盾,介電常數做得越高,體積電阻率相應就會降低,並且材料電氣引數的穩定性也常常受到各種因素的影響,在長時間電場中執行,溫度、外部環境變化都將使應力控制材料老化,老化後的應力控制材料的體積電阻率會發生很大的變化,體積電阻率變大,應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,應力控制材料成了導電材料,使電纜出現故障。這就是應用應力控制材料改善電場的熱縮式電纜附件為什麼只能用於中壓電力電纜線路和熱縮式電纜附件經常出現故障的原因所在,同樣採用冷縮應力管和應力控制帶的電纜附件也有類似問題。
採用非線性電阻材料---非線性電阻材料(FSD)也是近期發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係變化的特性,來解決電纜絕緣遮蔽切斷處電場集中分佈的問題。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,呈現出較大的電阻效能;當電壓很高的時候,呈現出較小的電阻效能。採用非線性電阻材料能夠生產出較短的應力控制管,從而解決電纜採用高介電常數應力控制管終端無法適用於小型開關櫃的問題。
非線性電阻材料亦可製成非線性電阻片(應力控制片),直接繞包在電纜絕緣遮蔽切斷處上,緩解這一點的應力集中的問題。
4、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品種類主要有熱收縮附件、預製式附件、冷縮式附件。它們分別有以下特點:
4.1 熱收縮附件
所用材料一般為以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯(EVA)及乙丙橡膠等多種材料組分的共混物組成。該類產品主要採用應力管處理電應力集中問題。亦即採用引數控制法緩解電場應力集中。主要優點是輕便、安裝容易、效能尚好,價格便宜。
應力管是一種體積電阻率適中(1010-1012Ωcm),介電常數較大(20--25)的特殊電性引數的熱收縮管,利用電氣引數強迫電纜絕緣遮蔽斷口處的應力疏散成沿應力管較均勻的分佈。這一技術一般用於35kV及以下電纜附件中。因為電壓等級高時應力管將發熱而不能可靠工作。
其使用中關鍵技術問題是:
要保證應力管的電性引數必須達到上述標準規定值方能可靠工作。另外要注意用矽脂填充電纜絕緣半導電層斷口出的氣隙以排除氣體,達到減小區域性放電的目的。交聯電纜因內應力處理不良時在執行中會發生較大收縮,因而在安裝附件時注意應力管與絕緣遮蔽搭蓋不少於20mm,以防收縮時應力管與絕緣遮蔽脫離。熱收縮附件因彈性較小,執行中熱脹冷縮時可能使介面產生氣隙,因此密封技術很重要,以防止潮氣浸入。
4.2 預製式附件
所用材料一般為矽橡膠或乙丙橡膠。主要採用幾何結構法即應力錐來處理應力集中問題。 其主要優點是材料效能優良,安裝更簡便快捷,無需加熱即可安裝,彈性好,使得介面效能得到較大改善。是近年來中低壓以及高壓電纜採用的主要形式。存在的不足在於對電纜的絕緣層外徑尺寸要求高,通常的過盈量在2~5mm(即電纜絕緣外徑要大於電纜附件的內孔直徑2~5mm),過盈量過小,電纜附件將出現故障;過盈量過大,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。
其使用中關鍵技術問題是:
附件的尺寸與待安裝的電纜的尺寸配合要符合規定的要求。另外也需採用矽脂潤滑介面,以便於安裝,同時填充介面的氣隙。預製附件一般靠自身橡膠彈力可以具有一定密封作用,有時可採用密封膠及彈性夾具增強密封。
4.3 冷縮式附件
所用材料一般為矽橡膠或乙丙橡膠。冷縮式附件一般採用幾何結構法與引數控制法來處理電應力集中問題。幾何結構法即採用應力錐緩解電場集中分佈的方式要優於引數控制法的產品。
與預製式附件一樣,材料效能優良、無需加熱即可安裝、彈性好,使得介面效能得到較大改善,與預製式附件相比,它的優勢在如安裝更為方便,只需在正確位置上抽出電纜附件內襯芯管即可安裝完工。所使用的材料從機械強度上說比預製式附件更好,對電纜的絕緣層外徑尺寸要求也不是很高,只要電纜附件的內徑小於電纜絕緣外徑2mm(資料上這樣的,這與預製式附件要求2~5mm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,安裝到位後,其工作效能與預製式附件一樣。價格與預製式附件相當,比熱收縮附件略高,是價效比最合理的產品。
另外,冷縮式附件產品從擴張狀況還可分為工廠擴張式和現場擴張式兩種,一般35kV及以下電壓等級的冷縮式附件多采用工廠擴張式,其有效安裝期在6個月內,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場擴張式,安裝期限不受限制,但需採用專用工具進行安裝,專用工具一般附件製造廠均能提供,安裝十分方便,安裝質量可靠。
5、鉛筆頭問題
在製作終端頭時,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。在製作中間接頭時,如果所裝接頭為預製型結構(含預製接頭、冷縮接頭),絕緣端部不要削成錐體,因為這種型別的接頭,在接頭內部中間部分都有一根遮蔽管,該遮蔽管的長度只比銅或鋁連線管稍長,如電纜絕緣削成錐體,錐體的根部將離開遮蔽管,連線管部分的空隙將不會被遮蔽,從而影響到接頭的效能,造成接頭在中部擊穿。如果所裝接頭為熱縮型或繞包型結構時,絕緣端部必須削成錐體,即製成反應力錐,同時必須將錐面用砂帶拋光,因為錐面的長度遠大於絕緣端部直角邊的長度,故而沿著錐面的切向場強遠小於絕緣直角邊的切向場強,沿錐面擊穿的可能性大大降低,從而提高了接頭的效能。
6、應力管和應力疏散膠
電纜附件中應力管和應力疏散膠主要用於緩和分散電應力的作用,應力管和應力疏散膠的材質構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,再加入高介電常數的填料等等。應力管和應力疏散膠中是否含有半導體成分這就要看生產廠家的材料配方了,有可能有,也可能沒有。
7、電纜接地問題
在製作電纜頭時,將鋼鎧和銅遮蔽層分開焊接接地,是為了便於檢測電纜內護層的好壞,在檢測電纜護層時,鋼鎧與銅遮蔽間通上電壓,如果能承受一定的電壓就證明內護層是完好無損。如果沒有這方面的要求,用不著檢測電纜內護層,也可以將鋼鎧與銅遮蔽層連在一起接地(提倡分開引出後接地)。
電力安全規程規定:35kV及以下電壓等級的電纜都採用兩端接地方式,這是因為這些電纜大多數是三芯電纜,在正常執行中,流過三個線芯的電流總和為零,在鋁包或金屬遮蔽層外基本上沒有磁鏈,這樣,在鋁包或金屬遮蔽層兩端就基本上沒有感應電壓,所以兩端接地後不會有感應電流流過鋁包或金屬遮蔽層。
感應電壓的大小與電纜線路的長度和流過導體的電流成正比,電纜很長時,護套上的感應電壓疊加起來可達到危及人身安全的程度,線上路發生短路故障、遭受操作過電壓或雷電衝擊時,遮蔽上會形成很高的感應電壓,甚至可能擊穿護套絕緣。
三、改善電場分佈的措施
1、在35kv及以下電力電纜接頭中,改善其護套斷開處電場分佈的方法有幾種
(1)脹喇叭口:在鉛包割斷處把鉛包邊緣撬起,成喇叭狀,其邊緣應光滑、圓整、對稱。
(2)預留統包絕緣:在鉛包切口至電纜芯線分開點之間留有一段統包絕緣紙。
(3)切除半導電紙:將半導電紙切除到喇叭口以下。
(4)包繞應力錐:用絕緣包帶和導電金屬材料包成錐形,人為地將遮蔽層擴大,以改善電場分佈。
(5)等電位法:對於幹包型或交聯聚乙烯電纜頭,在各線芯概況絕緣表面上包一段金屬帶,並將其連線在一起。
(6)裝設應力控制管:對於35kv及以下熱縮管電纜頭,首先從線芯銅遮蔽層末端方向經半導體帶至線芯絕緣概況包繞2層半導體帶,然後將相應規格折應力管,套在銅遮蔽的末端處,熱縮成形。
2、目前中壓電纜附件中改善電場分佈的措施主要有兩大型別。一是幾何型:是透過改變電纜附件中電壓集中處的幾何形狀來改變電場分佈,降低該處的電場強度,如包應力錐、預製應力錐、削鉛筆頭、脹喇叭口等。二是引數型:是在電纜末端銅遮蔽切斷處的絕緣上加一層一定引數材料製成的應力控制層,改變絕緣層表面的電位分佈,達到改善該處電場分佈的目的。如常見的應力控制管、應力帶等。