高壓電纜接頭結(jié)構(gòu)分析及應(yīng)用探討

1、<p>　　高壓電纜接頭結(jié)構(gòu)分析及應(yīng)用探討</p><p>　　摘要：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(lái)的部件；電纜終端頭與中間頭統(tǒng)稱(chēng)為電纜附件。電纜附件應(yīng)與電纜本體一樣能長(zhǎng)期安全運(yùn)行，并具有與電纜相同的使用壽命。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高壓電纜接頭 分析 應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)： TM248

2、 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　一 高壓電纜接頭性能 </p><p><b>　　1.線芯聯(lián)接好 </b></p><p>　　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(zhǎng)期運(yùn)行后其接觸電阻不應(yīng)大于電纜線芯本體同長(zhǎng)度電阻的1.2倍；應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、耐振動(dòng)、耐腐蝕性能；此外還應(yīng)體積小、成本低、便于現(xiàn)場(chǎng)安裝。 <

3、/p><p><b>　　2.絕緣性能好 </b></p><p>　　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(duì)電纜附件中電場(chǎng)的突變能完善處理，有改變電場(chǎng)分布的措施。 </p><p><b>　　3.電場(chǎng)分布原理 </b></p><p>　　高壓電纜每一相線芯外均

4、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(chǎng)。也就是說(shuō)，正常電纜的電場(chǎng)只有從（銅）導(dǎo)線沿半徑向（銅）屏蔽層的電力線，沒(méi)有芯線軸向的電場(chǎng)（電力線），電場(chǎng)分布是均勻的。圖中閃爍的箭頭表示電場(chǎng)的電力線在做電纜頭時(shí)，剝?nèi)チ似帘螌?，改變了電纜原有的電場(chǎng)分布，將產(chǎn)生對(duì)絕緣極為不利的切向電場(chǎng)（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。 </p><

5、;p>　　4. 要使電纜可靠運(yùn)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(dá)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(biāo)準(zhǔn)圓，芯線對(duì)屏蔽層的距離會(huì)不相等，根據(jù)電場(chǎng)原理，電場(chǎng)強(qiáng)度也會(huì)有大小，這對(duì)電纜絕緣也是不利的。為盡量使電纜內(nèi)部電場(chǎng)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(dá)到電場(chǎng)均勻分布的目的。 </p><p>　　二 高壓電纜接頭故障原因分

6、析 </p><p>　　由于電纜附件種類(lèi)、形式、規(guī)格較多;質(zhì)量參差不齊;施工人員技術(shù)水平高低不等;電纜接頭運(yùn)行方式和條件各異,致使高壓電纜接頭發(fā)生故障的原因各不相同。由于高壓電纜與油紙電纜的介質(zhì)不同,接頭發(fā)生故障的原因有很大的差異,油紙電纜接頭發(fā)生故障主要是絕緣影響,而高壓電纜接頭發(fā)生故障主要是導(dǎo)體連接。高壓電纜允許運(yùn)行溫度高,對(duì)電纜接頭就提出了更高的要求,使接頭發(fā)熱問(wèn)題就顯得更為突出。接觸電阻過(guò)大、溫升加快、

7、發(fā)熱大于散熱促使接頭的氧化膜加厚,又使接觸電阻更大,溫升更快。如此惡性循環(huán),使接頭的絕緣層破壞,形成相間短路,引起爆炸燒毀。造成接觸電阻增大的原因有以下幾點(diǎn)。 </p><p>　　1、工藝不佳。主要是指電纜接頭施工人員在導(dǎo)體連接前后的施工工藝。 </p><p>　　(1)連接金具接觸面處理不佳。無(wú)論是接線端子或連接管,由于生產(chǎn)或保管的條件影響,管體內(nèi)壁常有雜質(zhì)、毛刺和氧化層存在,這是不

8、為人們重視的缺陷,但對(duì)導(dǎo)體連接質(zhì)量的影響,頗為嚴(yán)重。特別是鋁表面極易生成一層堅(jiān)硬而又絕緣的氧化鋁薄膜,使鋁導(dǎo)體的連接要比銅導(dǎo)體的連接增加不少麻煩,工藝技術(shù)的嚴(yán)格性也要高得多。造成連接(壓接、焊接和機(jī)械連接)發(fā)熱的主要原因,除機(jī)具、材料性能因素外,關(guān)鍵是工藝技術(shù)和責(zé)任心。施工人員不了解連接機(jī)理,沒(méi)有嚴(yán)格按工藝要求操作,就會(huì)造成連接處達(dá)不到電氣和機(jī)械強(qiáng)度。運(yùn)行證明當(dāng)壓接金具與導(dǎo)線的接觸表面愈清潔,在接頭溫度升高時(shí),所產(chǎn)生的氧化膜就愈薄,接觸

9、電阻就愈小。 </p><p>　　(2)導(dǎo)體損傷。高壓絕緣層強(qiáng)度較大剝切困難,環(huán)切時(shí)施工人員用電工刀左劃右切,有時(shí)干脆用鋼鋸環(huán)切深痕,往往掌握不好而使導(dǎo)線損傷。剝切完畢雖然不很?chē)?yán)重,但在線芯彎曲和壓接蠕動(dòng)時(shí),會(huì)造成受傷處導(dǎo)體損傷加劇或斷裂,壓接完畢不易發(fā)現(xiàn),因截面減小而引起發(fā)熱嚴(yán)重。 </p><p>　　(3)導(dǎo)體連接時(shí)線芯不到位。導(dǎo)體連接時(shí)絕緣剝切長(zhǎng)度要求壓接金具孔深加5mm,但因產(chǎn)

10、品孔深不標(biāo)準(zhǔn),易造成剝切長(zhǎng)度不夠,或因壓接時(shí)串位使導(dǎo)線端部形成空隙,僅靠金具壁厚導(dǎo)通,致使接觸電阻增大,發(fā)熱量增加。2、壓力不夠?，F(xiàn)今有關(guān)資料在制作接頭工藝及標(biāo)準(zhǔn)圖中只提到電纜連接時(shí)每端的壓坑數(shù)量,而沒(méi)有詳述壓接面積和壓接深度。施工人員按要求壓夠壓坑數(shù)量,效果如何無(wú)法確定。不論是哪種形式的壓力連接,接頭電阻主要是接觸電阻,而接觸電阻的大小與接觸力的大小和實(shí)際接觸面積的多少有關(guān),與使用壓接工具的出力噸位有關(guān)。造成導(dǎo)體連接壓力不夠的主要原因

11、有以下3點(diǎn)。 </p><p>　　(1)壓接機(jī)具壓力不足。近年壓接機(jī)具生產(chǎn)廠家較多,管理混亂,沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),特別是近年生產(chǎn)的機(jī)械壓鉗,壓坑不僅窄小,而且壓接到位后上下壓模不能吻合;還有一些廠家購(gòu)買(mǎi)或生產(chǎn)國(guó)外類(lèi)型壓鉗,由于執(zhí)行的是國(guó)外標(biāo)準(zhǔn),與國(guó)產(chǎn)導(dǎo)線標(biāo)稱(chēng)截面不適應(yīng),壓接質(zhì)量難保證。 </p><p>　　(2)連接金具空隙大?，F(xiàn)在高壓電纜接頭多數(shù)單位使用的連接金具,還是油紙電纜按扇型導(dǎo)線

12、生產(chǎn)的端子和壓接管。從理論上講圓型和扇型線芯的有效截面是一樣的,但從運(yùn)行實(shí)際比較,二者的壓接效果相差甚大。由于高壓電纜導(dǎo)體是緊絞的圓型線芯,與常用的金具內(nèi)徑有較大的空隙壓接后達(dá)不到足夠的壓縮力。接觸電阻與施加壓力成反比,因此將導(dǎo)致增大。 </p><p>　　(3)假冒偽劣產(chǎn)品質(zhì)量差。假冒偽劣金具不僅材質(zhì)不純,外觀粗糙,壓后易出現(xiàn)裂紋,而且規(guī)格不準(zhǔn),有效截面與正品相差很大,根本達(dá)不到壓接質(zhì)量要求,在正常情況下運(yùn)行

13、發(fā)熱嚴(yán)重,負(fù)荷稍有波動(dòng)必然發(fā)生故障。3、截面不足將高壓電纜與油紙電纜的允許載流量,在環(huán)境溫度為25℃時(shí),進(jìn)行比較得出的結(jié)論是:ZQ2—3×240油紙銅芯電纜可用YJV22-3×150高壓銅芯電纜替代。因?yàn)閅JV22-3×150高壓電纜的允許載流量為476A;而ZQ2-3×240油紙電纜的允許載流量為420A,還超出56A。ZLQ2-3×240可用YJLV22-31×50替代,因

14、為高壓3×150鋁芯電纜的載流量為364A,而油紙3×240鋁芯電纜的載流量才320A,高壓電纜還超出44A。如果用允許載流量計(jì)算,150mm2高壓電纜與240mm2油紙電纜基本相同,或者說(shuō)150mm2高壓電纜應(yīng)用240mm2的金具連接才能正常運(yùn)行。由此可見(jiàn)連接金具截面不足將是高壓電纜接頭發(fā)熱嚴(yán)重的一個(gè)重要原因。 </p><p>　　4、散熱不好。繞包式接頭和各種澆鑄式接頭,不僅繞包絕緣較電

15、纜高壓絕緣層為厚,而且外殼內(nèi)還注有混合物,就是最小型式的熱縮接頭,其絕緣和保護(hù)層還比電纜本體增加一倍多。這樣無(wú)論何種型式的接頭均存在散熱難度。現(xiàn)行各種接頭的絕緣材料耐熱性能較差,J-20橡膠自粘帶正常工作溫度不超過(guò)75℃;J-30也才達(dá)90℃;熱縮材料的使用條件為-50～100℃。當(dāng)電纜在正常負(fù)荷運(yùn)行時(shí),接頭內(nèi)部的溫度可達(dá)100℃ ,當(dāng)電纜滿負(fù)荷時(shí),電纜芯線溫度達(dá)到90℃,接頭溫度會(huì)達(dá)140℃左右,當(dāng)溫度再升高時(shí),接頭處的氧化膜加厚,接

16、觸電阻隨之加大,在一定通電時(shí)間的作用下,接頭的絕緣材料碳化為非絕緣物,導(dǎo)致故障發(fā)生。綜上所述增加連接金具接點(diǎn)的壓力、降低運(yùn)行溫度、清潔連接金屬材料的表面、改進(jìn)連接金具的結(jié)構(gòu)尺寸、選用優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的附件、嚴(yán)格施工工藝是降低接觸電阻的幾個(gè)關(guān)鍵因素。 </p><p>　　三提高高壓電纜接頭質(zhì)量的對(duì)策 </p><p>　　由于高壓電纜接頭所處的環(huán)境和運(yùn)行方式不同,所連接的電氣設(shè)備及位置不同,電纜附

17、件在材質(zhì),結(jié)構(gòu)及安裝工藝方面有很大的選擇余地,但各類(lèi)附件所具備的基本性能是一致的,所以應(yīng)加強(qiáng)以下幾點(diǎn)措施來(lái)提高接頭質(zhì)量。(1)必須選用技術(shù)先進(jìn)、工藝成熟、質(zhì)量可靠、能適應(yīng)所使用的環(huán)境和條件的電纜附件。對(duì)假冒偽劣產(chǎn)品必須堅(jiān)決抵制,對(duì)新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品應(yīng)重點(diǎn)試驗(yàn),不斷總結(jié)提高,逐年逐步推廣應(yīng)用。(2)采用材質(zhì)優(yōu)良、規(guī)格、截面符合要求,能安全可靠運(yùn)行的連接金具。對(duì)于接線端子,應(yīng)盡可能選用堵油型,因?yàn)檫@種端子一般截面較大,能減小發(fā)熱,而且還

18、能有效的解決防潮密封。連接管應(yīng)采用紫銅棒或1#鋁車(chē)制加工,規(guī)格尺寸應(yīng)同高壓電纜線芯直徑配合為好。近年長(zhǎng)沙和沈陽(yáng)電纜廠附件廠提供的高壓電纜接頭用壓接管,使用效果較好。(3)選用壓接噸位大、模具吻合好,壓坑面積足,壓接效果能滿足技術(shù)要求的壓接機(jī)具。做好壓接前的界面處理,并涂敷導(dǎo)電膏。(4)培訓(xùn)技術(shù)有素、工藝熟練、工作認(rèn)真負(fù)責(zé),能勝任電纜施工安裝和運(yùn)行維護(hù)的電纜技工。提高施工人員對(duì)高壓電纜的認(rèn)識(shí),增強(qiáng)對(duì)高壓電纜附件特性的了解,研究技術(shù),改進(jìn)工

19、藝,制定施工規(guī)范,加強(qiáng)質(zhì)量控制,保證安全運(yùn)行</p><p><b>　　高壓電纜接頭應(yīng)用 </b></p><p><b>　?。?）基本要求 </b></p><p>　　電纜頭是電纜線路中最薄弱的部分，其安裝質(zhì)量的好壞是電纜線路難否安全運(yùn)行的關(guān)鍵，應(yīng)給予足夠的重視。 </p><p>　　1）

20、電纜頭在安裝時(shí)要防潮，不應(yīng)在雨天、霧天、大風(fēng)天做電纜頭，平均氣溫低于0℃時(shí)，電纜應(yīng)預(yù)先加熱。 </p><p>　　2）施工中要保證手和工具、材料的清潔。操作時(shí)不應(yīng)做其他無(wú)關(guān)的事（特別不能抽煙?。?。 </p><p>　　3）所用電纜附件應(yīng)預(yù)先試裝，檢查規(guī)格是否同電纜一致，各部件是否齊全，檢查出廠日期，檢查包裝（密封性），防止剝切尺寸發(fā)生錯(cuò)誤。 </p><p>　

21、　.電纜敷設(shè)前要檢查電纜本體的絕緣，在電纜頭上找出色相排列情況，避免三芯電纜中間頭上（為對(duì)齊相序）芯線交叉。 </p><p>　　.電纜敷設(shè)后要做電纜的直流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)后對(duì)電纜頭做好密封，防止受潮。 </p><p>　　3.中間頭電纜要留余量及放電纜的位置。 </p><p>　　總結(jié)：近幾年電力、水利、化工等行業(yè)都采用高壓電纜，但高壓電纜由于載流能力強(qiáng),電流