【电缆知识】10kV高压电缆的制作方法详细讲解29276.pptx
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1、 1.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。2.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。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。图中闪烁的箭头表示电场
2、的电力线 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。没有应力管的电场分布有应力管的电场分布 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2030,体积电阻率为1081012cm 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。下图中左边是没装应力管,右边是装应力管的电场分布情况。没有应力管的电场分布 有应力管的电场分布 要使电缆可靠运行,电缆头制
3、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的。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
4、小,电场分散不足。一般在2025mm 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)。这以后有二种制作方法:1.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。2.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。图中蓝色的为半导体层,灰色的为主绝缘层。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25mm。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
5、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。目前35KV 以上电压的基本上都用预制式电缆附件。下面介绍电缆附件的一些情况电缆附件适用标准 电缆附件的标准主要有三个层次。第一层次:IE
6、C 标准 IEC62067 额 定 电 压150kV(Um=170kV)以 上 至500kV(Um=550kV)挤 出 绝 缘 电 力 电 缆 及 其附件的电力电缆系统-试验方法和要求 IEC60840 额 定 电 压 30kV(Um=36kV)以 上 至150kV(Um=170kV)挤 出 绝 缘 电 力 电 缆 及 其附件试验方法和要求 IEC60859 额 定 电 压72.5kV 及 以 上 气 体 绝 缘 金属封闭开关的电缆联接装置 IEC60502 额 定 电 压 1kV(Um=1.2kV)以 上 至30kV(Um=36kV)挤 出 绝 缘 电 力 电 缆 及 其 附件 IEC600
7、55 额定电压18/30kV及以下纸绝缘金属护套(带有铜或铝导体,但不包括压气和充油电缆)第1部分“电缆及附件试验”中第七章:附件的型式试验 IEC61442 额定电压6kV(Um=7.2kV)到30kV(Um=36kV)电力电缆附件试验方法。第二层次:国家标准(GB 标准)GB/Z18890 额 定 电 压220kV(Um=250kV)交 联 聚 乙 烯绝缘电力电缆及其附件 GB/T11017 额 定 电 压110kV 交 联 聚 乙 烯 绝 缘 电 力 电 缆及其附件 GB5589 电缆附件试验方法 GB9327 电缆导体压缩和机械连接接头试验方法 GB14315 电 线 电 缆 导 体
8、用 压 接 型 铜、铝 接 线 端 子 和连接管 注:GB11033 额 定 电 压26/35kV及 以 下 电 力 电 缆 附 件基本技术要求已下放为JB/T8144第三层次:行业标准 JB 标准(机械行业协会标准)JB/T8144 额 定 电 压26/35kV及 以 下 电 力 电 缆 附 件 基 本技术要求原GB11033 JB6464 额 定 电 压26/35kV及 以 下 电 力 电 缆 直 通 型 绕 包式接头 JB6465 额 定 电 压26/35kV及 以 下 电 力 电 缆 户 内 型、户外型瓷套式终端 JB6466 额 定 电 压8.7/10kV及 以 下 电 力 电 缆
9、户 内 型、户外型瓷套式终端 JB6468 额定电压8.7/10kV及以下电力电缆户内型、户外型绕包式终端 JB7829 额 定 电 压26/35kV及 以 下 电 力 电 缆 户内型、户外型热收缩式终端 JB7830 额 定 电 压26/35kV及 以 下 电 力 电 缆 直通型热收缩式接头 JB7831 额 定 电 压8.7/10kV及 以 下 电 力 电 缆 户内型、户外型浇注式终端 JB7832 额 定 电 压8.7/10kV及 以 下 电 力 电 缆 直通型浇注式接头 JB/T8501.1 额 定 电 压26/35kV及 以 下 塑 料 绝 缘电力电缆户内型、户外型预制装配式终端 J
10、B/T8503.2 额定电压26/35kV及以下塑料绝缘电力电缆户内型、户外型预制装配式接头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
11、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: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。从图中可以看出,应力锥的弧形设计使绝缘屏蔽层切断处的电场分布加以改善,电场强度分布相对均匀,避免了电场集中。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
12、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108-1012.cm。应力控制材料的应用,要兼顾应力控制和体
13、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
14、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
15、 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。采用应力控制层和采用非线性电阻材料缓解电场应力集中分布示意图如图(也叫综合控制法)(a)(b)采用应力控制层和采用非线性电阻材料缓解电场应力集中分布示意图(a)没有应力控制管(b)装有应力控制管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:热收缩附件 所 用 材 料 一 般 为 以 聚 乙 烯、乙 烯-醋 酸 乙 烯(EV A)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
16、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(1010-1012cm),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
17、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。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
18、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。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
19、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。其使用中
20、关键技术问题与预制式附件相同 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。铅笔头 问题 制作电缆头(端头和接头)时,为什么在电缆端部将主绝缘层削“铅笔头”形状?不削会有什么害处?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
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