高壓同軸電纜導(dǎo)體壓接施工技術(shù)的研究

方金

（廣東威恒輸變電工程有限公司，廣東 佛山 528000）

在高壓電力電纜中，由于XLPE高壓電纜采用的是單芯結(jié)構(gòu)，電纜線芯只有單相交流電流流過，而且線芯電流一般較大，這樣在電纜的導(dǎo)體線芯周圍就會產(chǎn)生交變磁場，金屬護套處在這樣的磁場環(huán)境中，會形成很大的感應(yīng)電壓。而感應(yīng)電壓受輸電線路過長或受電纜鋪設(shè)的方式、供電線路中回路個數(shù)等因素影響，若電纜金屬護套感應(yīng)電壓過大、金屬護套流過的電流過大，勢必會造成金屬護套發(fā)熱，嚴重會使電纜絕緣的擊穿，降低電纜的安全性及使用壽命。利用高壓電纜的金屬護套接地系統(tǒng)，能使產(chǎn)生的高磁場強屏蔽在金屬護套以內(nèi)，以解決感應(yīng)電壓的影響。而高壓同軸電纜與金屬護套的連接工藝質(zhì)量就直接影響了接地系統(tǒng)可靠性與電纜長期運行的安全性。需要加強對同軸電纜導(dǎo)線壓接技術(shù)的探究，充分發(fā)揮同軸電纜及導(dǎo)體壓接技術(shù)的作用和價值。

1 高壓同軸電纜金屬定義、應(yīng)用

1.1 高壓同軸電纜定義

高壓同軸電纜又稱同軸接地電纜。主要由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、外導(dǎo)體以及外護套4大主要部分組成。每一組成部分對同軸電纜的性能都有一定影響，絕緣層由交聯(lián)聚乙烯制成，耐高溫；外導(dǎo)體包括內(nèi)外相鄰的第一層導(dǎo)體和第二層導(dǎo)體，屬于雙銅芯電纜，外銅芯線起屏蔽作用，內(nèi)銅線傳導(dǎo)電流。外護套由阻燃交聯(lián)聚乙烯制成，阻燃防爆，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、疏水性和高封性。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 同軸電纜結(jié)構(gòu)圖

1.2 高壓同軸電纜應(yīng)用規(guī)模

高壓同軸電纜的電壓等級一般為10kV，截面從150～1300mm2，運用于110～500kV高壓電纜中，與高壓電纜金屬護套、接地箱體二者對接形成接地系統(tǒng)，起到消除感應(yīng)電壓作用。其次，高壓同軸電纜在具有抗瞬變的同時又兼?zhèn)涞妥杩固匦?，能有效的針對雷電或浪涌電壓釋放到地面，由此可見同軸電纜在高壓電纜金屬護套接地中的適合、穩(wěn)定、可靠性。而對于不同的施工環(huán)境與設(shè)計要求，高壓同軸電纜的規(guī)格型號選材，詳細用途見表1，需要有針對性的對其現(xiàn)場施工特點、機械強度、經(jīng)濟性等進行分析確定選材，保證原材料符合基本的施工需求，確保性能質(zhì)量，保障接地系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

表1 高壓同軸電纜型號規(guī)格選用表

2 同軸電纜導(dǎo)線壓接施工技術(shù)原理

2.1 高壓同軸電纜壓接原理

在高壓同軸電纜導(dǎo)線壓接技術(shù)過程中，通常使用與銅線芯截面規(guī)格相符的壓模進行圍壓，使銅線芯與連接管之間產(chǎn)生壓力，相互擠壓排除間隙，使得每根線芯之間與連接管內(nèi)壁產(chǎn)生塑性，分子之間相互滲透，變形融為一體，形成合金層，從而實現(xiàn)穩(wěn)定連接，達到電氣連接目的。現(xiàn)液壓壓接技術(shù)是電氣導(dǎo)線連接工藝中應(yīng)用最廣的一種，有效解決傳統(tǒng)導(dǎo)線連接接觸面小以及連接不穩(wěn)定的問題，保證電流輸送的可靠性、持續(xù)性，如圖2所示。

圖2 高壓同軸電纜壓接原理圖

2.2 高壓同軸電纜線芯導(dǎo)體處理工藝

壓接前，同軸電纜線芯導(dǎo)體處理步驟程序：

（1）先測量接地箱體與電纜金屬護套端尺寸，確定同軸電纜剝除尺寸。

（2）進行剝線處理分離出外線芯導(dǎo)體。以設(shè)計圖紙或施工現(xiàn)場要求為準，確定內(nèi)外線芯導(dǎo)體接地方位、朝向。

（3）通過手工對外線芯多次調(diào)整、理順、整理。

（4）確定最終內(nèi)外線芯壓接尺寸，切除多余導(dǎo)體，與金屬護套和接地箱體2端對口，進行壓接。高壓同軸電纜處理流程工藝如圖3所示。

圖3 高壓同軸電纜工藝流程

3 影響同軸電纜導(dǎo)體壓接質(zhì)量的因素與關(guān)鍵工序

3.1 影響導(dǎo)體連接的關(guān)鍵工序

在外線芯導(dǎo)體的整理工藝和管線的對口連接是整個接地工藝中的關(guān)鍵工序。由于銅的屈服強度大，導(dǎo)致分離首層外線芯導(dǎo)體變形率達到100%，若外線芯散股變形處理不當(dāng)，使線芯導(dǎo)體無法達到連接管內(nèi)適中間隙位，對下道工序產(chǎn)生嚴重影響：壓接后導(dǎo)線連接管松動、中空無導(dǎo)線、連接線管開裂、內(nèi)部壓接無法融合、接地箱體芯線對口散絲等一系列惡劣連鎖反應(yīng)，將直接影響接觸電阻和抗拉強度、易產(chǎn)生尖角發(fā)生電場尖端效應(yīng)，降低系統(tǒng)性能、安全、壽命、可靠性等。經(jīng)現(xiàn)場多次壓接解剖試驗發(fā)現(xiàn)，外線芯導(dǎo)體塑形整理不當(dāng)必然會存在外緊內(nèi)松、管內(nèi)中空等現(xiàn)象，如圖4線芯未塑形進行壓接所產(chǎn)生多種的缺陷。

圖4 高壓同軸電纜線芯散股壓接截面圖

3.2 影響壓接質(zhì)量的直接要素

在導(dǎo)體與連接管壓接時，若壓接工藝、工器具、技術(shù)水平等關(guān)鍵要素存在缺陷，會使壓接過后的電氣性能、機械強度、抗拉強度等質(zhì)量特性不滿足國家或行業(yè)施工質(zhì)量標(biāo)準。

電氣性能，連接管內(nèi)徑與導(dǎo)體外徑的直徑有一個差被稱為“配合公差”，也稱間隙。那么當(dāng)線芯截面尺寸與連接管大小無法相符、壓膜工件超標(biāo)準范圍進行壓接時，導(dǎo)致“公差”過大，將會影響接觸電阻，產(chǎn)生不良后果。而“公差”過大，將導(dǎo)致多出尖角，電場尖端效應(yīng)，后期運行將破壞接地系統(tǒng)可靠性。

機械強度，壓接的面積與連接管內(nèi)所有間隙之和的比值稱為“壓縮比”。一般銅芯電纜一般取1.4∶1.8為宜，以連接管外徑為基準。壓去的面積與連接管截面積的比值叫“視在壓縮比”，即：連接管內(nèi)部間隙和壓緊前后的變化。所以我們不以表面壓坑深度、面積寬度，來體現(xiàn)壓接質(zhì)量。而壓縮比則可以反映壓緊程度，它也直接影響壓接質(zhì)量。

抗拉強度素，高壓同軸電纜的長度、截面、生產(chǎn)廠家、運行環(huán)境的不同，使接地端箱體大小、空間、連接方式參差不齊，增加了施工技術(shù)難度，導(dǎo)致同軸電纜與接地箱接連出現(xiàn)斷絲、漏絲等現(xiàn)象，對導(dǎo)電性能有著一定的影響。

導(dǎo)體壓接、導(dǎo)體固定，不符合質(zhì)量標(biāo)準且有明顯偏差時，會產(chǎn)生壓接點過熱。伴隨著使用時間的延遲和負荷的增加，使電纜溫度快速上升，并產(chǎn)生熱積累效應(yīng)，在絕緣層與導(dǎo)體之間形成一個惡性循環(huán)，最后導(dǎo)致熱擊穿，造成事故。

4 高壓同軸電纜導(dǎo)線壓接施工技術(shù)的應(yīng)用策略

4.1 同軸電纜外線芯導(dǎo)體整理塑形工藝

在同軸電纜進行剝離外護套時，確定使用工具，限制使用冷剝，避免外導(dǎo)線線芯的破損。分離出外線芯導(dǎo)體后，可用手將裸露的外線芯按連接方向進行捻頭處理，再對其松散、散股線芯進行鎖緊塑形整理。切除多余導(dǎo)體、剝除絕緣層后，絕緣層切割面應(yīng)平整、無毛邊，切割后的截面應(yīng)與導(dǎo)線軸線保證垂直，切割后的外線芯出現(xiàn)散絲現(xiàn)象，可用專用裝置將裸露的線芯進行鎖緊按原來方向進行捻頭處理，避免股線出現(xiàn)松散的情況。在與連接管對口之前，要檢查接線管內(nèi)部和管口是否變形、邊緣是否有毛刺、鍍層不應(yīng)脫落等現(xiàn)象。在進行線芯與接線管對口連接時，接線管應(yīng)以旋轉(zhuǎn)的形式并與導(dǎo)線線芯絞合的方向保持一致，同時外線芯處于鎖緊狀態(tài)，避免線芯散絲、少股、扭斷、無穿入等現(xiàn)象。在壓接實驗中發(fā)現(xiàn)，壓接前，如未進行導(dǎo)體線芯鎖緊塑形整理直接進行壓接，會產(chǎn)生未融合、變形等現(xiàn)象，而采用鎖緊塑形工藝的外線芯導(dǎo)體壓接后的融合度、連接管內(nèi)間隙、連接管與導(dǎo)線線芯之間的電壓降，均符合技術(shù)要求規(guī)定如圖5（b)所示。

圖5

4.2 規(guī)范壓接工藝、提高壓接質(zhì)量

（1）同軸電纜線芯與導(dǎo)體壓接后其質(zhì)量必須可靠。而有效的工藝壓接方法是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵。在進貨、保管、使用中要嚴格區(qū)分2種不同型號的連接管和接線端子的大小截面，保證公配合符合要求，并選擇符合標(biāo)準要求的連接管和接線端子，35kV及以上的電纜連接管應(yīng)采用2端有梯度的連接管材，以減少電場集中的問題。（2）同軸電纜壓接施工技術(shù)的主要關(guān)鍵點是確定壓接的質(zhì)量。而其壓接后質(zhì)量主要由壓接工具來保證。一要確保壓模與導(dǎo)線、連接管三者型號相匹配，避免壓模過大，連接松動，壓模過小管線變形；二是壓接時導(dǎo)線、連接管的受力大小壓痕的深淺均勻，壓接成模具內(nèi)腔形狀并使單位面積上材料受力大于材料本身的屈服極限，滿足標(biāo)準數(shù)值要求。其計算公式為：壓接力＝系數(shù)×模具受力方向的投影面積×材料的抗拉強度。（3）根據(jù)《XLPE電力電纜附件技術(shù)條件標(biāo)準》可知壓點的數(shù)量能保證良好的電氣性能和機械強度，通常壓2點。而壓接第3點時，溫度會短時間內(nèi)急劇上升，所以壓接點數(shù)量是非常重要的。在確認了同軸電纜導(dǎo)線的壓接點數(shù)后，在連接導(dǎo)體無斷線或者是缺股的情況后，2人同時進行操作固定、防止位移，連接管與導(dǎo)體水平重合，確定連接管朝向方位。先壓連接管端部，再壓中間。在距連接管端部 6mm處壓接第一點，達到壓模合口后，要求等待5s以上，再泄壓松模，以保證金屬蠕變形態(tài)最小，再距第一壓接點10mm處進行第二點壓接。防止2點相交導(dǎo)致松動、出現(xiàn)松股現(xiàn)象。特別需要注意的是：不能隨意補壓點，導(dǎo)致連接管變形開裂。壓接后，要認真檢查處理連接管和接線端子的尖角，使其平滑無凸刺，保障其壓接質(zhì)量。

5 結(jié)語

通過以上對高壓同軸電纜導(dǎo)線施工技術(shù)的原理、關(guān)鍵工序的分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn)外導(dǎo)體線芯工藝技術(shù)所存在的缺陷，并提出了高壓同軸電纜導(dǎo)體壓接技術(shù)規(guī)范和一種采用“同軸電纜外線芯導(dǎo)體鎖緊塑形”連接導(dǎo)線的新工藝。在規(guī)范中導(dǎo)體壓接技術(shù)規(guī)范中的每一個注意事項、施工方式、流程和程序，都會嚴重影響到壓接的質(zhì)量，關(guān)系到電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。而“同軸電纜外線芯導(dǎo)體鎖緊塑形”連接導(dǎo)線的新工藝，能有效改善工藝流程與壓接質(zhì)量。

從技術(shù)工藝對比“同軸電纜外線芯導(dǎo)體鎖緊塑形”連接導(dǎo)線的新工藝簡化了前工藝中反復(fù)綁扎、繁雜工器具固定的局面，同時優(yōu)化了接地箱體有限空間施工步驟，給施工人員提供了良好的方式方法。從壓接質(zhì)量對比，通過鎖緊塑形壓接后的導(dǎo)體質(zhì)量有著顯著提升，無論是從電氣性能、機械強度、抗拉強度等方面都有著非常大的優(yōu)勢，使其在接地系統(tǒng)中更具穩(wěn)定性，保證了接地系統(tǒng)安全性。從人員安全對比，據(jù)現(xiàn)場施工人員對試用效果的反映，該種連接方法不僅減少了施工人員手部與金屬導(dǎo)體接觸時所帶來的意外傷害，還提升了現(xiàn)場的工作效率及導(dǎo)線對接進口率，是一種簡便易行的優(yōu)質(zhì)工藝。