电缆与架空连接方案的设计优化

向城名

摘 要：对电缆与架空线路连接的薄弱环节进行了分析，提出了限制雷电侵入波值和限制护层过电压的措施；改进设计引流导线与电缆终端头的连接金具，合理选择镀层，可以有效降低接触电阻，提高电缆与架空连接的电气性能；使用预绞丝耐张金具，可以比传统方案减少60%的电接触次数，同时施工简便，用于技改工程中，可缩短停电时间。

关键词：线路；电缆；架空；连接；接触电阻

中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0005-02

随着城市建设的发展，一方面，城市中心的负荷需求不断增加，这就需要新建更多的变电站和输电线路，才能满足负荷要求；另一方面，土地资源越来越紧张，当无架空廊道时，不得不采用电缆线路送电。为了节省工程投资，往往在架空走廊可行路段采用架空方式。如此，电缆与架空线路连接的情况十分普遍，其连接点也是整个线路的薄弱环节。电缆与架空线路连接的可靠性和合理性直接关系到整条线路长期运行的安全性，因此，对其进行优化设计和研究具有重要的现实意义。

1 概述

以某110 kV架空和电缆混合输电线路工程为例，架空线路长1.7 km，电缆线路长4.8 km。导线采用中强度全铝合金绞线JLHA3-340，电缆采用铜单芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝护套聚氯乙烯外护套电力电缆YJLW02-64/110-1×630。

传统电缆与架空线路连接方式为：通过液压耐张线夹及其引流板，将导线与引流线接通，再采用普通铜铝过渡线夹，将引流线的另一端与电缆终端头接通，从而形成导线与电缆的电气连接。

为了提高电缆与架空线路连接的可靠性、便宜性，本文从以下几个方面进行研究和优化设计：①防止雷击架空线路形成的雷电侵入波危害电缆和站内设备的措施；②减少电气连接点，降低接触电阻，增强电气连接的可靠性；③提高施工便宜性，缩短施工停电时间。

2 雷电波侵入的特性和防护

2.1 冲击特性长度

电缆线路的一端与架空线相连。当雷电冲击波在电缆线路中传播时，沿线各点电压并不相等。最高电压总是发生在电缆

末端，最高电压的值与电缆长度有关。根据行波过程分析，如果电缆长度大于波尾长度，则电缆和变压器承受的过电压将不会超过架空线上入射波的几分之一或电缆入射波的2倍。

当电缆长度l等于某一长度l0时，电缆中受到最大的冲击电压等于架空线上的入射波幅值。这个长度l0被称为电缆线路的冲击特性长度。

2.2 防护措施

本工程电缆线路长度远大于冲击特性长度，电缆的冲击绝缘水平能满足系统绝缘配合要求。为限制入侵的雷电波幅值，需在架空与电缆接通处安装一组氧化锌避雷器。护层过电压采用护层电压限制器加以保护。另外，根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620—1997）中规定：“与架空线路相连接的长度超过50 m的电缆，应在其两端装设阀式避雷器或保护间隙”。因此，除架空与电缆接通处安装一组氧化锌避雷器外，推荐变电站进行GIS设计时亦考虑避雷器。

3 电气连接优化方案

3.1 电接触

电流从一个导体传向另一个导体，导体间的接触处称为电接触。按结构形式不同，电接触分为固定电接触、滑动和滚动电接触和可分合电接触三种。按接触面积大小不同，电接触又可分为点接触、线接触和面接触三种。本文研究的电缆与架空连接处的电接触均属固定电接触，且为面接触。

3.2 接触电阻

电接触处存在的附加电阻被称为接触电阻。

任何用肉眼看来磨得非常光滑的金属表面，实际上都是粗糙不平的，当两金属表面互相接触时，只有少数凸出的点发生真正的接触，其中仅仅一小部分金属接触或准金属接触的斑点才能导电。当电流通过这些很小的导电斑点时，电流线必然会发生收缩现象（如图1所示）。

电流线收缩，使电流路径增长，有效导电面积减小，所以电阻值相应增大。由电流线收缩而形成的附加电阻被称为收缩电阻。

如果实际接触面之间的薄膜能导电，则当电流通过薄膜时的另一附加电阻，被称为膜电阻。

接触电阻理论计算公式为：

m——接触面变形有关的系数，面接触m=1；

F——接触力，N。

3.3 电气连接优化措施

在本工程连接处元件材料确定的情况下，降低接触电阻有以下途径：①增大导电斑点数量和平均半径。可通过增大接触面积和界面压力达到。②增加导电膜，减少绝缘膜，减小隧道电阻率。可通过选择合适的镀层实现。③对于整个电缆与架空的连接而言，还应减少载流通道的电接触次数。

根据上述途径，本文采取了以下电气连接优化措施：①采用新型户外终端连接金具，将传统的铜铝过渡设备线夹与电缆终端出线端子单面连接改为双面连接，增大接触面积，并采用4孔螺栓，提高电接触界面压力。②合理选择镀层，可采用搪锡或镀银。银不易氧化（但大气中有臭氧存在时氧化成Ag2O，Ag2O易于清除，且在200 ℃时即分解），不易形成绝缘膜，可有效降低接触电阻。③采用预绞式耐张线夹，去除普通液压线夹将导线和引流线连接的3次电接触（导线与压接管、压接管与引流板、引流板和引流线），将传统引接方法的5次电接触减少为2次（导线与铜铝过渡线夹、线夹与终端头出线杆），减少60%的电接触次数，提高了可靠性。

4 提高连接设计施工便宜性的措施

传统普通液压耐张线夹连接方式工艺复杂，压接设备笨重，压接工作需要培训合格的熟练压接工操作，压接质量容易受人为因素影响。此外，此方式施工时间长，对已有线路进行改接、改造时，增加了停电时间。

本工程推荐采用预绞丝耐张金具。预绞式金具具有安装简便、快捷，徒手安装不需要安装工具，重量轻、携带运输方便的特点，从而提高了金具的安装速度，减低工人的劳动强度，提高劳动效率。一般情况下，熟练工人安装一个预绞式金具只需几分钟。由于是徒手安装，目测就可检查安装质量，杜绝了因安装工人使用工具而造成的安装不一致的情况。

5 结束语

在电缆与架空连接处安装避雷器，限制雷电波幅值。采用护层电压限制器，限制电缆护层过电压。户外电缆终端头处的铜铝过渡连接金具由单面连接改为双面连接，增大接触面积，同时采用4孔螺栓连接，增大电接触界面压力，从而减小接触电阻，提高连接电气性能。电接触面采用搪锡或镀银工艺，减少界面绝缘膜，进一步减小接触电阻，提高连接电气性能。采用预绞丝耐张线夹，减少了60%的电缆与架空线路连接的电接触次数，提高可靠性和电气性能；同时，安装简便，质量易控，施工周期短，缩短了停电时间。

参考文献

[1]江日洪.交联聚乙烯电力电缆线路[M].第二版.北京：中国电力出版社，2009.

〔编辑：李珏〕

摘 要：对电缆与架空线路连接的薄弱环节进行了分析，提出了限制雷电侵入波值和限制护层过电压的措施；改进设计引流导线与电缆终端头的连接金具，合理选择镀层，可以有效降低接触电阻，提高电缆与架空连接的电气性能；使用预绞丝耐张金具，可以比传统方案减少60%的电接触次数，同时施工简便，用于技改工程中，可缩短停电时间。

关键词：线路；电缆；架空；连接；接触电阻

中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0005-02

随着城市建设的发展，一方面，城市中心的负荷需求不断增加，这就需要新建更多的变电站和输电线路，才能满足负荷要求；另一方面，土地资源越来越紧张，当无架空廊道时，不得不采用电缆线路送电。为了节省工程投资，往往在架空走廊可行路段采用架空方式。如此，电缆与架空线路连接的情况十分普遍，其连接点也是整个线路的薄弱环节。电缆与架空线路连接的可靠性和合理性直接关系到整条线路长期运行的安全性，因此，对其进行优化设计和研究具有重要的现实意义。

1 概述

以某110 kV架空和电缆混合输电线路工程为例，架空线路长1.7 km，电缆线路长4.8 km。导线采用中强度全铝合金绞线JLHA3-340，电缆采用铜单芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝护套聚氯乙烯外护套电力电缆YJLW02-64/110-1×630。

传统电缆与架空线路连接方式为：通过液压耐张线夹及其引流板，将导线与引流线接通，再采用普通铜铝过渡线夹，将引流线的另一端与电缆终端头接通，从而形成导线与电缆的电气连接。

为了提高电缆与架空线路连接的可靠性、便宜性，本文从以下几个方面进行研究和优化设计：①防止雷击架空线路形成的雷电侵入波危害电缆和站内设备的措施；②减少电气连接点，降低接触电阻，增强电气连接的可靠性；③提高施工便宜性，缩短施工停电时间。

2 雷电波侵入的特性和防护

2.1 冲击特性长度

电缆线路的一端与架空线相连。当雷电冲击波在电缆线路中传播时，沿线各点电压并不相等。最高电压总是发生在电缆

末端，最高电压的值与电缆长度有关。根据行波过程分析，如果电缆长度大于波尾长度，则电缆和变压器承受的过电压将不会超过架空线上入射波的几分之一或电缆入射波的2倍。

当电缆长度l等于某一长度l0时，电缆中受到最大的冲击电压等于架空线上的入射波幅值。这个长度l0被称为电缆线路的冲击特性长度。

2.2 防护措施

本工程电缆线路长度远大于冲击特性长度，电缆的冲击绝缘水平能满足系统绝缘配合要求。为限制入侵的雷电波幅值，需在架空与电缆接通处安装一组氧化锌避雷器。护层过电压采用护层电压限制器加以保护。另外，根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620—1997）中规定：“与架空线路相连接的长度超过50 m的电缆，应在其两端装设阀式避雷器或保护间隙”。因此，除架空与电缆接通处安装一组氧化锌避雷器外，推荐变电站进行GIS设计时亦考虑避雷器。

3 电气连接优化方案

3.1 电接触

电流从一个导体传向另一个导体，导体间的接触处称为电接触。按结构形式不同，电接触分为固定电接触、滑动和滚动电接触和可分合电接触三种。按接触面积大小不同，电接触又可分为点接触、线接触和面接触三种。本文研究的电缆与架空连接处的电接触均属固定电接触，且为面接触。

3.2 接触电阻

电接触处存在的附加电阻被称为接触电阻。

任何用肉眼看来磨得非常光滑的金属表面，实际上都是粗糙不平的，当两金属表面互相接触时，只有少数凸出的点发生真正的接触，其中仅仅一小部分金属接触或准金属接触的斑点才能导电。当电流通过这些很小的导电斑点时，电流线必然会发生收缩现象（如图1所示）。

电流线收缩，使电流路径增长，有效导电面积减小，所以电阻值相应增大。由电流线收缩而形成的附加电阻被称为收缩电阻。

如果实际接触面之间的薄膜能导电，则当电流通过薄膜时的另一附加电阻，被称为膜电阻。

接触电阻理论计算公式为：

m——接触面变形有关的系数，面接触m=1；

F——接触力，N。

3.3 电气连接优化措施

在本工程连接处元件材料确定的情况下，降低接触电阻有以下途径：①增大导电斑点数量和平均半径。可通过增大接触面积和界面压力达到。②增加导电膜，减少绝缘膜，减小隧道电阻率。可通过选择合适的镀层实现。③对于整个电缆与架空的连接而言，还应减少载流通道的电接触次数。

根据上述途径，本文采取了以下电气连接优化措施：①采用新型户外终端连接金具，将传统的铜铝过渡设备线夹与电缆终端出线端子单面连接改为双面连接，增大接触面积，并采用4孔螺栓，提高电接触界面压力。②合理选择镀层，可采用搪锡或镀银。银不易氧化（但大气中有臭氧存在时氧化成Ag2O，Ag2O易于清除，且在200 ℃时即分解），不易形成绝缘膜，可有效降低接触电阻。③采用预绞式耐张线夹，去除普通液压线夹将导线和引流线连接的3次电接触（导线与压接管、压接管与引流板、引流板和引流线），将传统引接方法的5次电接触减少为2次（导线与铜铝过渡线夹、线夹与终端头出线杆），减少60%的电接触次数，提高了可靠性。

4 提高连接设计施工便宜性的措施

传统普通液压耐张线夹连接方式工艺复杂，压接设备笨重，压接工作需要培训合格的熟练压接工操作，压接质量容易受人为因素影响。此外，此方式施工时间长，对已有线路进行改接、改造时，增加了停电时间。

本工程推荐采用预绞丝耐张金具。预绞式金具具有安装简便、快捷，徒手安装不需要安装工具，重量轻、携带运输方便的特点，从而提高了金具的安装速度，减低工人的劳动强度，提高劳动效率。一般情况下，熟练工人安装一个预绞式金具只需几分钟。由于是徒手安装，目测就可检查安装质量，杜绝了因安装工人使用工具而造成的安装不一致的情况。

5 结束语

在电缆与架空连接处安装避雷器，限制雷电波幅值。采用护层电压限制器，限制电缆护层过电压。户外电缆终端头处的铜铝过渡连接金具由单面连接改为双面连接，增大接触面积，同时采用4孔螺栓连接，增大电接触界面压力，从而减小接触电阻，提高连接电气性能。电接触面采用搪锡或镀银工艺，减少界面绝缘膜，进一步减小接触电阻，提高连接电气性能。采用预绞丝耐张线夹，减少了60%的电缆与架空线路连接的电接触次数，提高可靠性和电气性能；同时，安装简便，质量易控，施工周期短，缩短了停电时间。

参考文献

[1]江日洪.交联聚乙烯电力电缆线路[M].第二版.北京：中国电力出版社，2009.

〔编辑：李珏〕

摘 要：对电缆与架空线路连接的薄弱环节进行了分析，提出了限制雷电侵入波值和限制护层过电压的措施；改进设计引流导线与电缆终端头的连接金具，合理选择镀层，可以有效降低接触电阻，提高电缆与架空连接的电气性能；使用预绞丝耐张金具，可以比传统方案减少60%的电接触次数，同时施工简便，用于技改工程中，可缩短停电时间。

关键词：线路；电缆；架空；连接；接触电阻

中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0005-02

随着城市建设的发展，一方面，城市中心的负荷需求不断增加，这就需要新建更多的变电站和输电线路，才能满足负荷要求；另一方面，土地资源越来越紧张，当无架空廊道时，不得不采用电缆线路送电。为了节省工程投资，往往在架空走廊可行路段采用架空方式。如此，电缆与架空线路连接的情况十分普遍，其连接点也是整个线路的薄弱环节。电缆与架空线路连接的可靠性和合理性直接关系到整条线路长期运行的安全性，因此，对其进行优化设计和研究具有重要的现实意义。

1 概述

以某110 kV架空和电缆混合输电线路工程为例，架空线路长1.7 km，电缆线路长4.8 km。导线采用中强度全铝合金绞线JLHA3-340，电缆采用铜单芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝护套聚氯乙烯外护套电力电缆YJLW02-64/110-1×630。

传统电缆与架空线路连接方式为：通过液压耐张线夹及其引流板，将导线与引流线接通，再采用普通铜铝过渡线夹，将引流线的另一端与电缆终端头接通，从而形成导线与电缆的电气连接。

为了提高电缆与架空线路连接的可靠性、便宜性，本文从以下几个方面进行研究和优化设计：①防止雷击架空线路形成的雷电侵入波危害电缆和站内设备的措施；②减少电气连接点，降低接触电阻，增强电气连接的可靠性；③提高施工便宜性，缩短施工停电时间。

2 雷电波侵入的特性和防护

2.1 冲击特性长度

电缆线路的一端与架空线相连。当雷电冲击波在电缆线路中传播时，沿线各点电压并不相等。最高电压总是发生在电缆

末端，最高电压的值与电缆长度有关。根据行波过程分析，如果电缆长度大于波尾长度，则电缆和变压器承受的过电压将不会超过架空线上入射波的几分之一或电缆入射波的2倍。

当电缆长度l等于某一长度l0时，电缆中受到最大的冲击电压等于架空线上的入射波幅值。这个长度l0被称为电缆线路的冲击特性长度。

2.2 防护措施

本工程电缆线路长度远大于冲击特性长度，电缆的冲击绝缘水平能满足系统绝缘配合要求。为限制入侵的雷电波幅值，需在架空与电缆接通处安装一组氧化锌避雷器。护层过电压采用护层电压限制器加以保护。另外，根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620—1997）中规定：“与架空线路相连接的长度超过50 m的电缆，应在其两端装设阀式避雷器或保护间隙”。因此，除架空与电缆接通处安装一组氧化锌避雷器外，推荐变电站进行GIS设计时亦考虑避雷器。

3 电气连接优化方案

3.1 电接触

电流从一个导体传向另一个导体，导体间的接触处称为电接触。按结构形式不同，电接触分为固定电接触、滑动和滚动电接触和可分合电接触三种。按接触面积大小不同，电接触又可分为点接触、线接触和面接触三种。本文研究的电缆与架空连接处的电接触均属固定电接触，且为面接触。

3.2 接触电阻

电接触处存在的附加电阻被称为接触电阻。

任何用肉眼看来磨得非常光滑的金属表面，实际上都是粗糙不平的，当两金属表面互相接触时，只有少数凸出的点发生真正的接触，其中仅仅一小部分金属接触或准金属接触的斑点才能导电。当电流通过这些很小的导电斑点时，电流线必然会发生收缩现象（如图1所示）。

电流线收缩，使电流路径增长，有效导电面积减小，所以电阻值相应增大。由电流线收缩而形成的附加电阻被称为收缩电阻。

如果实际接触面之间的薄膜能导电，则当电流通过薄膜时的另一附加电阻，被称为膜电阻。

接触电阻理论计算公式为：

m——接触面变形有关的系数，面接触m=1；

F——接触力，N。

3.3 电气连接优化措施

在本工程连接处元件材料确定的情况下，降低接触电阻有以下途径：①增大导电斑点数量和平均半径。可通过增大接触面积和界面压力达到。②增加导电膜，减少绝缘膜，减小隧道电阻率。可通过选择合适的镀层实现。③对于整个电缆与架空的连接而言，还应减少载流通道的电接触次数。

根据上述途径，本文采取了以下电气连接优化措施：①采用新型户外终端连接金具，将传统的铜铝过渡设备线夹与电缆终端出线端子单面连接改为双面连接，增大接触面积，并采用4孔螺栓，提高电接触界面压力。②合理选择镀层，可采用搪锡或镀银。银不易氧化（但大气中有臭氧存在时氧化成Ag2O，Ag2O易于清除，且在200 ℃时即分解），不易形成绝缘膜，可有效降低接触电阻。③采用预绞式耐张线夹，去除普通液压线夹将导线和引流线连接的3次电接触（导线与压接管、压接管与引流板、引流板和引流线），将传统引接方法的5次电接触减少为2次（导线与铜铝过渡线夹、线夹与终端头出线杆），减少60%的电接触次数，提高了可靠性。

4 提高连接设计施工便宜性的措施

传统普通液压耐张线夹连接方式工艺复杂，压接设备笨重，压接工作需要培训合格的熟练压接工操作，压接质量容易受人为因素影响。此外，此方式施工时间长，对已有线路进行改接、改造时，增加了停电时间。

本工程推荐采用预绞丝耐张金具。预绞式金具具有安装简便、快捷，徒手安装不需要安装工具，重量轻、携带运输方便的特点，从而提高了金具的安装速度，减低工人的劳动强度，提高劳动效率。一般情况下，熟练工人安装一个预绞式金具只需几分钟。由于是徒手安装，目测就可检查安装质量，杜绝了因安装工人使用工具而造成的安装不一致的情况。

5 结束语

在电缆与架空连接处安装避雷器，限制雷电波幅值。采用护层电压限制器，限制电缆护层过电压。户外电缆终端头处的铜铝过渡连接金具由单面连接改为双面连接，增大接触面积，同时采用4孔螺栓连接，增大电接触界面压力，从而减小接触电阻，提高连接电气性能。电接触面采用搪锡或镀银工艺，减少界面绝缘膜，进一步减小接触电阻，提高连接电气性能。采用预绞丝耐张线夹，减少了60%的电缆与架空线路连接的电接触次数，提高可靠性和电气性能；同时，安装简便，质量易控，施工周期短，缩短了停电时间。

参考文献

[1]江日洪.交联聚乙烯电力电缆线路[M].第二版.北京：中国电力出版社，2009.

〔编辑：李珏〕