10 kV电缆头的制作及运行维护分析

欧志强

(广东电网有限责任公司佛山顺德供电局，广东 佛山 528000)

10 kV电缆头的制作及运行维护分析

欧志强

(广东电网有限责任公司佛山顺德供电局，广东 佛山 528000)

随着电力技术的不断发展，电网改造对电缆应用的需求越来越大，电缆头的使用也越来越普遍。现根据长时间积累的工作经验，并结合电缆头的结构原理、分类及特点，总结出了电缆头的选用原则及其在制作、安装过程中的注意事项，分析了检修和维护过程中需重点关注的地方和关键方法，以期为设计和施工人员提供可供参考的经验。

10 kV电缆头；制作；剥除；电应力

0 引言

电缆头是电力行业常用的一种用于电缆连接、转接和分接的装置，它具有防水、防漏电和爬电、绝缘和屏蔽等功能，并且具有一定的抗拉和抗撞击性能，能在相对恶劣的环境下工作。根据不同的应用场合、生产方式、使用方式，电缆头也存在着一定的多样性。

1 电缆头的分类及选用

电缆头可以按照以下几种方式分类：

(1) 按电压等级可以分为1 kV、10 kV、27.5 kV、35 kV、66 kV、110 kV、138 kV、220 kV等不同的等级。

(2) 按照使用材料的不同可以分为冷缩电缆头和热缩电缆头。

(3) 按照使用环境的不同可以分为户内电缆头和户外电缆头。

(4) 按照结构形式的不同可以分为直通电缆头和T型电缆头。其中T型电缆头根据安装位置的不同可以分为前接头和后接头，按照结构方式的不同又可以分为欧式的和美式的。

(5) 按照电缆的芯数可以分为单芯、两芯、三芯、四芯(又分为四等芯和3+1)、五芯(又分为五等芯、3+2和4+1)。

(6) 按照使用位置的不同可以分为电缆中间接头和电缆终端接头。

10 kV是配电网中最常采用的电压等级，10 kV电缆头的品种和规格也是比较丰富的，因此10 kV电缆头需要根据电缆的材料和规格、使用的环境、具体使用的位置等因素来选用，比较常见的电缆头的典型选用位置如下：

(1) 比较狭小的位置主要使用T型接头，比如充气柜的进出线处；

(2) 空间比较宽敞的地方，在房间内采用户内终端，在户外采用户外终端，比较常见的是配电房中的变压器的高压侧使用的是户内终端，架空线路中柱上变压器高压侧使用的是户外终端；

(3) 电缆沟中电缆连接常用中间接头，地上电缆分接常用T型接头做成的电缆分接箱。

2 10 kV电缆头的制作及应力控制

2.1 10 kV电缆头的制作

电缆头接入电力系统后是否能够安全可靠地运行，除了与电缆头的接头形式、使用材料、使用位置有关外，还与电缆头制作和安装的精细度有很大关系。

电缆接头的形式多种多样，但制作电缆头的步骤，基本上是比较类似的，主要包括以下几个步骤：设备点件检查→剥除电缆护层→剥铜屏蔽层→剥半导电层→剥芯绝缘层→固定定位链条→安装应力锥→压接线端子→接线端子装入前接头→前接头固定。繁琐的制作过程，主要目的是实现电缆制作前后电缆电场的均衡，削弱电应力对电缆带电运行时的影响。

电缆头制作应该遵守的两点原则：

(1) 导体连接的可靠性，主要体现在导体连接处的接触电阻要小且能承受住故障电流的冲击，根据电缆头制作和使用的经验数据分析得出，长期运行后电缆头导体连接处的接触电阻不应大于电缆线芯同长度电阻的1.2倍且应具有一定的抗拉、抗压、抗振动、抗腐蚀性；

(2) 外护套绝缘的可靠性，从电力电缆电场分布的原理分析，高压电缆的线芯外部均有铜屏蔽层，导体与铜屏蔽层之间会形成径向电场。也就是说，正常电缆只有从导体沿其半径方向铜屏蔽层的电力线，没有导体轴向的电力线，电场分布是均匀的，如图1所示。

图1 电缆横截面

在做电缆头时，将电力电缆的屏蔽层剥掉，肯定会改变电缆中电力线的方向，会产生对电缆绝缘极为不利的切线方向的电力线，即沿导体轴向的电力线，电力线将会向屏蔽层的断口处集中，因此屏蔽层的断口处即为电缆最容易击穿的部位。在实际制作电缆头时经常使用的防止屏蔽层断口处击穿的方式是使用应力锥去屏蔽屏蔽层断口处的电力线，为了起到更好的屏蔽作用，应力锥材料的选用也是比较考究的，经常选用的应力锥材料的介电常数一般为20～30，体积电阻率为108～1012Ω· cm。使用应力锥前后电力电缆的电场分布情况如图2所示。

图2 使用应力锥前后电力电缆的电场分布情况

2.2 10 kV电缆头的应力控制

其实，在中高压电缆附件设计过程中，电应力控制是一个关键点，电应力控制是对电缆附件内部的电场分布和电场强度进行控制，即采用一定的措施，使得电缆附件内部的电场分布和电场强度处于最佳状态，从而提高其使用寿命和运行的可靠性。对于电缆终端头而言，电缆外屏蔽切断处电场畸变最为严重，直接影响终端运行可靠性；而对于电缆中间接头来说，对其造成影响的不均匀电场产生的原因，除了电缆外屏蔽切断处，还有电缆末端绝缘切断处。一般情况下，可以通过以下2种办法去改善电缆绝缘屏蔽层切断处的不均匀电场。

2.2.1 物理隔离法

这种方法主要是采用应力锥去隔离缓解电场应力集中。在电缆头中，应力锥的使用是比较常见的，从电场理论上去分析，应力锥隔离法也是一种减少电缆头应力的有效方法，应力锥通过将电缆头绝缘屏蔽层的切断处进行延伸，使零电位形成喇叭状，改善了绝缘屏蔽层处的电场分布，降低了电晕产生的可能性，减少了其对绝缘的破坏，有效延长了电缆及电缆头的使用寿命。目前，在实际应用的采用应力锥的电缆头有绕包式终端、预制式终端、冷缩式终端等几种形式。

2.2.2 材料控制法

此类方法主要是采用高介电常数材料来缓解电场应力集中。20世纪末，国外一些专业的厂家采用新的高介电常数材料开发了适用于中压电缆附件的所谓应力控制层，其原理是采用电气参数合适的材料复合在电缆末端屏蔽切断处的绝缘表面上，用来改变绝缘层表面的电位分布，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。容抗减小会使电缆头表面电容电流增加，但不会导致发热，由于电容值与材料的介电常数是正比关系，也就是说要想增大电缆头表面电容值，可以在电缆屏蔽末端绝缘表面上附加一层高介电常数的材料。

目前市面上应用的应力控制材料主要有热缩应力管、冷缩应力管、应力控制带等，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108～1012Ω· cm。在实际使用中，应力控制材料的使用还要兼顾应力控制和体积电阻两项技术要求。

从理论上分析，电缆头使用的材料的介电常数是越高越好，但是介电常数过大引起的电容电流过大，也会产生热量，加速应力控制材料的老化。同时应力控制材料作为一种高分子多相结构复合材料，其介电常数与体积电阻率也是一对矛盾，介电常数做得越高，体积电阻率也会相应地降低，并且材料电气特性也会受到一些其他因素的影响，长时间在电场中使用，温度等外部环境的变化都将加速应力控制材料的老化，老化后的应力控制材料的体积电阻率也将大幅度变大，最终应力控制材料变成了绝缘材料，起不到改善电场的作用；如体积电阻率变小，应力控制材料成了导电材料，就会使电缆出现故障。这就是应力控制材料只能应用于中压和热缩电缆附件的原因，同样，采用冷缩应力锥和应力控制带的电缆附件也会出现类似的问题。

非线性电阻材料(FSD)也是近期发展起来的一种用于改善电应力的新型材料，它利用材料本身电阻率与外施电场呈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。非线性电阻材料对于不同的电压，有不同的电阻值变化。当电压低时，非线性电阻材料会呈现出高电阻特性；当电压高时，会呈现出低电阻特性。采用非线性电阻材料可以使应力锥的体积变小，从而适用于小控制柜。

3 10 kV电缆头的管理和维护

电缆头在使用过程中如出现故障，原因主要有3种：一是电缆头的质量问题；二是电缆头的制作工艺及过程控制问题；三是外力的损坏。

因此，在控制好电缆头质量和制作工艺之后，就要加强成品电缆头的防护。电缆头在使用过程中，要经常检查确认其完整性，确认其引出线的节点处无发热现象，保持电缆头的清洁，确保其表面没有磨损和标识损坏丢失现象，并确保电缆头处干燥，无凝露和积水。同时，加强电缆头外部的防护，以减少外力对电缆头的冲击。

4 结语

电缆头是电缆中最薄弱的环节，也是电缆带电运行最容易出现问题的地方。电缆头制作的好坏直接影响到电力系统运行的安全性和可靠性，而电缆头制作时最关键的就是要保证导体连接的可靠性和外部绝缘防护，防止爬电和放电现象的产生。在电缆头安装时，也要考虑到电缆头的清洁和防护问题。

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[4] 訾勇.10 kV三芯交联电力电缆终端头安装工艺的改进[J].铁道机车车辆，2004(6)

2014-09-25

欧志强(1974—)，男，广东南海人，助理工程师，研究方向：配网运行维护和规划。