10kV电缆线路作业快速接头转接箱的研究与应用

国网浙江慈溪市供电有限公司 应永灵

从当前电力行业的发展阶段来看，电力系统中10kV电缆线路作业非常重要，且应用的十分广泛。10kV电缆线路作业决定着整个电力系统的稳定性与可靠性，如果电缆一旦出现故障，必然会导致人们的生活与生产无法正常运行。在电缆发生故障时必然会导致快速接头出现击穿现象，且这一现象非常常见。因此，快速接头转接箱在10kV电缆线路中具有重要的作用与意义，相关电力部门必须要高度重视电缆快速接头的设计与运用。本文主要针对10kV电缆出现接头故障的原因，设计一个新型的快速接头转接箱，从而确保10kV电缆可以稳定运行。

1 10kV电缆线路作业快速接头故障分析

在10kV电缆线路作业中，快速接头容易出现故障主要是因为施工质量不合格导致的，具体原因有三点：

一是电缆线路作业质量不合格。在10kV电缆作业中，基本都是由多个施工队伍进行共同完成整个作业，这必然会出现专业水平不平衡的现象。同时有部分施工人员缺乏一定的责任意识，不知道电缆施工会给整个线路运行带来严重的影响。同时责任意识的缺失则严重导致整体施工质量较差，主要体现在：施工安装没有严格依照施工图纸进行，且存在较大的偏差；施工人员没有完全理解图纸的具体内容，导致很多冷缩管没有发挥出实效来；电缆线路不够整齐，线路之间的距离设置存在不合理；很多电缆出现了尖端放电的情况；在施工过程中缺乏对质量的监管人员；在多人同时作业时，出现了工序混乱现象。

二是一些附件的质量没有达标。很多电力企业为了拿下竞标项目，严格控制施工成本，缺乏对工艺水平的管控和规划，从而导致很多电缆作业是没有完全达到质量标准。具体质量问题体现在：冷缩管的抗压性能较差，有漏气现象发生；应力锥设计的不合理；恒力卡簧的材质有问题，很容易被氧化，抗腐蚀性较差等。

三是绝缘体出现老化现象。在电缆外观都有一层绝缘物质，在经过长期的运行下必然会导致电缆出现物理性的变化。例如，随着介质的损耗程度逐渐增大，其具备的绝缘强度也会随之下降，进而出现老化现象的发生。发生老化的原因主要是因为10kV电缆线路处于超负荷的运行状态，长期工作必然会出现导线过热进而就会使绝缘物质受热，导致老化速度变快。

通过研究表明，接头出现故障主要是因为快速接头本身质量没有达到规定的标准，主要体现在施工人员缺乏较高的技术水平、电力企业的管理部门没有制定严格的监督机制和责任追究机制。

此外，很多电缆快速接头的制作还存在一些师傅带徒弟的问题，所以施工人员很多都是初学者，缺乏一定的实践经验，进而就会严重导致电缆接头出现质量问题。如果电缆快速接头在供需平衡发展的状态下，则可以有效保证接头的制作质量，而一旦出现了需大于供的情况下，就会很多生产快速接头的供应商从中做假，让一些缺乏经验的施工人员也参与到接头的制作中去，这就会出现快速接头的开始下降现象。

所以有很多电力公司应该安排旁站监督人员，全面监管、审核快速接头的制作质量，但是很多旁站人员的专业能力不高，无法发挥有效监管力度，由此就会使监督工作只是存在于表面，无法有效保障电缆快速接头的制作质量，从而为整个电缆作业带来了一定的安全隐患问题。

2 10kV电缆线路作业快速接头转接箱简介

供电公司在开展10kV电缆线路作业中，为了确保供电的可靠性，则需要想尽一切办法和手段确保作业中可以进一步提高供电的可靠性。为了避免在10kV电缆线路作业中需要停电，进而对供电的可靠性带来很多负面影响，本文则对移动开关站进行深入研究。

如图1所示，移动开关站对10kV电缆线路作业有着非常重要的作用，且移动开关站的关键技术很容易受到施工环境的影响。由于一些成本问题，以及施工劳动强度需要全面考虑，本文设计了一个新的快速接头转接箱，对电缆进行重新配置，从而有效实现10kV电缆线路作业中快速连接技术。

图1 移动开关站应用图

通过调研发现，国内相关研究者研究出很多不同类型的电缆快速接头，且都是属于10kV应用级，额定电流在200A左右，而200A以上的电缆则直接用物理方式完成对接工作，由此就需要消耗太多的人力和时间。

在调查中发现，目前我国还没有10kV630A的快速插拔式接头，本文研究的产品可被广泛应用于各种大负荷的抢修设备之中，且这款快速插拔式接头具备很好的稳定性和安全性，连接操作方便，对提升城市配电网的可靠性具有重要的意义与作用。

3 电缆快速接头转接箱的原理及结构说明

3.1 快速插接头整体结构设计

由图2可知，电缆快速插头是直接安装在电缆上面，在安装过程中需要满足各项指标，如防水、耐压、抗阻等电气指标。在快速接头转接箱与中间接头完成匹配和连接工作后，则可以进一步提升电流的稳定性。

图2 快速插拔式电缆终端头与中间接头连接图

3.2 导体的设计

依据T2铜导体的导电率对导体截面积Smin值进行计算，并推算出导电芯直径Dmin值，计算公式为S=TD×D/4，S为导体的截面积，D为导电芯直径。由于触子的电流流通能力只有400A，则无法满足电流630A的要求，所以可在中间接头的一端设置两个表带触子，具体设计情况如图3、图4。

图3 表带触子结构图

图4 中间接头结构图

3.3 绝缘结构设计

对10kV电缆插拔式快速终端、中间接头绝缘结构、电场分布有限元数值进行分析发现，在复合材料的界面压强下，介质界面的放电电压值出现了一定的变化情况，由此在对绝缘结构进行设计时需遵循以下原则：在控制电场均匀分布时应该采用力锥结构进行设计；快速接头在插拔过程中需始终保持复合材料具备充足的正压强；在应力锥的有效几何尺寸的范围内合理控制界面弹性的变形量；在对快速接头进行插拔时，绝缘结构内容可以自动完成排除空气的作用，从而减小负压现象的发生；适当延长弹性变形的使用寿命，要确保寿命的最低值在1000次。

在绝缘结构设计中，电场控制应力锥设计是最关键的部位，需借助电缆主绝缘表面平均切向电场分量Exx理论进行有效计算，本次设计的电缆主绝缘剥切长度为L，应力锥夹角为25°、锥长为38mm时计算结果如表1。

表1 电缆主绝缘表面平均切向电场分量计算值

经理论计算和试验验证，终端和接头的绝缘基本结构为：导体连接部分的表带型触子结构得到材料选用是皮金铜；在电场应力控制锥、主绝缘层和半导电屏蔽层这三个结构由三元乙丙橡胶通过真空注橡的方式进行成型；外部屏蔽材料选用不锈钢材料；由于旁路供电电缆长时间暴露在大气环境和阴雨天气中，为了表面电缆中间接头出现脱落现象，则需要设计一个密封防水装置。插拔式快速终端和中间接头借助应力锥绝缘结构进行优化设计，绝缘材料可以选用三元乙丙橡胶，确保界面有足够的正压强。由于插拔式快速终端和中间接头的结构非常紧凑，所以快速接头的体积和重量占据整个急转箱装置的50%左右。外屏蔽材料选用的是不锈钢材料，防水密封结构和对位的自锁装置进行了特殊化的设计，方便了快速接头的安装，使整个10kV电缆线路可以安全稳定运行。

经试验表明，插拔式快速接头与中间接头的配合度非常高，试验的结果与预期基本一致，该接头的安全使用寿命最低可以达到1000次。由此可见，由插拔式快速终端、中间接头构成的组合试品，较好的通过了严格的试验，且完全达到了电气性能符合标准要求，并在现场电缆线路作业中满足了长期运行的需求。

4 结语

本文针对10kV电缆线路的快速接头容易出现的故障问题进行详细分析，并设计出10kV电缆快速接头转接箱，该装置在实际应用中具备很好的安全稳定性，且绝缘结构设计有着一定的灵巧性，操作简单方便，在很大程度上缩短了电流电缆的接续时间。与此同时，电缆的配置长度具有灵活多变特点，且该装置有效减少了施工成本以及工作人员的施工强度，并在实际配网检修工作中得到很好的推广，具备良好的应用前景。