PKOP 炼厂220kV 高压电缆终端头制作工艺

张 辉

中国石油天然气第七建设有限公司 山东青岛 266061

1 前言

220kV 变电所为PKOP 奇姆肯特炼油厂现代化改造工程的新建公用工程，设计功能为现代化改造工程中Ⅰ期、Ⅱ期各炼油装置提供稳定可靠的电源。变电所建设容量为2×80MVA，工程主体由GIS 室、主变压器室和35kV 变配电室三部分组成。变电所自哈国电网采用架空线路引入两路220kV 电源，电源系统为三相交流电，中性点直接接地。变电所内220kV 配电系统为双母线接线方式，35kV 和0.4kV 配电系统为单母线分段接线方式，柴油发电机组作为变电站的保安电源，接入到0.4kV 系统。

变电站中2 台220/ 35kV 油浸式有载调压变压器由西安西变中特电气有限公司供货，7 台户内型220kV气体绝缘金属封闭式组合电器（简称GIS）安装在GIS室内，GIS 间隔由苏州阿尔斯通高压电气开关有限公司供货，中国石油天然气第七建设有限公司（以下简称中油七建）负责现场安装、调试等工作。变压器高压端与GIS 间隔采用单芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装电力电缆进行连接。电缆相对架空线路故障率低且维护方便，其中电缆终端头制作是高压电缆施工不可缺少的部分，同时电缆终端头又是电缆线路中最薄弱的部分，其安装质量的好坏是电缆线路能否安全运行的关键。电缆与变压器高压侧连接端属于户外电缆终端头，与室内GIS 连接端属于户内电缆终端头，现通过室外、室内电缆终端头的制作过程简单介绍制作工艺，以供今后施工参考借鉴。变压器与GIS 布置详见图1。

2 基本要求

2.1 环境

必须严格控制施工现场温度、湿度及清洁度。温度宜控制在0～35℃，相对湿度宜控制在70%以下。使用的工具、材料等应保持清洁。不应在雨天、雾天、大风等恶劣天气施工。

图1 变压器与GIS 布置示意图

2.2 检查

电缆终端头应预先试装，检查规格是否一致、部件是否齐全。

2.3 性能

电缆终端头制作后，应有足够的绝缘强度和机械强度，并保证连接点的电阻满足规范要求。

3 前期准备

3.1 耐压试验

电缆敷设后要做电缆的直流耐压试验，试验后对电缆头做好密封，防止受潮。

3.2 联合验收

电缆终端头到货后，应及时组织业主、监理等单位进行联合验收，并做好验收记录。

3.3 熟悉工艺

安装前详细阅读终端安装工艺说明，掌握电缆终端头制作要点及流程。

3.4 技术交底

按照施工流程对施工人员进行详细交底，并要求施工人员熟悉施工现场，了解施工过程中存在的安全隐患。

3.5 机具检查

安装前对施工用的加热器、压力钳等机具进行检查、报验，保证机具处于良好状态。

4 充油式电缆户外终端头制作工艺

4.1 预切断

首先将电缆垂直竖立并安装在支架上；然后确定制作电缆头及安装所需长度，并适当留有300mm 余量；最终确定在安装平面上3400mm 处用手提式电动锯将多余的电缆切除，并在电缆根部做好标记。

4.2 绝缘处理

从距切断点3156mm 处去掉外护套，保留底部280mm 铝护套，其余去除并清洗干净，然后进行预铅封。

4.3 加热校直

（1）安装电缆附件之前必须对电缆进行加热校直，加热前要用角钢将电缆校直固定好（角钢固定的目的是为了调整电缆的垂直度），并且对电缆终端部位用无水酒精进行清理。

（2）做好加热前准备，按照技术要求在电缆上缠绕耐温带、加热带和保温层，并设置热电偶和温度计以便监控温度。

（3）通电加热，根据技术要求240mm2截面积电缆加热时间为6h，加热温度为70℃；加热过程中采用温度控制器控制温度，并且加热过程中要防止温度过高损坏电缆。

（4）加热完成后，电缆自然冷却至室温后（一般冷却10h 左右）再进行其他安装步骤。冷却过程中，必须保持角钢与电缆的相对位置固定不动。

（5）电缆加热校直处理完成后，消除应力，并且电缆芯线应突出电缆绝缘层少许。

4.4 最终切割

电缆加热校直后，确定最终切断点为外护套向上3156mm，多余电缆用手提式电动锯切除。

4.5 去掉绝缘

用电缆剥削器削去绝缘层，在绝缘边缘处倒角，并去掉导体的内半导电层。

4.6 底盘、偏心座及应力锥安装

（1）套管底盘、偏心座及应力锥安装前，首先对电缆绝缘层加工面用无水乙醇、无脂纸进行清洗；

（2）清洗完毕后，依次将套管底盘、偏心座套入电缆推至终端头底部基准线处；

（3）应力锥是整个电缆终端的关键部件，安装前用无水乙醇对应力锥内部由上往下重复清洗干净；然后将应力锥内壁和电缆绝缘层涂上硅胶；最后将应力锥套入电缆。底盘、偏心座及应力锥安装详见图2。

图2 底盘、偏心座及应力锥安装

4.7 套管安装

将底盘与套管接合面用无水乙醇清洗干净，在其密封槽内涂上硅胶，装上密封圈；把内部清洗干净的套管用吊车吊起，水平慢慢地套入电缆；套管与底盘用螺栓连接，用力矩扳手对称均匀紧固螺母。套管安装见图3。

图3 套管安装

4.8 注入硅油

将硅油注入套管，注意要应缓慢注入，防止产生气泡，液面距套管上平面400mm 即可。

4.9 顶盖安装

先用无水乙醇清洗套管顶部及顶盖下平面；再将顶盖下平面密封槽内涂上硅胶，装上密封圈；然后将顶盖与套管顶部用螺栓连接，用力矩扳手均匀地拧紧螺母。顶盖安装见图4。

图4 顶盖安装

4.10 挂锡

电缆上部分安装结束后，固定套管底座下部电缆；然后对外露电缆保护铠进行挂锡处理。电缆保护铠挂锡见图5。

5 GIS 电缆户内终端头制作工艺

图5 电缆保护铠挂锡

5.1 电缆处理

（1）首先进行电缆切割（图6）：以GIS 电缆筒高或变压器升高座筒高为基准，自环氧母座下端口开始向下500mm（距离B）处在外护套上用PVC 带作一个参考线标记；从参考线沿反方向1000mm 处（距离C）确定切断的位置，用专用切割机将电缆末端锯齐；并将电缆端头用保温膜包裹。电缆切割尺寸图详见图6。

图6 电缆切割尺寸

（2）自参考线向电缆末端量取E=468mm，用电缆切割管刀环向切割电缆外护套和铝护套层（环向切割前注意确认铝护套的厚度，避免损伤电缆芯线），详见图7。先用管刀沿外护套浅切割，确认铝护套的厚度和位置后再将铝护套切割断（采用多次环向切割的方法，逐步切断铝护套）；切断后，多次摆动铝护套和电缆外护套将其去除，露出电缆芯线。

图7 电缆外护套和铝护套切割尺寸

（3）自参考线向电缆末端量取D=408mm 之后，去除电缆外护套，露出铝护套，用喷枪将铝护套上的沥青融化，再用洁净白布去掉融化的沥青；之后用酒精将露出铝护套擦洗干净，并用钢丝刷打毛；然后用喷枪对铝护套加热进行镀锡打底焊，注意加热时时间不宜过长，避免损伤电缆。

（4）露出的铝护套边缘用钢丝钳制作成坡口，以免伤及电缆，并用PVC 胶带缠绕密封。

（5）从参考线向上50mm 处开始，去除外护套石墨层，确保石墨层去除干净。

（6）以露出铝护套的上边沿为参考线向电缆末端量取50mm，在该处切断阻水带，用PVC 胶带把阻水带上边沿绑扎3 圈。电缆各区域尺寸见图8。

图8 电缆各区域尺寸

5.2 电缆尾管装配

（1）根据图9 电缆尾管装配顺序依次卸下电缆尾管底部的固定环2、电缆尾管、O 型圈。用120# 砂纸和酒精清理外护套（已经刮去外护套上涂层的部分328mm），用于粘接环氧玻璃丝带的区域。注意不能用砂纸打磨到J 区域以上放置密封橡胶圈的电缆部分，密封橡胶圈安装位置详见图10。

（2）用喷枪加热电缆外护套区域，在处于柔软状态时的电缆外护套上缠绕一层玻璃丝带，再用环氧树脂均匀涂抹在玻璃丝带上。按照此方法再缠绕两层玻璃丝带，并且每层玻璃丝带都要均匀涂抹环氧树脂。

图9 电缆尾管装配

图10 密封橡胶圈安装位置

（3）玻璃丝带固定完以后，将固定环1 移动至玻璃丝带上（距离参考线324mm 处），继续使用玻璃丝带和环氧树脂固定，直至环氧树脂凝固并固定环1 收紧。

（4）擦干净电缆外护套，并去除多余的环氧树脂，将密封橡胶圈移动至参考线397mm 处；适度在密封橡胶圈上涂抹一层硅油，以方便后续电缆尾管的安装以及固定环的移位。密封橡胶圈安装尺寸详见图11。

图11 密封橡胶圈安装尺寸

5.3 接地线安装

（1）根据图12 压力弹簧装置示意位置将压力弹簧装置套在电缆上。

（2）将带孔的接触片弯成弧形，并放置在波纹铝护套中间；将接地线对称的放置在电缆上，使得接地线的末端在接触片上（接地线紧密接触在搪锡的铝护套上）；然后用恒力弹簧将接地线与接触片夹紧，并使得恒力弹簧在接触片的中央。

图12 压力弹簧安装示意

（3）将压力弹簧装置推至紧贴住应力锥尾部，再将接地铜编织线连接至压力弹簧装置上。注意接地线必须保持一定的长度，从而满足其纵向移动的长度。接地线连接示意图见图13。

图13 接地线连接示意

5.4 应力锥的安装

（1）去除电缆主绝缘上的塑料保鲜膜，在电缆绝缘表面完全涂抹硅油，并在应力锥内表面涂抹完硅油。涂抹硅油时务必戴一次性塑料手套，以保证洁净度。

（2）将应力锥推至锥上端口与电缆主绝缘断面平齐，然后擦掉电缆和应力锥上多余的硅油。应力锥安装示意图见图14。

图14 应力锥安装示意

5.5 导体连接器的安装

（1）导体连接器顶端的接触表带采用非粘性的PVC 带进行保护；

（2）刮除电缆线芯上的内半导电层，并用砂纸将芯线打磨出铜芯线的金属光泽，再用酒精清洁线芯导体表面；

（3）将导体连接器安装到电缆线芯上，使导体连接器末紧紧靠住应力锥，然后拧紧螺栓。根据导体连接器的型号，按照图15 所示的顺序依次拧断螺栓，达到设备紧固的力矩值。

图15 导体连接器的安装示意

（4）将O 型圈装入到导体连接器顶端的凹槽内；

（5）将安装完的电缆尾管部分的密封橡胶圈推至靠近压力弹簧的位置。

5.6 清理电缆终端和GIS 环氧母座

（1）去除导体连接器上的保护薄，用酒精仔细清洁应力锥和导体连接器的表面；

（2）用专用溶剂清理GIS 的环氧母座；

（3）在应力锥和导体连接器顶端的O 型圈表面均匀涂抹上硅脂；

（4）涂抹和清理的电缆头和和环氧母座要及时用塑料保鲜膜包裹封堵。

5.7 插拔头装入环氧母座

（1）采用导链调整电缆的方向和弯曲度，保证电缆终端在进入环氧母座时处于无应力状态，然后调整好电缆终端的方向，必须保证电缆终端与环氧母座处于垂直位置。

（2）去除电缆终端和环氧母座的塑料保鲜膜，将插拔头插入到环氧母座中，直到导体连接器正确地滑入环氧母座电极内。

（3）在插入过程中，如果导体连接器碰到了环氧母座的内表面，必须重新清洁环氧母座及应力锥表面，并重新涂抹硅油后进行安装。

5.8 固定尾管安装

（1）将密封圈装入到电缆尾管的凹槽内；

（2）用3 个较长的螺栓把电缆尾管连接至环氧母座底部，再对角把紧尾管上所有螺栓；调整固定环1 尾部的螺栓使其与电缆尾管下端面平行，再将固定环2安装到电缆尾管上；螺栓按照图16、17 固定尾管安装示意所标力矩把紧。

（3）安装完成后，用塑料薄膜缠绕密封，保持清洁防潮。

图16 固定尾管安装示意1

图17 固定尾管安装示意2

6 实施效果

电缆终端制作完成后，进行的耐压和泄漏电流等试验一次性通过，并且在变电站受送电中一次成功。现在变电站已投入使用，各项性能达到设计条件，运行平稳。制作的外电缆终端头见图18，户内电缆终端头见图19，户内电缆终端见图20。

图18 户外电缆终端头

图19 户内电缆终端头

图20 户内电缆终端

7 结束语

220kV 高压电力电缆终端头制作是一项工艺复杂而严格的工作，其制作质量将直接影响到电缆能否安全运行，以及变电站受送电的成功率。因此施工中必须熟悉操作规程，掌握工艺流程，以严谨的科学态度对待整个施工过程。每个厂家的电缆终端头都有区别，但都大同小异，本文只对哈萨克斯坦PKOP 炼厂220kV 高压电缆终端头制作工艺进行简述，希望对今后类似工程具有借鉴意义。