电力电缆及终端接头劣化修复技术研究进展

2024-03-08武汉第二电线电缆有限公司朱清龙

电力设备管理 2024年2期

武汉第二电线电缆有限公司朱清龙

1 电力电缆终端概念

在电力线两端与其他电气设备相连的电气设备称为头部端子，室外使用的端子称为室外端子，在室内使用的称为室内端子。终端头是电力线路的薄弱环节，其安装质量对于电力线路的安全运行至关重要，必须引起足够的重视，如图1所示。

图1 电力电缆终端接头配件

一是安装时应注意防止端子头部和中部受潮，不得在雨天、雾天或大风天制作电缆附件；当平均温度低于0℃时，必须对电缆进行预热。二是施工时应保持手、工具、材料清洁。三是电缆设备安装前应检查其规格型号是够符合设计及规范要求，各部件是否齐全，以及出厂日期、包装（密封性）。

2 电缆终端头的工艺流程

第一，除外皮。为防止外皮松动，应将外皮剥到铁甲（外侧）切口内侧的圆圈处，并用铜线将其焊接好钢铠装接地金属，最后剥去外层。为防止钢护套松动，应将外护套从钢铠装切口处（外侧）的圆圈剥去，做成夹子，用铜丝绑住钢铠装，并焊接地线金属。最后剥去外层的钢铠装，不同型号的线缆和室内外连接器的剥线长度不同，以下仅供参考，具体以说明为准，如图2所示。

图2 去除电缆外皮

第二，找到钢铠。完成上一步后，沿着夹子的边缘（没有夹子在铜线的边缘）找到一个环形的深标记（两层钢铠不要往外翻，否则会伤到电缆），用螺丝刀划一下（钢铠处损坏），再用钳子一拉，松开钢丝铠装，然后去除使用过的金属铠甲，以及锯切部分的毛刺。整个过程必须顺着钢铠的方向，电缆的钢铠才不会松动[1]。仔细保护相位和色标，保证铜屏蔽层和钢铠装的绝缘。

第三，取下填充物。根据电缆标准和室内外电缆终端对应的尺寸从电缆终端测量（通常室外：终端深度65mm+245mm，室内：深度65mm+180mm），移除铜屏蔽层，长度会根据不同品牌的冷缩电缆而有所不同，可以根据说明书来确定。用工具轻轻划开金属屏蔽层，破除铜质屏蔽层（可以用恒力小弹簧调节，否则更容易拉坏）。

第四，焊接屏蔽层接地线。使用该材料去除金属外层铜的氧化物。将扁平铜线（分为三股）在镀铜层上拉紧接地，握住线头，然后用焊锡将其放在铜保护层上，以固定线端。一是铜屏蔽层的地线可以绕在地线上，也可以将地线分成三股固定在铜屏蔽层上，然后用普通弹簧夹紧固定。二是钢铠地线。地线先用恒弹簧力固定一个圈，然后折回固定地线。三是固定地线时，应固定牢固，接触面积接触良好，接触面积尽量增大。四是不同类型的冷缩电缆有不同的接地方式，有的铜屏蔽和钢铠接地是同一根接地线，一般情况下，应分开接地，在电缆附件中用绝缘胶带或填充胶包好。五是缠绕地线时应注意缠绕均匀，使三爪头饱满美观。六是用绝缘胶带缠绕恒力弹簧，防止恒力弹簧松动[2]，图3所示为焊接屏蔽层接地线。

图3 焊接屏蔽层接地线

第五，铜层修复。在电缆芯分岔处标出颜色等级，按电缆材料说明测量保护层切割位置，并用焊锡将其焊接牢固（以防止铜保护层松动）。用铜线将切口内侧收紧，用小刀顺着铜线的铜带方向划一个浅处（注意不要划伤半导体层），轻轻拉出防铜带，最后按照铜带的方向解开。

第六，去除半导层。距断铜线10mm 处为断半导层，在裂缝处缠上一圈胶带做标记。可剥离型，在预定的半导体层剥离切割区域（胶带外侧），用刀划出环形标记，从环形标记到末端划两条垂直线，距离为大约10mm。然后将条状半导体层从一端向环标方向掰开（切记环内的半导体层不能拉扯），用刀划开绝缘层不要损坏，裂纹半导体层的表面应保持清洁。检查主绝缘层表面是否有刀痕和电气设备残留物，如有则清理干净。不可剥离型，去掉金属芯末端带玻璃的半导电层（也可以用专用刀），电气设备必须放置在主要绝缘材料的表面。

第七，清洁主绝缘层表面：用不起毛的布或纸蘸清洁剂擦去主绝缘层上的污垢，清洁时只能从绝缘端部清洁到半导体层。不允许重新擦拭，以免半导体物质进入主绝缘层表面[3]。

第八，安装半导体电压管（连接器）：三根芯线与分岔处的距离半导体管的管径必须相同，一般情况下，距分叉处必须有50mm。半导体手套应留20mm。在半导体层骨两侧使用应力消除胶（绝缘层长度为15mm），并在主绝缘表面涂抹硅油。加热半导体管时，切记：铜带不得脱落，表面必须清洁（原焊锡必须焊牢），不能有空气进入半导体管内。热收缩，从中间向两端收缩，尺寸一定要控制好。

第九，安装绝缘套管和端子：测量电缆的固定位置和每级所需的长度，剪掉多余的电缆。测量压接端子芯线的长度，根据尺寸剥去主绝缘层（略带锥度），在芯铁上涂抹导电膏或硅脂，将端子弯曲（务必按照说明操作，开槽端子螺钉）去除压接处的毛刺，用填料包裹端子和主绝缘（压接痕迹要压平），套上绝缘热缩管（盖住手套的脚趾），用密封胶密封端子胶，最后热缩绝缘套应覆盖端子（接触区除外），且上层绝缘套必须压紧。

3 电缆终端电应力控制方法

第一，电气张力控制在中高压电缆生产中非常重要。电气应力管理是对电气设备室的电能进行控制，即采用适当的措施使电气设备的电能传输和电能处于最佳状态，从而提高电缆配件的可靠性和使用寿命。

第二，电缆终端，电压畸变最大，影响终端可靠性的是电缆侧屏蔽外的端接，当电力的功率在终端受到影响时，电缆终端可以做在斜坡上，也就是常说的铅笔头，使用中主要注意以下问题。一是应力管的负电压必须达到上述规定值才能正常工作。二是XLPE 电缆由于应力处理不当，在运行过程中会损失很多，因此，在安装设备时，注意应力管与屏蔽层的搭接，进料小于20mm，以防止应力管脱落。

第三，由于热缩材料弹性小，在运行过程中热胀冷缩时会在接头处形成气体，因此密封技术对于防止水分渗入非常重要。

4 电力电缆及终端接头修复技术

第一，冷补胶法。先剥去一层层橡胶屏蔽半导体绝缘层，再一层层背上半导体绝缘屏蔽层，最后进行橡胶电缆冷补胶。橡胶电缆冷补胶为聚氨酯橡胶，是一种双层活性材料。其使用方便，操作简单，安全可靠，具有很好的经济价值，因此深受人们的喜爱。适用于6000V 及6000V 以下，固定在国内外各种规格橡塑电缆护套表面，特别适用于冷硫化橡套电缆。特别是在煤矿领域，具有携带方便，操作方便，安全可靠（5min）平衡，倒入定模修复胶套等优点。图4所示为电缆终端接头修复。

图4 电缆终端接头修复

第二，修复液。电缆修复液的有效成分为聚甲基苯基硅氧烷。在催化剂的作用下，低黏度ML 电缆修复液中的硅氧烷与水发生聚合反应，消除了水分并生成了新的硅氧基团有机化合物和甲醇。有机聚合物化学反应过程示意如图5所示。

图5 有机聚合物反应式

将电缆维护液注入 XLPE 电缆的芯中需要使用注入设备和电缆工具。笔者在开发中遵循的工作方案是在原有电缆两端的端子连接处增加注液专用设备，将电缆的一端连接到注液电缆上。圆筒另一端是吸尘器。通过向维护缸内充入惰性气体，可以为维护液提供一定的注入压力，通过真空筒在电缆的另一端制造负压，引导修复液进入真空罐。在注入筒正压力和真空筒负压力的双重作用下，修复液由注入筒缓缓流入电缆体内，并将电缆缆芯内可能存在的积水同时从缆芯中排到真空筒。当真空筒一侧有修复液流出时，即注液结束。图6所示为电缆终端接头注浆修复。

图6 电缆终端接头注浆修复

电缆修复液注入装置是由气体压力罐、修复液罐、连接管路、出液管以及限压阀、压力传感器、电磁开关阀、监视窗口等构成，并且灌注机能够同时向电缆的三相注液，缩短了电缆的注液时间。提供注入压力的气体为高纯度氮气，从而可保证电缆修复液免受不良影响。施压气体的压强、带压液体的压力可以通过整定压力传感器定值来控制，工作人员通过监视窗口观测修复液的注入速度以及流入量。