專利名稱：中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電纜技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)將6 35kV電壓等級(jí)稱為“中壓”?！爸袎弘娋W(wǎng)”指電壓等級(jí)為6 35kV的電網(wǎng)或電力系統(tǒng)。無論國內(nèi)外，中壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電力電纜被廣泛用于傳送電能。應(yīng)用交聯(lián)聚乙烯電纜時(shí)，電纜的兩端必須要制作電纜終端頭；采用電纜長(zhǎng)距離傳送電能時(shí)，需要將2根或多根電纜連接起來，而將相鄰的兩根電纜連接，需要制作電纜中 間接頭。交聯(lián)聚乙烯電纜和橡膠電纜是目前電力系統(tǒng)使用量最大的電力電纜，特別是以交聯(lián)聚乙烯塑料為代表的新型絕緣電力電纜，具有生產(chǎn)制造、安裝敷設(shè)簡(jiǎn)易方便，受環(huán)境落差的影響小，介電系數(shù)高，運(yùn)行可靠，介質(zhì)損耗最小，工作溫度高，載流量大，交聯(lián)聚乙烯電纜線路占地面積小，可以采用直埋地下或穿管等敷設(shè)方式，與架空線路相比，對(duì)行人、建筑物和通訊設(shè)施干擾微小，維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。交聯(lián)聚乙烯電纜和橡膠電纜與充油紙絕緣電纜相比最大的優(yōu)勢(shì)為因?yàn)闊o油，其運(yùn)行中沒有油壓的低充或高放工作，也不需要對(duì)油壓進(jìn)行不間斷的監(jiān)視；因?yàn)闊o油，且電纜絕緣材料強(qiáng)度高，敷設(shè)施工性好，環(huán)境適應(yīng)范圍廣，最適用于高落差場(chǎng)所；因?yàn)闊o油，電纜對(duì)密封的要求較低，電纜主絕緣受潮危險(xiǎn)低。電力電纜包括交聯(lián)聚乙烯電纜，是較安全的電能輸送裝備。大多數(shù)電纜本體事故是外力破壞或環(huán)境災(zāi)害而導(dǎo)致意外發(fā)生事故，正常情況下，中壓電纜由于本體質(zhì)量問題而發(fā)生故障的概率極低。但是近幾年中壓交聯(lián)聚乙烯電纜事故頻發(fā)，事故大多數(shù)發(fā)生在電纜終端頭或者電纜中間接頭上，事故造成電纜燒損，導(dǎo)致電纜變短而報(bào)廢。有些電纜事故不僅造成電纜本身燒損，電纜短路引發(fā)的電弧還會(huì)波及到與電纜連接的變壓器、開關(guān)柜等電氣設(shè)備。電纜燒損造成電力企業(yè)對(duì)用戶停電、限電事故；嚴(yán)重的影響了電力用戶的生產(chǎn)、工作和生活秩序。造成交聯(lián)聚乙烯電纜終端頭或者電纜中間接頭事故的因素很多，其中電纜終端頭或電纜中間接頭的制作工藝不良、電纜敷設(shè)安裝方法不當(dāng)只是其中的原因之一。中壓交聯(lián)聚乙烯電纜制造廠商或者電纜附件制造廠商，提供的電纜、電纜附件及配套材料有缺陷，或者附件制造廠配套提供的電纜頭制作工藝規(guī)范存在缺陷，造成電纜頭的絕緣結(jié)構(gòu)不合理，不能滿足額定電壓下的正常運(yùn)行，電纜頭在運(yùn)行中發(fā)生絕緣事故即電纜單相接地的幾率，就會(huì)大大增加。發(fā)明人認(rèn)為交聯(lián)聚乙烯電纜頭在運(yùn)行中，電纜主絕緣在半導(dǎo)電層切剖口處高強(qiáng)度電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生電暈、電暈放電火花造成主絕緣層絕緣強(qiáng)度降低繼而絕緣擊穿放電是電纜事故頻發(fā)的直接原因。電纜頭事故的起因和事故成形的基本原理和形成過程分析如下現(xiàn)行的交聯(lián)聚乙烯電纜終端頭有兩種制作工藝方法一種是電纜終端頭熱縮制作工藝規(guī)范；一種是電纜終端頭冷縮制作工藝規(guī)范；目前這兩種電纜終端頭制作工藝方法類似，均存在著絕緣結(jié)構(gòu)缺陷。電纜頭制作時(shí)必須按照各規(guī)定尺寸“剖剝”，電纜“剖封”半導(dǎo)電層切剖口與絕緣層結(jié)合部在運(yùn)行中電場(chǎng)畸變，產(chǎn)生危險(xiǎn)的電場(chǎng)切向分量和軸向分量，造成電纜主絕緣承受的電場(chǎng)強(qiáng)度提高10 20倍，電纜切剖口處的游離電壓降低，導(dǎo)致電纜切剖口處產(chǎn)生電暈。電暈長(zhǎng)期在電纜絕緣層和切剖口處產(chǎn)生的微弱電火花并在電纜頭運(yùn)行溫度上疊加數(shù)十度。電纜頭長(zhǎng)期在電暈火花和電暈高溫(指電暈溫度高于絕緣層其他部位溫度)的作用下，絕緣層交聯(lián)聚乙烯塑料材質(zhì)逐漸劣化；介質(zhì)損耗增大，泄漏電流增加，最終導(dǎo)致電纜頭絕緣強(qiáng)度降低，在運(yùn)行電壓下半導(dǎo)電層切剖口處主絕緣發(fā)生絕緣擊穿，引發(fā)電纜芯線導(dǎo)體對(duì)半導(dǎo)電層(接地部分)發(fā)生電弧放電，造成交聯(lián)聚乙烯電纜發(fā)生單相接地事故。若繼電保護(hù)裝置不能及早切除故障點(diǎn)，發(fā)生事故的電纜頭在單相接地電弧以及電網(wǎng)故障電流、電壓的作用下會(huì)發(fā)展擴(kuò)大為多相短路事故。電纜熱縮中間接頭的制作方法與電纜熱縮終端頭相似。以電纜熱縮終端頭為例， 介紹電纜頭事故原因以及修復(fù)方法。采用的“參數(shù)型絕緣結(jié)構(gòu)”是交聯(lián)聚乙烯電纜目前普遍采用消弱高強(qiáng)度電場(chǎng)的方法。即市場(chǎng)采購成套電纜頭熱縮附件，按照附件制造廠商配套提供的工藝規(guī)范切剝電纜護(hù)套、鎧裝、屏蔽層及主絕緣等，然后將相應(yīng)規(guī)格的應(yīng)力控制管、絕緣管、分支套等，套裝在銅屏蔽的末端處，熱縮成形等。目前電纜頭消弱高強(qiáng)度電場(chǎng)采用的主要部件是應(yīng)力控制管(簡(jiǎn)稱應(yīng)力管)，應(yīng)力管有兩種類型。一種是非線性電阻材料塑料管(俗稱半導(dǎo)體應(yīng)力管)，一種是高介電常數(shù)材料塑料管(俗稱絕緣應(yīng)力管)。兩種應(yīng)力管安裝部位相同，均在切剖口處。應(yīng)力管厚度很小，為Imm左右。大量電纜切剖口電暈斑痕的事實(shí)表明，使用成套“熱縮電纜附件”及其工藝規(guī)范，控制不住電纜頭及中間接頭處高于正常場(chǎng)強(qiáng)10 20倍的“畸變場(chǎng)強(qiáng)”，造成了此處絕緣結(jié)構(gòu)的不合理，消弱了其內(nèi)部絕緣強(qiáng)度，給電纜運(yùn)行留下隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種絕緣性能好、電纜安全性能好的中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭，包括分支套，密封管，導(dǎo)電線芯，內(nèi)屏蔽層，主絕緣層，半導(dǎo)電層，銅帶屏蔽層，橡膠半導(dǎo)電層，其特征在于半導(dǎo)電層切剖口前面(前面是指遠(yuǎn)于分支套的方向)至半導(dǎo)電層截止端后面(后面是指近于分支套的方向)之間包纏有聚氯乙烯塑料帶，包纏的聚氯乙烯塑料帶構(gòu)成絕緣應(yīng)力錐，與半導(dǎo)電層切剖口對(duì)應(yīng)的位置的絕緣應(yīng)力錐外形尺寸最大，絕緣應(yīng)力錐外形尺寸最大處向電纜根部繞包有橡膠半導(dǎo)電帶，絕緣應(yīng)力錐與橡膠半導(dǎo)電帶組成絕緣應(yīng)力錐體。絕緣應(yīng)力錐體外面套裝絕緣護(hù)套管。包纏的聚氯乙烯塑料帶是從半導(dǎo)電層切剖口起始向電纜端子方向半疊繞，半疊繞是指第二圈聚氯乙烯塑料帶將第一圈聚氯乙烯塑料帶一半寬度重疊包纏，第三圈聚氯乙烯塑料帶將第二圈聚氯乙烯塑料帶一半寬度重疊包纏，以此類推。絕緣應(yīng)力錐外形尺寸最大處向電纜根部半重疊繞包有兩層橡膠半導(dǎo)電帶，絕緣應(yīng)力錐外形尺寸最大處向電纜根部包繞的橡膠半導(dǎo)電帶是半疊繞。絕緣應(yīng)力錐的外形相似蘿卜頭，電纜根部端相當(dāng)于蘿卜頭的根尾，電纜端子端相當(dāng)于蘿卜頭的頭，就是長(zhǎng)葉子的部位。聚氯乙烯塑料帶最好是無色透明聚氯乙烯塑料帶；橡膠半導(dǎo)電帶是乙丙橡膠半導(dǎo)電帶。制作時(shí)，橡膠半導(dǎo)電帶須將電纜切剖口處的半導(dǎo)電層及銅帶屏蔽層覆蓋并與其可靠連接，使絕緣應(yīng)力錐外形滿足電纜切剖口處電磁應(yīng)力場(chǎng)形狀的要求；絕緣應(yīng)力錐增加了電纜電場(chǎng)應(yīng)力最強(qiáng)處主絕緣的厚度，使絕緣應(yīng)力錐外形及尺寸均滿足電纜運(yùn)行電場(chǎng)強(qiáng)度的要求。本實(shí)用新型能有效提高電纜終端頭的“起暈電壓”值，消除電纜終端頭運(yùn)行中的內(nèi)部“電暈”，降低中壓交聯(lián)聚乙烯電纜事故率，提高電纜的安全性和可靠性。本實(shí)用新型同樣可以用于電纜中間接頭；本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于用本實(shí)用新型的絕緣應(yīng)力錐電纜頭代替現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)力管。 通過將本實(shí)用新型的中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭與現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)力管的中壓交聯(lián)聚乙烯電纜終端頭進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，在相同試驗(yàn)電壓21. 75kV/5分鐘試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)下，繞包應(yīng)力錐即本實(shí)用新型的中壓交聯(lián)聚乙烯電纜終端頭的電暈強(qiáng)度明顯低于套裝應(yīng)力管電纜頭的電暈強(qiáng)度；同等試驗(yàn)條件下，中壓交聯(lián)聚乙烯電纜終端頭的電纜起暈電壓值為16KV，套裝應(yīng)力管電纜頭的電纜起暈電壓值為9KV。所以現(xiàn)階段中壓交聯(lián)聚乙烯電纜終端頭若改加應(yīng)力錐，不失為避免電纜頭事故的有效措施。

圖I本實(shí)用新型中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭的示意圖，圖2是現(xiàn)有技術(shù)加裝應(yīng)力管的電纜終端頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 一絕緣應(yīng)力錐，2—主絕緣層，3—半導(dǎo)電層，4 一銅帶屏蔽層，5 —導(dǎo)電線芯，6—內(nèi)屏蔽層，7—橡膠半導(dǎo)電帶，8—分支套，9一應(yīng)力管，10—絕緣護(hù)套管，11一密封管，12—半導(dǎo)電層切剖口，13—半導(dǎo)電層截止端，LI一絕緣應(yīng)力錐屏蔽錐面長(zhǎng)度，L2—絕緣應(yīng)力錐上段長(zhǎng)度。
具體實(shí)施方式
中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭，包括分支套8，密封管11，導(dǎo)電線芯5，內(nèi)屏蔽層6，主絕緣層2，半導(dǎo)電層3，銅帶屏蔽層4，橡膠半導(dǎo)電層7，其特征在于半導(dǎo)電層切剖口 12前面至半導(dǎo)電層截止端13后面之間包纏有聚氯乙烯塑料帶，包纏的聚氯乙烯塑料帶構(gòu)成絕緣應(yīng)力錐I，與半導(dǎo)電層切剖口 13對(duì)應(yīng)的位置的絕緣應(yīng)力錐I外形尺寸最大，絕緣應(yīng)力錐I外形尺寸最大處向電纜根部繞包有橡膠半導(dǎo)電帶7，絕緣應(yīng)力錐I與橡膠半導(dǎo)電帶7組成絕緣應(yīng)力錐體。為了保護(hù)絕緣應(yīng)力錐電纜頭及強(qiáng)化絕緣效果,絕緣應(yīng)力錐體外面與絕緣應(yīng)力錐體的前、后段外面套裝絕緣護(hù)套管10。包纏的聚氯乙烯塑料帶是從半導(dǎo)電層切剖口 12起始向電纜端子方向半疊繞，半疊繞是指第二圈聚氯乙烯塑料帶將第一圈聚氯乙烯塑料帶一半寬度重疊包纏，第三圈聚氯乙烯塑料帶將第二圈聚氯乙烯塑料帶一半寬度重疊包纏，以此類推。絕緣應(yīng)力錐I外形尺寸最大處向電纜根部半疊繞包有兩層橡膠半導(dǎo)電帶7，絕緣應(yīng)力錐I外形尺寸最大處向電纜根部繞包的橡膠半導(dǎo)電帶7是半疊繞。絕緣應(yīng)力錐I的外形相似蘿卜頭。聚氯乙烯塑料帶最好是無色透明聚氯乙烯塑料帶；橡膠半導(dǎo)電帶7是乙丙橡膠半導(dǎo)電帶。電纜絕緣應(yīng)力錐上段長(zhǎng)度LI為60mm 90mm，絕緣應(yīng)力錐屏蔽錐面長(zhǎng)度L2為90mm 140mm,絕緣應(yīng)力錐電纜頭最厚部分直徑比主絕緣層直徑大16mm 30mm。
權(quán)利要求1.一種中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭，包括分支套，密封管，導(dǎo)電線芯，內(nèi)屏蔽層，主絕緣層，半導(dǎo)電層，銅帶屏蔽層，橡膠半導(dǎo)電層，其特征在于半導(dǎo)電層切剖口(12)前面至半導(dǎo)電層截止端(13)后面之間包纏有聚氯乙烯塑料帶，包纏的聚氯乙烯塑料帶構(gòu)成絕緣應(yīng)力錐(I )，與半導(dǎo)電層切剖口( 13)對(duì)應(yīng)的位置的絕緣應(yīng)力錐(I)外形尺寸最大，絕緣應(yīng)力錐(I)外形尺寸最大處向電纜根部繞包有橡膠半導(dǎo)電帶(7)，絕緣應(yīng)力錐(I)與橡膠半導(dǎo)電帶(7)組成絕緣應(yīng)力錐體。
2.如權(quán)利要求I所述的一種中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭，其特征在于絕緣應(yīng)力錐體外面與絕緣應(yīng)力錐體的前、后段外面套裝絕緣護(hù)套管(10)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭，其特征在于電纜絕緣應(yīng)力錐上段長(zhǎng)度(L2)為60mm 90mm，絕緣應(yīng)力錐屏蔽錐面長(zhǎng)度(LI)為90mm 140mm,絕緣應(yīng)力錐電纜頭最厚部分直徑比主絕緣層直徑大16mm 30mm。
4.如權(quán)利要求3所述的一種中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭，其特征在于 聚氯乙烯塑料帶最好是無色透明聚氯乙烯塑料帶；橡膠半導(dǎo)電帶(7)是乙丙橡膠半導(dǎo)電帶。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣應(yīng)力錐電纜終端頭，包括分支套，密封管，導(dǎo)電線芯，內(nèi)屏蔽層，主絕緣層，半導(dǎo)電層，銅帶屏蔽層，橡膠半導(dǎo)電層，其特征在于半導(dǎo)電層切剖口前面至半導(dǎo)電層截止端后面之間包纏有聚氯乙烯塑料帶，包纏的聚氯乙烯塑料帶構(gòu)成絕緣應(yīng)力錐，與半導(dǎo)電層切剖口對(duì)應(yīng)的位置的絕緣應(yīng)力錐外形尺寸最大，絕緣應(yīng)力錐外形尺寸最大處向電纜根部繞包有橡膠半導(dǎo)電帶，絕緣應(yīng)力錐與橡膠半導(dǎo)電帶組成絕緣應(yīng)力錐體。絕緣應(yīng)力錐體外面套裝絕緣護(hù)套管。本實(shí)用新型能有效提高電纜終端頭的“起暈電壓”值，消除電纜終端頭運(yùn)行中的內(nèi)部“電暈”，降低中壓交聯(lián)聚乙烯電纜事故率，提高電纜的安全性和可靠性。本實(shí)用新型同樣可以用于電纜中間接頭。
文檔編號(hào)H02G15/06GK202602234SQ20122028235
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者王恩選, 段忠義, 沈利平, 付廷勤, 曾需要, 劉發(fā)展, 朱國海, 楊文軍, 馬春泉, 張建偉, 陳斌 申請(qǐng)人:甘肅省電力公司劉家峽水電廠