摘要：文中闡述了交聯(lián)聚乙烯電力電纜接頭內(nèi)絕緣的設(shè)計(jì)與計(jì)算,，就內(nèi)絕緣的增繞絕緣厚度,、應(yīng)力錐、反應(yīng)力錐和內(nèi)絕緣距離的計(jì)算作以論述,，并簡單的敘述了交聯(lián)聚乙烯電力電纜的制作工藝及技術(shù)要求,。

關(guān)鍵詞：接頭  增厚絕緣  應(yīng)力錐  絕緣距離

1.概述

交聯(lián)聚乙烯電力電纜具有重量輕、輸送容量大,、無敷設(shè)位差限制及電纜附件安裝容易等特點(diǎn),，是取代傳統(tǒng)的6—35KV中低壓等級(jí)的油浸漬紙絕緣電力電纜的更新?lián)Q代產(chǎn)品，并形成向110KV以上高電壓等級(jí)發(fā)展趨勢,，我國部分電纜廠已開發(fā)研制出110KV的產(chǎn)品,，并以得到推廣應(yīng)用。萊鋼自1985年開始使用交聯(lián)聚乙烯電力電纜,，其用量總長度已達(dá)20余公里,，但隨著企業(yè)技術(shù)改造及新建、擴(kuò)建工程的不斷完善,，其發(fā)展應(yīng)用有完全取代油浸漬紙絕緣電力電纜的趨勢,。交聯(lián)聚乙烯電力電纜在應(yīng)用中也出現(xiàn)了各類問題，例如在萊鋼銀山新站應(yīng)用了30余條YJV—240/35KV電力電纜,，在不到兩年的時(shí)間內(nèi)發(fā)生了10余起電纜接頭發(fā)熱,、起火、爆炸等事故,。通過廣泛的調(diào)查及對(duì)事故現(xiàn)場取證和技術(shù)分析,，發(fā)現(xiàn)這些事故的發(fā)生主要是由于對(duì)新技術(shù)、新工藝,、新材料的認(rèn)識(shí)不足所造成的,，鑒于如此，本文重點(diǎn)對(duì)35KV交聯(lián)聚乙烯電力電纜熱縮頭（中間接頭,、終端頭）的設(shè)計(jì)與計(jì)算,，及其制作工藝作以闡述,。

交聯(lián)聚乙烯電力電纜接頭按其制作工藝的不同大致可分為繞包帶型、模塑型和壓力澆注型三類,，其中繞包帶型接頭的絕緣層及內(nèi)外屏蔽層都用自粘繞包帶現(xiàn)場手工制作,，接頭質(zhì)量直接受現(xiàn)場施工條件，如制作者的繞包水平,、溫度,、濕度及空氣清潔程度等影響。但這種制作工藝因其制作工藝簡便而得以較為廣泛應(yīng)用,，迄今為止仍是交聯(lián)聚乙烯電力電纜接頭的主要結(jié)構(gòu)之一,。

2.增繞絕緣層厚度

電力電纜接頭的設(shè)計(jì)與計(jì)算主要是內(nèi)絕緣的設(shè)計(jì)與計(jì)算，內(nèi)絕緣設(shè)計(jì)主要是確定增繞包絕緣層的厚度,，應(yīng)力錐及應(yīng)力錐的形狀和長度,，以及內(nèi)絕緣距離，內(nèi)絕緣的設(shè)計(jì)示意圖如圖1所示,。

  增繞絕緣厚度是由線芯連接管的最大場強(qiáng)決定的,，線芯連接管的最大場強(qiáng)為：

E=U/(r₁ln×r_n/r₁)

式中：U—接頭設(shè)計(jì)電壓單位KV；

      r₁—線芯連接管半徑,。

電纜本體最大場強(qiáng)顯然位于線芯屏蔽表面,，它等于：

Emax= U/(r_C1ln×r_i/r_C)

式中：r_C1—線芯屏蔽層外半徑，r_i電纜絕緣層半徑,。

由于手工包繞的絕緣不可避免地受到一些臟污和潮氣的侵入,，也不可能象電纜本體絕緣那樣緊，因此,，接頭絕緣的徑向電氣強(qiáng)度約為電纜本體絕緣的一半,，一般取E=45—55%電纜本體最大場強(qiáng)。若取連接管表面的場強(qiáng)為電纜本體最大場強(qiáng)的55%時(shí),，可按下式計(jì)算增繞絕緣的半徑r_n：

即,；U/(r₁ln×r_n/r₁)= 55%U/(r_C1ln×r_i/r_C1)

如型號(hào)為26/35KVYJSV—1×120電力電纜結(jié)構(gòu)為：

線芯截面：120mm2;線芯半徑r_C=6.5mm；線芯屏蔽半徑r_C1=7mm,；絕緣層半徑r_i=17.5mm,。代入上式，可求得r_n為：

     r_n=r₁e^1.16=10 e^1.16=31.89

    取r_n=32mm,，增繞絕緣層⊿n= r_n-r_i=32-17.5=14.5mm,。

式中U是電纜接頭的設(shè)計(jì)電壓，其值為1.1倍的工頻閃試驗(yàn)電壓,，參照美國IEEEstd標(biāo)準(zhǔn),，35KV交聯(lián)聚乙烯電纜工頻閃試驗(yàn)電壓的有效值為90KV，則U=1.1×90=99KV,。

3.應(yīng)力錐長度L_K,、L_K2及反應(yīng)力錐長度L_C

3.1.應(yīng)力錐

應(yīng)力錐面的長度和形狀是按其表面的軸向場強(qiáng)等于或小于其允許最大軸向場強(qiáng)來設(shè)計(jì)的，如電纜不分段,，并且增繞絕緣的介電質(zhì)數(shù)等于電纜介電系數(shù),，理想應(yīng)力錐長度為：

L_K=U/Et[ln{ln(rn/rc)/ln(ri/rc)}]

對(duì)于自粘性繞包帶電纜接頭，當(dāng)U為設(shè)計(jì)電壓時(shí),，取Et=0.3—1KV/mm,。

如型號(hào)為26/35KVYJSV—1×120電力電纜結(jié)構(gòu)為：

線芯截面：120mm2;線芯半徑r_C=6.5mm；線芯屏蔽半徑r_C1=7mm,；絕緣層半徑r_i=17.5mm,。

取Et=0.3KV/mm時(shí)；將電纜數(shù)據(jù)代入上式得L_K=157.2mm,。

當(dāng)取Et=1KV/mm時(shí),；L_K=47.12mm。

若用兩根直線代替理想應(yīng)力錐,，一般情況下,，L_K2長度取L_K=120%—150%。

3.2.反應(yīng)力錐

   填充絕緣與電纜的工廠絕緣的交接面稱為反應(yīng)力錐,，設(shè)計(jì)和施工不完善的接頭往往沿此錐面發(fā)生滑移擊穿,。理想反應(yīng)力錐長度可按下式計(jì)算：

L_C=Uln(r_i/r_c)/Etln(r_n/r_c)

當(dāng)U為設(shè)計(jì)電壓時(shí)，對(duì)于自粘繞帶電纜接頭,，取Et=0.3—1KV/mm,。

如型號(hào)為26/35KVYJSV—1×120電力電纜結(jié)構(gòu)為：

線芯截面：120mm2;線芯半徑r_C=6.5mm；線芯屏蔽半徑r_C1=7mm,；絕緣層半徑r_i=17.5mm,。

取取Et=0.3KV/mm：將數(shù)據(jù)代入上式L_C=204.96mm。

取取Et=1KV/mm：將數(shù)據(jù)代入上式L_C=61.48mm,。

所以理想的反應(yīng)力錐取值范圍為61.48—204.96mm之間,。

4.內(nèi)絕緣距離L_S

應(yīng)力錐上端與線芯露出部分之間的距離稱為內(nèi)絕緣距離L_S，其計(jì)算公式為L_S=U/g,；在自粘繞帶絕緣場合,，U為設(shè)計(jì)電壓時(shí)，取g=0.5—0.8KV/mm之間,。

若取g=0.5KV/mm,；

L_S=U/g=99/0.5=198mm;

若取g=0.8KV/mm；

L_S=U/g=99/0.8=123.8mm;

所以,，內(nèi)絕緣距離L_S的取值范圍在123.8—198mm之間,，圖2為交聯(lián)聚乙烯電力電纜內(nèi)絕緣結(jié)構(gòu)圖。

 5.制作工藝

5.1.按照計(jì)算的數(shù)據(jù),，校直并用汽油,、酒精或其它清洗劑清洗電纜,，剝除屏蔽銅帶，半導(dǎo)電層,，切削反應(yīng)力錐,。

5.2.壓接連接管，注意連接管需壁厚,、長度與電纜線芯匹配,，壓接后清除毛刺及金屬屑沫，不可殘留在絕緣體上,。

5.3.包繞內(nèi)半導(dǎo)電層,，用乙丙半導(dǎo)電自粘性帶填平并包繞壓坑部位，半導(dǎo)電厚度不大于1mm,，在壓接管端部與電纜留取的內(nèi)半導(dǎo)電層之間,，用乙丙自粘性帶繞包填平，使之成為光滑的過渡錐面,。

5.4.恢復(fù)電纜絕緣層,，包繞J—30乙丙橡膠帶，從接管部分開始包起,，先填平兩個(gè)反應(yīng)力錐,，包繞時(shí)，乙丙橡膠帶拉伸50%—80%的原寬度,，以帶面顏色變淡為宜,，有雜物時(shí)，切忌用口吹,，可用器具夾出,，半疊繞式來回包繞，直至規(guī)定值,。

5.5.包繞半導(dǎo)電層,，用乙丙半導(dǎo)電帶包繞接頭外半導(dǎo)電層，從電纜外半導(dǎo)電層未端切口處包起,，用半疊繞式包繞兩層,，以保證電性連接，包繞時(shí),，乙丙半導(dǎo)電帶拉伸到原寬度的50%—80%,。

5.6.將金屬屏蔽網(wǎng)絲套在整個(gè)的接頭上，兩頭拉緊,，使其收縮后緊帖在半導(dǎo)電層表面上,，套好電纜本體銅屏蔽。

5.7.用J—30乙丙自粘帶繞包防水護(hù)層,，兩端電纜護(hù)套部分至少包繞25mm寬的防水密封層,，然后包繞其余部分,，共包繞6層。

5.8.在整個(gè)接管上用PVC絕緣帶半疊繞式繞包二層,，并扎緊以作接頭外層保護(hù),，或在整個(gè)接頭上用熱收縮管作接頭保護(hù)。