交联电缆十篇
时间：2023-04-08 19:08:49
交联电缆篇1
【关键词】低压 交联 工艺 比较
引言
交联聚乙烯（XLPE）具有良好的电气性能、机械物理性能以及方便可靠的加工性能，现已取代聚乙烯（PE）作为电缆绝缘并得到广泛的市场应用。众所周知，聚乙烯（PE）具有良好的物理以及化学性能，加工方便，但同时也存在一些缺点，如：熔点低，耐热性能差，制品机械性能差，耐体长期运行温度只能达到70℃，因此为了提高聚乙烯（PE）的这些缺点，国内外专家研究了许多改性方法，交联就是其中一种[1]。目前的交联工艺主要有硅烷交联（又称湿法交联）、DCP过氧化物交联（干法交联）、辐照交联等。交联后的PE材料具有优异的电气、物理以及加工性能。本文主要对硅烷交联工艺进行研究总结。
1 交联聚乙烯（XLPE）电缆简介
1.1 交联聚乙烯（XLPE）原理
XLPE是通过化学或物理方法（高能射线照射）将PE进行改性（交联）而得，未交联前PE是一种线性分子结构的高分子材料，线性分子间结合力主要以范德华力为主，并且温度越高，范德华力越弱，在55℃临界温度即可发生材料变形。而经过改性后得到的XLPE，其结构已由原来的线性分子结构变成了三维网状结构，大分子间的结合力由原来的范德华力变为了交联键，因此其具有更多优异的性能[2]：
（1）耐热性：网状立体结构的XLPE具有十分优异的耐热性，在300℃以下不会分解、碳化，长期工作温度可达90℃，热寿命可达40年。
（2）绝缘性：XLPE保持了PE原有的优良绝缘特性，且绝缘电阻进一步增大，其介质损耗角正切值很小，受温度影响小。
（3）机械性：由于大分子间建立了新的化学键，XLPE的硬度、刚度、耐磨性和抗冲击性均有提高，弥补了PE易受环境应力而龟裂的缺点。
1.2 交联工艺分类
XLPE电缆发展至今已有半个多世纪，我国交联电缆起步较晚，大概从六十年代才开始研制XLPE电缆。目前常用的交联工艺主要为三大类：
（1）硅烷交联。此工艺是美国Dow Coring公司在20世纪60年明的，后来经过改进，逐步形成了一步法与二步法的硅烷交联工艺，常用作1kV～3kV电力电缆的生产。
（2）DCP过氧化物交联。1957年由美国GE公司使用并首先发明XLPE电缆，常用作中高压电力电缆的生产。
（3）辐照交联。此技术开始于20世纪50年代中期，美国电子化学公司利用高能电子射线照PE，分子由线型变为三维网状结构。常用作绝缘厚度较薄的产品生产。
2 硅完交联工艺
2.1 硅烷交联原理
硅烷交联工艺分为一步法和二步法，因一步法对温度敏感，温度的高低使得材料存在过度交联、接枝不好等问题，应此目前使用最广的是二步法。
硅烷交联主要分两个过程：1）第一个过程：采用有机过氧化物等引发剂将乙烯基硅烷在熔融状态下接枝到PE分子上。过氧化物受热分解产生的自由基夺走PE分子链上的氢原子，形成的PE大分子链自由基与硅烷分子的双键发生反应。2）第二个过程：接枝后的硅烷通过热水或水蒸汽水解而交联成网状结构。交联时，水分子通过聚合物分子间隙与接枝在聚合物链上的硅烷发生置换反应，形成-SI-O-SI-交叉链，其化学过程示意如图1所示[3]。
2.2 不同硅烷交联工艺的比较
目前低压电缆绝缘的交联工艺以硅烷交联为主，主要方式为温水交联和蒸汽交联。温水交联是将挤塑好的绝缘线芯直接放于90～95℃的热水池中进行交联；蒸汽交联将挤塑好的绝缘线芯放在高温蒸汽房利用蒸汽进行交联。两种方式的特点介绍如下：
2.2.1 温水交联
优点：（1）交联用的媒质是液态水，只需要把水加热到95℃即可。（2）装卸线芯时热量逃逸少，温度下降慢，能量利用率高。（3）液态水的流动性以及热传导使得各处温度基本一致，交联度均匀。
缺点：（1）装卸线芯麻烦，需要使用吊机。（2）使用的水易脏，需经常换。（3）操作存在安全隐患，有跌落水池的危险。
2.2.2 蒸汽交联
优点：（1）装卸线芯容易、操作方便，可使用叉车或地轨。（2）采用一次性蒸汽，交联场地环境相对干净。（3）由于蒸汽不是重复利用，因此线芯一般较干净。
缺点：（1）线芯周转时需要停蒸汽和降温，不同批次需要重新补充蒸汽。（2）常压蒸汽没有压力，很难进入到线芯内层，容易造成交联度不均匀的现象。但若使用0.5～0.7MPa饱和蒸汽，水汽易渗透到缆缝里，可提高交联度[4]。（3）蒸汽从底部开始上升易冷凝成水，无法循环，易造成蒸汽房内各处温度不一致，使得不同位置放的线芯交联度存在差异。
2.3 普通绝缘线芯自交联研究
目前大多厂家采用蒸汽交联方式，绝缘材料使用的普通硅烷料。为更好地对产品生产进行指导和质量保障，针对性的对普通XLPE绝缘料，在不同的温度、湿度等条件下，进行自交联研究试验与对比。
2.3.1 相同湿度，不同温度下热延伸情况研究
众所周知，蒸汽交联能够进行下去，两个因素不可缺少：温度以及水。一般情况下，蒸汽交联的温度达到90℃，并且蒸汽源源不断，但是设想因为空气中也有水份，如果将线芯置于正常湿度下，交联度会发生怎样的变化，为此，取8根绝缘线芯（未经过蒸汽交联），分别置于湿度相同，但温度不同的烘房中，分别经过7天以及14天取样测试热延伸，结果见表1。
从表1中可看出，温度相同时，热延伸随温度升高而逐渐降低，温度越高，相同时间内，热延伸指标越好。同一温度下，缆芯存放时间越长，热延伸指标越好，这也说明，在室外，温度的高低会影响交联的速度，但是不会阻止交联的发生。
2.3.2 相同温度，不同湿度下热延伸情况研究
取两组（两根为一组）相同长度，相同规格的绝缘线芯（未经过蒸汽交联），分别置于22℃以及35℃的温度下，对每组中的一根进行不定期撒水，经过7天以及14天后取样测试热延伸，结果见表2。
从表2中可看出，温度相同r，经过表面撒水的绝缘线芯热延伸均比不撒水的指标好。这说明，湿度的大小同样会影响交联的速度，湿度越大，交联度越好，但是7天取样的热延伸全部断裂，说明相比于温度，湿度对交联的影响要低一些，蒸汽交联过程中，温度为主要因素，若出现热延伸指标不合格，首先可考虑改变交联温度。
2.3.3 不同厂家的普通绝缘料自交联热延伸情况对比
取两根相同规格的绝缘线芯，使用不同材料厂家的绝缘料进行挤塑，不经过蒸汽交联，置于室内（温度、湿度相同），经过7天以及14天取样测试热延伸，结果见表3。
由表3可看出，相比于B厂家，A厂家提供的绝缘材料交联度较好，较快。交联速度的快慢取决于接枝料的不同以及催化剂含量的多少，因此不同厂家的绝缘料配方的不同会导致交联的速度存在一些差异。
2.4 快速交联线芯自交联试验
为最大程度减少大长度收线时内部缆芯交联不充分的问题，针对性的采用可可快速交联的XLPE绝缘料进行自交联研究试验，从而对产品生产以及大长度收线进行指导和质量保障，确保热延伸能够达到要求。
2.4.1 不同规格线芯自交联热延伸对比
取两根不同规格的绝缘线芯（未经过蒸汽交联），放置在室内，分别经过6天以及11天取样测试热延伸情况，结果见表4。
从表中可看出，240mm2的绝缘线芯，即使厚度达到2.4mm，经过6天的热延伸也可达到100%，11天热延伸达到50%；同时对比70 mm2以及240mm2可看出绝缘厚度越薄，热延伸越指标越好，达到标准要求所需的时间越短。
2.4.2 不同型号绝缘料自交联热延伸对比
取两根相同规格的线芯，分别使用普通绝缘料以及快速交联料进行绝缘挤制，不经过蒸汽交联，置于室内，经过7天以及14天取样测试热延伸，结果见表5。
从表中可看出，普通绝缘料需经过14天自交联，才刚好符合标准要求（标准：≤175%），而快速交联料7天热延伸就可达到100%，这说明快速交联料具有较强的自交联能力，可大大缩短交联时间。大长度收线时，使用快速交联料可更好的确保产品质量，即使蒸汽交联过程中交联度不够，其在后续的生产过程中也会快速地进行自交联，确保热延伸指标达到要求。
3 结语
目前，低压绝缘的交联方式以二步法以及硅烷蒸汽交联为主，温度和水是硅烷绝缘料能够交联的两个必备条件。在不用蒸汽交联的情况下，普通硅烷交联绝缘料以及快速硅烷绝缘料都能够进行自交联，交联速度随温度的不同和湿度的不同存在一些差别：
（1）相同湿度下，温度越高，交联越快。240mm2普通绝缘线芯（绝缘标称厚度1.7mm）室温下自交联14天，热延伸达到175%，而67℃下，只需要自交联7天，就可达到175%。
（2）相同温度下，湿度越大，交联越快。但是相比于温度，湿度对交联的影响要小。若热延伸出现不合格或过交联情况，可首先考虑改变温度。
（3）配方的不同，交联速度存在一些差异。就材料本身而言，交联速度的快慢取决于接枝料的不同以及催化剂含量的多少。相比于普通绝缘料，更改配方后的快速交联料的自交联能力更强，240mm2的线芯，室温下6天热延伸就可达到100%，11天热延伸达到50%，大大缩短了交联时间。
（4）绝缘线芯大长度收线时，使用快速交联料能更好的确保热延伸指标的合格，保证产品的质量。即使蒸汽交联过程中交联度不够，其在后续的生产过程中也会快速地进行自交联，确保热延伸指标达到要求。
参考文献
[1]陈博文，张勇，磊等.电缆制造工艺对硅烷交联聚乙烯热延伸的影响[J].电线电缆，2012（1）：44-46.
[2]朱晓辉.交联工艺对交联聚乙烯绝缘特性的影响[D].天津：天津大学电气与自动化工程学院，2010.
交联电缆篇2
（①广东电网有限责任公司电力科学研究院，广州 510080；②广东产品质量监督检验研究院，广州 510330）
（①Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Limited Liability Corporation，Guangzhou 510080，China；
②Guangdong Testing Institute of Product Quality Supervision，Guangzhou 510330，China）
摘要： 针对城网中的10kV交联电力电缆线路，依据制造标准试验项目的性能指标，进行了综合试验研究。建立了评估模型和试验模型，结合各项试验结果及理论分析对线路评价及风险管理等问题进行了分析，并提出了若干建议。
Abstract: A comprehensive life assessment model of the 10kV corsslinked polyethylene (XLPE) power cable line in the Metropolitan Area Network is established according to the manufacturing standard test performance indicators of the project. Full-scale tests were made on the samples taken form three in-service power lines. The problems concerning the line evaluation and risk management were discussed based on the results of the full-scale tests as well as the results of other separate tests and theoretic analysis and suggestions were put forward.
关键词 ： 10kV交联聚乙烯（XLPE）绝缘；电力电缆；评估模型；试验模型；寿命管理
Key words: 10kV XLPE；power cable；evaluation model；test model；life management
中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）34-0035-02
作者简介：郑亚茹（1984-），女，陕西延安人，工程师，硕士研究生，主要从事电网器材质量检测及管理工作；周文华（1971-），男，广东广州人，高级工程师，主要研究方向为电线电缆。
0 引言
城市低压配电网作为城市供电系统的重要组成部分，在国民经济建设和居民日常生活中扮演着至关重要的角色。而配电电缆又是配电网的一个主要部分。配电网运行阶段，电缆的安全性和稳定性关系着用电负荷的增减，因此，对电网运行质量的影响非常大。现阶段，我国大部分电网所用电缆基本是国产10kV交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆，这种电缆敷设环境比较复杂，分布广且有一定规模。
本文的寿命评估模型是根据实际的电力电缆线路内外的影响带来诸多不确定因素，结合采购成本、生产工艺技术、各项试验结果和线路的运行情况设计多维评价指标模型，分析强化条件的试验结果后整体评估线路等级，基于各等级线路存在的普遍性问题制定有针对性的治理策略。
1 评估模型
评估模型需要通过电缆绝缘系统的裕度试验和多因子老化试验，得到电缆绝缘系统的裕度信息和老化信息。结合实际运行状况，根据相关标准和判据，给出定性或定量的系统性能和可靠性指标[1-2]。
1.1 运行模型测评
分析区域内10kV交联电力电缆的运行状态时，不仅要考虑其截面参数、接头数量和护套型式，同时要兼顾敷设要求、最高载流量、附件类型、故障类型、服务年限等，最终以状态良好、较好和一般进行测评。
1.2 各项试验设计思路
采用城网已运行的10kV交联电力电缆，获得所测电缆的各项参数，据此对实际电缆系统及其绝缘性能进行综合评估。先利用实验检测电缆的绝缘性能，基于绝缘检测结果进行逐级击穿试验，再参考前述试验所得性能参数对电缆进行加速老化试验，据此评估电缆性能。
1.3 寿命管理
试验结果是随机的，而且不连续性。试验中所选电缆样本的运行状况是否良好，是否完好无损，直接决定所得试验结果是否准确。鉴于此，在实际运行维护工作中，必须根据线缆故障率来安排其寿命管理工作，针对线缆寿命的评估测试必须是实际可运行的寿命，需要据此编制一套科学的相对终止标准及失效判据。
2 试验模型
2.1 绝缘系统品质试验
绝缘系统品质试验。针对电缆绝缘系统中的绝缘材料、电缆及附件，进行设定条件下的试验。根据该项试验得到电缆绝缘系统的基本信息，评价其品质现状。
试验模型：基于鉴定试验要求、国家现行标准以及南方电网技术标准对于10kV交联电力电缆的要求，取3-5种电缆样本开展电气性能试验。
通过常规鉴定试验，说明样本电缆的各项指标基本符合标准要求，要注意的是，电缆的长度方向的电气性能一致性较低。如杂质、界面突起、绝缘平均厚度偏小、绝缘偏心度较大等若干制造缺陷也将对电缆长期运行产生影响。
2.2 电缆绝缘系统裕度试验[2]
电缆绝缘系统裕度试验。首先确定系统预期寿命，按试验强度等级的不同确定试验型式；按实际运行条件，确定试验电压水平；最后对绝缘系统裕度进行考核，包括正常、紧急和故障情况下的绝缘电气强度、载流能力等。
试验模型：为了进行线缆电气绝缘性能测试，掌握线缆绝缘裕度，通过对10kV交联电力电缆按20kV及30kV电压等级有关电气型式试验标准开展雷电冲击和工频交流电压试验。表1给出了标准试验电压。
试验结果应通过8.7/10kV电压等级的耐压试验，如通过电缆继续进行12/20kV电压等级的耐压试验，通过了说明绝缘电气强度优良；如电缆继续能通过18/30kV电压等级的耐压试验。从电气绝缘层面来分析，电缆系统中电缆本体可承受高标准的试验电压，绝缘裕度较大。
2.3 加速老化试验
加速老化试验。该项试验分为连续试验模式和循环试验模式。按试验历时和循环次数的不同，可分为短期、中期和长期。该项试验模拟试卷运行条件，在不同的强度水平下进行，可考虑电、热、机械和环境等因子的综合作用。
试验模型：将1.7UO电压施加到电缆中，进而对电缆导体在一定程度上进行通电热循环试验。通过对电缆导体进行一段时间的热循环加速老化处理后，然后利用逐级击穿试验对所有的样品处理。样品特征击穿场强通过耐压筛选处理后具有较高的期望值，同时统计逐级击穿试验的结果，进一步充分说明：电缆经过耐压筛选后，其可靠性非常高。
2.4 附加特殊试验
通过对比分析不同的样品，根据分析结果显示，水树与敷设环境的相关性比较大，因而，水树的生长受到外护套的防水性能及完好程度的影响和制约。其试验结果显示，样品的击穿场强与水树的密度、长度、形态等存在一定的相关性。
3 结束语
在实际评估过程中，需要注意：①在检查电缆样品的过程中，发现电缆外护套损伤、绝缘典型缺陷等问题，在这种话情况下，需要采取相应的措施，进而确保并延长电缆的使用时间。②对于运行的电缆来说，其绝缘系统通常情况下处于多因子老化过程中，在这一过程中，不断暴露出各种缺陷。因此，在状态评估中反映出的本征/非本征缺陷对线路运行造成的影响，在制定决策时，需要进行综合考虑。③在研究敷设运行方式对电缆温升影响的过程中，需要对电缆绝缘运行温度与电气绝缘强度之间的关系进行研究分析，对于温度身高较大的部位，需要采取相应的控温措施。④对电缆线路的敷设条件、线路负载、运行年限等外部因素产生的影响需要进行综合评估，同时对各线路的具体情况进行甄别，并予以区别。
参考文献：
[1]GB/T 12706.2-2008，额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件第2部分：额定电压6kV(Um=7.2kV)到30kV(Um=36kV)电缆[S].
[2]GB/T 3048-2007，电线电缆电性能试验方法[S].
[3]费益军.广东电网公司2010年电线电缆产品质量考评抽检结果浅析[J].电线电缆，2010（12）.
交联电缆篇3
摘要：交联电缆和油纸电缆相比具有散热好、载流量大、制安方便等优点。近几年电力、水利、化工等行业都采用交联电缆，但交联电缆由于载流能力强，电流密度大，对导体连接质量要求就更为严格。对接头所要求机械的、电气的条件日益从严，越来越高，因此针对交联电缆接头各种故障要及时采取相应的对策和措施。本文从交联电缆接头运行状况；交联电缆接头故障原因分析；提高交联电缆接头质量的对策三个方面阐述，供交联电缆维修技术人员参考。
交联电缆篇4
关键词交联电力电缆 耐压 工频 谐振 超低频 震荡电压
0 引言
交联电力电缆相比油纸电缆，具有结构简单、运行可靠、安装方便等众多优点；相比架空线路具有安全可靠、隐蔽耐用、并且有利于城市美化，故越来越多的的被使用到城市电网建设中，同时也对其提出了许多新的话题，其中最为焦点的话题就是，如何进行耐压试验才能有效的发现缺陷。
1直流耐压试验
直流耐压试验是传统的耐压试验方法。因为电缆的主绝缘电阻很大，一般在103兆欧以上，所以在作直流耐压试验是充电电流极小，具备试验设备容量小、重量轻、可移动性好等优点；但直流耐压试验方法对于交联电缆，却存在很多缺点。主要体现在：
1. 在直流电场作用下，容易产生和聚集空间电荷，使得交联电缆介质中局部缺陷（如制造过程不可避免的气隙、杂质或运行过程中产生的水树枝等缺陷）处的电场发生畸变，局部电场强度急剧增强至 10 倍以上，约 35kV/mm ，远远超过交联电缆介质的击穿场强而导致介质局部击穿，形成介质树枝状不可逆早期劣化，甚至发生击穿故障。
2.当直流电场移去后，介质中已经形成的空间电荷受介质高电阻的的限制不能够在短时期内泄漏，在介质局部形成空间电荷附加电场。当附加电场与外施工频电场迭加成为很高的局部电场，可能迅速击穿绝缘介质。这些现象在交联电力电缆直流耐压试验后经常发生，如直流耐压试验合格的电缆线路正常送电后不久就发生击穿故障。
3. 直流电压下，场强分布与运行的交流电压场强分布有所区别，前者按电阻率分布，后者按介电系数分布。直流试验并不能真实模拟运行状态下电缆所能承受的过电压有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺上的缺陷。
4.交联电缆水树枝老化导致电缆击穿的事故正呈加速上升之势，水树枝，在直流电压下会迅速转变为电树枝，并形成放电，加速了绝缘劣化，以致于运行后在工频电压作用下形成击穿。而单纯的水树枝在交流工作电压下还能保持相当的耐用压水平，并能保持一段时间。
2交流耐压
2.1工频交流耐压
工频交流耐压是反映绝缘耐电强度最最直接、最有效的试验方法，也是最符合实际运行情况的试验方法。从理论上讲工频耐压完全能反映电缆运行中的耐压特性。但是实际运用中，由于电缆是容性负载且电容量很大。正常情况下每1Km交联电缆越有0.15～0.4微法的电容量，这样工频耐压试验就需要很大容量的试验变压器，当电缆较长、电压等级较高时因所需试验变压器容量、体积太大，设备笨重而无法进行
2.2调感型谐振耐压试验
可调电感型谐振交流耐压是利用串、并联谐振原理根据试验回路的电容、频率（50Hz）来调节电感大小以使回路发生谐振来弥补工频交流耐压设备容量的问题，在试验电压上可以满足试验要求，但是依然存在着设备体积、重量过大的问题，可移动性差，所以一般适用与实验室交流耐压试验。
2.3超低频交流耐压
超低频耐压试验是指使用0.1Hz的交流电压作为试验电源，理论上试验设备的体积、重量都可以大大减少，该方法最突出的特点是可以有效的发现电缆介质的受潮和水树枝缺陷，实际电缆在运行中最常见的早期绝缘缺陷就是水树枝老化或受潮，所以这种方法更适用于状态检修例行试验。但是这种方法由于受试验电压的限制（试验电压较低）所以主要应用于中低压电缆的试验，由于电压等级偏低，还不能用于110kV及以上的高压电缆试验。
2.4震荡电压试验
振荡电压试验是用直流电源给电缆充电，当达到试验电压后使放电间隙击穿而通过电感线圈放电，对电缆施加一定电压幅位、频率kHz级的衰减振荡波电压作为挤包绝缘电缆线路的竣工试验方法的另一种途径。此种方法比直流耐压试验方法有效，但与工频电压试验相比，其检查电缆主绝缘和附件缺陷的效果仍不理想，一是波的衰减厉害，难以满足长的电缆的需要，二是使局放增大，对电缆造成较大伤害。
2.5变频谐振耐压试验
变频谐振试验采用固定电抗器作为补偿电抗器，调节电压频率表使回路实现谐振，当中又分为并联谐振法和串联谐振法。并联谐振法的调谐范围较为宽广，试品电容从零到最大设计电容值都能适用，即几米到几千米的电缆都适用，对比串联谐振设备省去了中间励磁变压器；而串联谐振法也有波形畸变小，闪络击穿后没有振荡过电压和工频短路续流扩大而使试品损害等优点。因此额定电压为10―35kV的电缆通常使用并联谐振法，而110―220kV的则使用串联谐振法。该方法能满足高压交联电缆耐压试验要求，因此采用变频谐振系统用于高压电缆现场试验成了推广的对象。总体上来说，该方法给人的感觉仍是试验设备比较笨重，移动不便。
3 结论
交联电缆篇5
关键词：电缆；接头；压接；热缩
中图分类号：C35文献标识码： A
1 前言
电力电缆在制造、敷设施工、运行维护过程中，不可避免地会出现产品质量、过负荷运行、外力破坏以及终端头与中间接头制作不规范等问题，这些都是导致电缆线路发生运行故障的直接原因。尤其电缆终端头与中间接头是电缆线路中绝缘结构相对薄弱，容易出现故障的部位。很多事故都暴露了我们在电缆线路的工程管理和质量管理上存在众多问题。因此很有必要去认真研究电缆的铺设、电缆终端头与中间接头的制作事项等问题，从而确保电缆长周期安全运行。
2 电缆压接需注意的问题
2.1电缆芯线的相关规定
电缆制造厂家在不违背现行国家标准，不影响导体导电性能的前提下，通过改进导线紧压绞合生产工艺，导体直径接近或以达到国家规定的最小值。这样既减少了导线根数间存在的空气，又缩小了导线直径，减少了以后各工序所使用的原材料。
“GB/T3956―2008电缆的导体”规定，YJY22―8.7/15KV―3*150mm2 交联聚乙烯绝缘电缆：①当温度20℃时，芯线导体单线电阻≯0.124Ω/km。②芯线导体最少单线根数18根，实际采用30根。③芯线导体紧压绞合圆形直径最大ф15mm,最小ф13.7mm。对于不同截面积的电缆都有具体数字要求。今后，随着科学技术进步，原材料导电性能提高，在电线电缆制造方面，国家还会提出新的要求。
“GB/T14315―2008”中规定了各种线鼻子和连接管的具体尺寸。来和各种紧压绞合圆形截面积的铜芯或铝芯电缆配套使用，相比较铜或铝芯电缆终端头更适合使用密封式线鼻子（DTM型和DLM型）；中间电缆接头使用堵油式铜或铝连接管（GTM型、GLM型），进行连接。
2.2 电缆压接
电缆压线钳上下压模合拢后形成的六方形截面，填充的是电缆终端头线鼻子管筒及芯线的截面积(或电缆中间接头里边的连接管和芯线的截面积)，由其充盈程度可以看出压接效果如何。（近似计算。忽略压模圆角及压接飞边，无论铜或铝芯电缆只要截面积一样，其紧压绞合后芯线直径是一样的，因紧压绞合工艺水平不一样，规定了最大直径和最小直径两极限值，这里计算时取其直径平均值。）
1.185压模其六方形面积363mm2
363mm2
从计算结果来看，520.22-363=167.22mm2.-----185mm2铝芯电缆芯线与线鼻子连接后压缩了167.22mm2（包括压接飞边），压接非常紧密；铜芯电缆芯线与线鼻子连接后，只压缩了438.52-363=75.52mm2。没有铝芯电缆压接的好，压接的紧密。
2.150压模其六方形面积315.27mm2
315.27mm2
从计算结果来看，451.25-315.27=136mm2，-----150mm2铝芯电缆芯线与线鼻子连接后压缩了136mm2（包括压接飞边），压接非常紧密；铜芯电缆芯线与线鼻子连接后，只压缩了340.65-315.27=25.38mm2。没有铝芯电缆压接的好，压接的不紧密。
3.120压模其六方形面积252.61mm2
252.61mm2
从计算结果来看，369.27-252.61=116.66mm2,-----120mm2铝芯电缆芯线与线鼻子连接后压缩了116.66mm2（包括压接飞边，比以上两种铝芯电缆压出的飞边要小些），压接的很紧密；而铜芯电缆268-252.61=15.39mm2，也就是铜线电缆只压缩了15.39mm2,线鼻子与芯线结合不紧密。
4.如果用150压模来压185mm2铜芯电缆，则315.27
5.因中间接头连接管管筒截面积与线鼻子管筒截面积相同，压接连接管时也会出现与压接线鼻子相同的情况，不再赘述。
从以上分析看出，现有压线钳的围压压模号与铝芯电缆的截面数值相一致，而压接铜芯电缆时要使用小一规格的压模。只因为铜线鼻子和连接管管筒截面积比铝线鼻子和连接管管筒截面积小，在进行压接工作时才发生这一情况。 这一点和点压压线钳是一致的，它的每一套压模端面都打有适用截面积的铝芯电缆和铜芯电缆的标记。如：T-400. L-300；T-240. L-185；T-150. L-120------ (摘自GB14315-1993附录A)
2.3 注意事项
1．生产线鼻子或连接管投资少，利润高，很多厂家都生产此产品。大多不符合“GB/T14315―2008”的要求。所以，做预算计划时要对照“GB/T14315-2008”符合密封式铜接线端子（DTM型，表2）尺寸或密封式铝接线端子（DLM型，表3）尺寸。中间接头用的连接管必须符合堵油式铝连接管（GLM型表7）尺寸或堵油式铜连接管（GTM型表8）尺寸。供应处采购时注意商品要打有生产厂家标记，各部尺寸符合预算要求。否则的话，不是材料质量有问题，就是尺寸偏小。使用后，直接影响电缆长期安全运行。
2．紧压绞合圆形芯线直径比较小，与线鼻子或连接管配合间隙稍大些。曾有人建议使用比电缆芯线小一级别的线鼻子或连接管，但其圆筒（被压接处）的截面积小于对应级别电缆线芯截面积，所以此办法不可取。
3．线鼻子的导电接触面绝大多数呈微凸状，不平整，使用前必须加工处理。
4．压接前，轻轻打磨掉芯线、线鼻子或连接管与芯线接触处的氧化膜，抹一薄层导电膏，然后进行连接。
5．因为紧压绞合圆形芯线直径小，与线鼻子或连接管匹配间隙较大，可使用大一级压模围压一遍，然后再用合适压模压接。便于结合紧密，减少飞边。
6．压接过程中，压力开关动作后静止15"，使之克服弹性变形再退出压线钳
7．打磨掉线鼻子或连接管上的毛刺并用砂布抛光。
8．不论是终端头还是中间接头在进行下一步工作之前都要用加热吹风机吹扫灰尘、金属屑和潮气，消除影响绝缘的不良因素。
3 制做电缆头时应注意的几个问题：
要求环境温度0―40℃之间，空气相对湿度在70%以下，温度低、湿度大时，可用电加热吹风机对电缆外护套和周围加热，提高电缆温度，降低周围环境湿度，确保做电缆头的质量。下雨、下雪或刮大风的恶劣天气严禁室外施工。在室外做电缆头要好帐篷进行遮挡，防止灰尘落入绝缘内部， 降低绝缘强度 。准备好做终端头或中间接头所使用的材料。准备好所使用的剥切工具、盒尺、加热工具和电缆压接钳等工具。
1.严格按照制作程序图解标示的尺寸进行操作。
2.剥切外护套、钢铠、内护套时不得伤及铜屏蔽层，切口要平直，钢铠锯深不能超过厚度的2/3。
3.剥除铜屏蔽层和绝缘屏蔽层切口要完整、平直、光滑且不能损伤主绝缘。剥除绝缘内屏蔽层不能伤及导线,切口平整光滑，没有毛刺和凸缘。
4.彻底清理绝缘表面，不得留有碳迹。必要时用细砂布打磨、抛光，最后用干净白布沾清洁剂擦洗干净。
5.焊地线时要用500w电烙铁。（不得使用喷灯，以免烧伤主绝缘）。分别在铜屏蔽、两条钢铠焊地线的位置和两条代绝缘的地线头上（散开,平铺.铜屏蔽地线分成三股）薄薄的刮一层焊锡。然后用铜线将三股地线分别绑在相铜屏蔽刮焊锡的位置，10mm2的地线绑在钢铠刮焊锡的位置上进行焊接。中间接头内，铜屏蔽层的接地线不得和钢铠层接地线连在一起。两侧铜屏蔽地线连在一起后，用和内护套相同材质的绝缘带包缠且与两端电缆内护套搭接处密封良好，保证电缆的完整性和延续性。两侧钢铠的接地线连接后包缠外护套，使之具有与电缆外护套相同的绝缘和密封性能。（参考华北电力集团公司“电力设备交接和预防试验规程”附录E―橡塑电缆附件中金属层的接地方法。)
6.内护套和外护套密封部位可用木锉或粗砂布打毛，增强粘结和密封效果。
交联电缆篇6
[关键词]交联电缆 安装工艺 故障原因 提高质量
中图分类号：F082 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0053-01
一、交联电缆热缩接头运行状况
高压动力电缆在电力系统运用非常广泛，其完好的接头和附件对机电设备安全、经济、可靠运行和供电安全是非常重要的。设计良好、施工合理的电缆接头，经实际运行证明，在大多数情况下是可以长期使用的。但交联电缆由于载流能力强，电流密度大，对导体连接质量要求就更为严格。对接头所要求机械的电气的条件日益从严越来越高，特别是6kV电动机电缆，各种接头将经受很大的热应力和较高激烈程度与持续时间的短路电流的影响。所以说交联电缆附件也不是附属的，更不是次要的部件，它与电缆是同等重要，必不可少的部件，也是与安全运行密切相关的关键产品。随着技术的发展，附件的配套，质量的提高，工艺的完善，交联电缆已有替代油纸电缆的趋势具有广阔、深远的发展前景。
二、交联电缆热缩终端接头安装工艺
1、校直电缆
将电缆端部1米内校直。
2、剥除外护套
按附图尺寸剥除外护套，离剖口30mm处绑扎钢铠，绑扎其间要打光钢铠表面。
3、剥钢铠
距电缆外护套剖口上端30mm处（电缆本体端为下，端子端为上），绑铜扎线于钢铠上，保留30mm钢铠层，其余剥除。
4、剥除内护套和相间填写充物
保留内护套5mm，并用PVC自粘带绑扎保护，其余同填充物一起剥除。
5、钢铠绝缘
将短绝缘管套在钢铠上，与外护套剖口对齐，加热收缩。
6、绕包填充物
用PVC带或填充胶在护套剖断处和钢铠上绕包填充胶，绕包成苹果型。
7、绕包热熔胶
将电缆外护套剖口下70mm内打毛、清净，将地线夹在中间绕包两层热熔胶。
8、安装分支护套
将分支护套M量套到底部，从中部向两端加热收缩。
9、剥除铜屏蔽层
由分支护套起保留20mm铜屏蔽层，其余全部剥除。
10、剥除半导电层
由铜屏蔽层剖口起保留10mm半导电层，其余全部剥除。
11、安装应力管
将三根应力管分别套入三相线芯并与分支护套支端对齐，从下端向上加热收缩。
12、压接线端子
按接线端子孔深加5mm，除去三相端部主绝缘，压接线端子。主绝缘要削锥型，削出内半导电层，锉平棱角和毛刺。
13、安装绝缘套管
绝缘套管涂胶端朝下套入三相芯线，从下端加热收缩。
14、绕包填充胶
用填充胶绕包、填平端子和绝缘间隙及压坑，与端子和绝缘管各搭接10mm。
15、安装密封管
将三根密封管套在端子和绝缘管上加热收缩，收缩后密封管两端应有胶溢出。
16、安装标记管
将三根标记管分别套到三相密封管上部，加热收缩，户内终端安装完毕。
17、安装三孔雨裙
将三孔雨裙自由落下就位，加热颈部收缩。
18、安装单孔雨裙
保持雨裙间距100mm，加热颈部收缩，相间雨裙不得搭接，户外终端安装完毕。
三 、交联电缆热缩接头故障原因分析
由于电缆附件种类、形式、规格较多；质量参差不齐；施工人员技术水平高低不等；电缆接头运行方式和条件各异，致使交联电缆接头发生故障的原因各不相同。由于交联电缆与油纸电缆的介质不同，接头发生故障的原因有很大的差异，油纸电缆接头发生故障主要是绝缘影响，而交联电缆接头发生故障主要是导体连接。交联电缆允许运行温度高，对电缆接头就提出了更高的要求，使接头发热问题就显得更为突出。接触电阻过大、温升加快、发热大于散热促使接头的氧化膜加厚，又使接触电阻更大，温升更快。如此恶性循环，使接头的绝缘层破坏，形成相间短路，引起爆炸烧毁。造成接触电阻增大的原因有以下几点。
1、工艺不佳。主要是指电缆接头施工人员在导体连接前后的施工工艺。
（1）连接金具接触面处理不佳。无论是接线端子或连接管，由于生产或保管的条件影响，管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在，这是不为人们重视的缺陷，但对导体连接质量的影响，颇为严重。 造成连接（压接、焊接和机械连接）发热的主要原因，除机具、材料性能因素外，关键是工艺技术和责任心。施工人员不了解连接机理，没有严格按工艺要求操作，就会造成连接处达不到电气和机械强度。运行证明当压接金具与导线的接触表面愈清洁，在接头温度升高时，所产生的氧化膜就愈薄，接触电阻就愈小。
（2）导体损伤。交联电缆半导体层强度较大剥切困难，环切时施工人员用电工刀左划右切，有时干脆用钢锯环切深痕，往往掌握不好而使导线损伤。剥切完毕虽然不很严重，但在线芯弯曲和压接蠕动时，会造成受伤处导体损伤加剧或断裂，压接完毕不易发现，因截面减小而引起发热严重。
（3）导体连接时线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求压接金具孔深加5mm，但因产品孔深不标准，易造成剥切长度不够，或因压接时串位使导线端部形成空隙，仅靠金具壁厚导通，致使接触电阻增大，发热量增加。
2、压力不够。现今有关资料在制作接头工艺及标准图中只提到电缆连接时每端的压坑数量，而没有详述压接面积和压接深度。施工人员按要求压够压坑数量，效果如何无法确定。不论是哪种形式的压力连接，接头电阻主要是接触电阻，而接触电阻的大小与接触力的大小和实际接触面积的多少有关，与使用压接工具的出力吨位有关。造成导体连接压力不够的主要原因有以下几点。
（1）压接机具压力不足。近年压接机具生产厂家较多，管理混乱，没有统一的标准，特别是近年生产的机械压钳，压坑不仅窄小，而且压接到位后上下压模不能吻合 ，压接质量难保证。
（2）连接金具空隙大。现在交联电缆接头多数使用的连接金具，还是油纸电缆按扇型导线生产的端子和压接管。从理论上讲圆型和扇型线芯的有效截面是一样的，但从运行实际比较，二者的压接效果相差甚大。由于交联电缆导体是紧绞的圆型线芯，与常用的金具内径有较大的空隙压接后达不到足够的压缩力。接触电阻与施加压力成反比，因此将导致增大电阻。
综上所述增加连接金具接点的压力、 清洁连接金属材料的表面、改进连接金具的结构尺寸、选用优质标准的附件、严格施工工艺是降低接触电阻的几个关键因素。
四、提高交联电缆热缩接头质量的对策
由于交联电缆接头所处的环境和运行方式不同，所连接的电气设备及位置不同，电缆附件在材质，结构及安装工艺方面有很大的选择余地，但各类附件所具备的基本性能是一致的，所以应加强以下几点措施来提高接头质量。（1）必须选用技术先进、工艺成熟、质量可靠、能适应所使用的环境和条件的电缆附件。对假冒伪劣产品必须坚决抵制，对新技术、新工艺、新产品应重点试验，不断总结提高，逐年逐步推广应用。（2）采用材质优良、规格、截面符合要求，能安全可靠运行的连接金具。对于接线端子，应尽可能选用堵油型，因为这种端子一般截面较大，能减小发热，而且还能有效的解决防潮密封。连接管应采用紫铜管 ，规格尺寸应同交联电缆线芯直径配合为好。 （3）选用压接吨位大、模具吻合好，压坑面积足，压接效果能满足技术要求的压接机具。做好压接前的界面处理，并涂敷导电膏。（4）培训技术有素、工艺熟练、工作认真负责，能胜任电缆施工安装和运行维护的电缆技工。提高施工人员对交联电缆的认识，增强对交联电缆附件特性的了解，研究技术，改进工艺，制定施工规范，加强质量控制，保证安全运行。由于交联电缆推广应用时间较短，电缆附件品种杂乱，施工人员技术水平高低不等，加之接头的接触力和实际接触面积是随着接头在运行中所处的各种不同的运行条件而在变化，所以交联电缆各种接头发生故障的原因也就各不相同，除发热问题外，对于密封问题、应力问题、联接问题、接地问题等引起的接头故障也应予以重视。
交联电缆篇7
关键词：导体屏蔽 绝缘屏蔽
目前我国电缆行业常用的国内外主要屏蔽材料型号、用途及主要性能：
A、 材料型号：HFDA-0581密度：1.13g/cm3；体积电阻率：室温8时，60℃体积电阻率为2.5×10Ω.cm；90℃体积电阻率为3.4×10Ω.cm；110℃体积电阻率为3.2×10Ω.cm；130℃体积电阻率为3.1×10Ω.cm；用途：可用作导体屏蔽和绝缘屏蔽；特点：可硫化、不可剥离，高温抗变型，收缩小，使凹凸填充饱满、表面均匀，不仅具有优良的导电率还可用于铜导体上，料挤出前在60℃温度下干燥6h，挤出温度控制在121～138℃。
B、 材料型号：HFDA-0585密度：1.14g/cm3；体积电阻率：室温2×10时，60℃体积电阻率为3×10Ω.cm；90℃体积电阻率为2×102Ω.cm；110℃体积电阻率为2.5×102Ω.cm；130℃体积电阻率为3×102Ω.cm；用途：可用作导体屏蔽和绝缘屏蔽；特点：可硫化、不可剥离，相对于HFDA-0581粘度小，可代替HFDA-0581，并具有体积电阻小而稳定的特性，干燥、挤出温度和HFDA-0581相同。
C、 材料型号：HFDA-0586密度：1.14g/cm3；体积电阻率：室温2×10时，60℃体积电阻率为3×10Ω.cm；90℃体积电阻率为2×102Ω.cm；110℃体积电阻率为2.5×102Ω. cm； 130℃体积电阻率为3×102Ω.cm；用途：可用作导体屏蔽和绝缘屏蔽；特点：除采用高温交联剂，在挤出过程中预硫化的可能性小之外，其它均与HFDA-0585相同。挤出温度为121～144℃，料在60℃干燥6h，熔融粘度比HFDA-0581小。
D、 HFDA-0800密度：1.15g/cm3；体积电阻率：室温4×10时，60℃体积电阻率为7×10Ω.cm，90℃体积电阻率为4×102Ω.cm；110℃体积电阻率为1×103Ω.cm，130℃体积电阻率为5×102Ω.cm；用途：既可用作绝缘屏蔽，也可用作导体屏蔽；特点：可硫化、不可剥离，用于XLPE绝缘电缆的导体和绝缘屏蔽，挤包屏蔽和绝缘之间形成更理想的界面，提供超光滑表面确保电缆性能得到很大的改善。
E、 材料型号：HFDA-0692密度：1.18g/cm3；体积电阻率：室温5×10时，60℃体积电阻率为1.25×10Ω.cm；90℃体积电阻率为1×102Ω.cm；130℃体积电阻率为7.5×10Ω.cm；用途：可用作绝缘屏蔽，不可用作导体屏蔽；特点：可硫化、可剥离，适用于三层共挤，用于中压电缆。HFDA-0692所要求的最佳挤出温度为118～130℃，并采用特殊配方，使它具有更高的耐焦烧性，可用常用的方法进行挤出，电缆屏蔽层电阻率受温度影响小。
F、 BPHFDM-0595黑密度：1.15g/cm3；体积电阻率：室温2.5×10时，40℃体积电阻率为4×10Ω.cm；60℃体积电阻率为8×10Ω.cm；80℃体积电阻率为3.25×102Ω.cm；100℃体积电阻率为5.25×102Ω.cm，130℃体积电阻率为4×102Ω.cm；用途：既可用作绝缘屏蔽，也可用作导体屏蔽；特点：可交联的半导电聚乙烯料，适用于XLPE绝缘的高压电缆屏蔽，在90℃温度下长期使用，承受130℃超载温度；熔融挤出温度为120～135℃；体积电阻率稳定。
G、 HFDS-0592密度：1.125g/cm3；体积电阻率：室温小于1×102时，130℃体积电阻率为1×103Ω.cm；用途：既可用作导体屏蔽，也可用作绝缘屏蔽；特点：可交联半带电屏蔽料，提供良好的表面光滑性能及挤出性能，三层共挤时也表现出耐焦烧性能；加料斗在70℃下干燥4h；挤出温度在15～125℃范围内。
H、 HFDS-0690体积电阻率：室温1×102时，130℃体积电阻率为1×103Ω.cm；用途：不可用作导体屏蔽，可用作绝缘屏蔽；特点：可交联、易剥离，表面摩擦非常低，因此该料用于在吸脱料作用和管内接触点引起的振动。在0～40℃范围内剥离几乎不变，并在100℃下经42天老化后变形也不大。料应在最高50℃下干燥，挤出温度为120～130℃。
I、 BPH310ES密度：1.17g/cm3；体积电阻率：室温3.4×10时，90℃体积电阻率为4.3×10Ω.cm；120℃体积电阻率为8.5×10Ω.cm；用途：可用作绝缘屏蔽，不可用作导体屏蔽；特点：可交联、可剥离，适用于中、高压电缆屏蔽，适合三层共挤，可在90℃温度下连续使用，可承受130℃超载温度；熔融挤出温度为120～135℃。
通过对上述屏蔽料作出比较，可得出如下结论：
（1）上述所有屏蔽料均符合体积电阻率ρ≤1×103Ω.cm的要求。
（2）HFDA-0581、0585、0586三种屏蔽料是比较理想的不可剥离屏蔽料，他们的性能基本接近：
a）体积电阻率稳定：在工作温度和超载温度下长期运行，其体积电阻率保持稳定。
b）通用性好：可作为导体和绝缘屏蔽，可用在铜和铝导体上。
c）加工性：HFDA-0586在挤出过程中预硫化的可能性比较小，较容易控制，其加工性能比HFDA-0581、0585好。相比之下，HFDA-0586是最理想的不可剥离屏蔽料。
（3）HFDA-0800 ES：
a）高温时体积电阻率稳定；
b）通用性好：可作为导体和绝缘屏蔽，可用在铜和铝导体上。
c）加工性：对水份不敏感，有利于减少空隙产生。
d）超净，杂质含量极少，屏蔽表面及界面超光滑。因而HFDA-0800 ES是用于超高压电缆屏蔽的理想材料。
（4）HFDA-0692：
a）体积电阻率受温度的影响小、稳定；
b）加工性好：焦烧的可能性小，挤出过程容易控制；
c）粘结力受温度和厚度的影响小，稳定；
d）挤出的绝缘屏蔽表面非常光滑。因而最适用于中压电缆的可剥离绝缘屏蔽。
交联电缆篇8
【关键词】交联聚乙烯；XLEP；水树枝；电树枝；直流耐压；交流耐压
电力电缆经常作为发电厂、变电所及工矿企业的动力引入（或引出）线，在城乡电网中大量使用。聚乙烯（PE）由于其良好的电、热和机械性能而广泛应用于电力电缆绝缘，特别是交联聚乙烯（XLPE）绝缘。目前，在国际和国内已有越来越多的交联聚乙烯（XLPE）绝缘的电力电缆替代原有的充油油纸绝缘的电力电缆。XLPE电缆以其合理的结构、工艺以及优良的电气性能等优点，在国内外被越来越广泛使用。
但是，近年来的运行和研究表明，交联电缆的绝缘材料长期在潮湿环境下运行，由于水的渗透、饱和、凝结现象，会在半导电层的凸起、杂质等缺陷处引发水树枝。水树枝老化是聚烯电力电缆在潮湿环境下发生绝缘击穿的主要诱因，水树枝发展到一定程度就会在水树枝的尖端引发带电树枝放电，造成绝缘老化、损伤，影响电缆的绝缘性能，危及电缆安全运行。因此，充分认识交联电缆的绝缘特性，对保障设备乃至系统的安全运行具有十分重要的意义。
一、XLPE绝缘缺陷的主要形式及成因
1、水树枝
水树枝[1]主要是由于在绝缘体中不规整部位（如在绝缘/半导电层表面）的水分产生局部凝缩；同时在电缆制造过程中和从外部环境侵入的少量的水在绝缘物中是均匀分布的。但水分子在电场作用下，因极化而产生极化迁移，被不规整部位所吸引，逐渐积累产生水气的局部过饱和状态。在不规整部位的微空隙和多孔性不纯物的自由空间产生的液态的水，浸入XLPE绝缘，在电场作用下形成树枝状物。水树枝的特点是引发树枝的空隙含有水分，且在较低的场强下发生。水树枝的数量随环境相对湿度的提高而增加，同时电压越高，水树枝发展速度越快。线芯进水的电缆、绝缘层中含有水分的电缆以及水中运行的电缆很容易引发水树枝。（如图1）
2、电树枝
电缆在运行过程中，绝缘易造成老化破坏，主要是由于绝缘内部放电产生细微开裂，形成细小的通道，其通道内空，管壁上有放电产生的碳粒痕迹，呈冬天树枝状，分支数少而清晰，从而形成电树枝俗称电树。XLEP电缆在敷设和运行期间，当机械应力或外力造成电缆护套及绝缘损伤或接头损坏时，潮气或水分就会沿着线缆纵向和径向间隙浸入，致使XLEP电力电缆绝缘在运行电压下生成水树枝的概率迅速上升。水树枝生长到一定长度即会在水树枝尖端引发永久性电树枝缺陷，并在较短时间内导致电缆绝缘击穿，造成停电事故。（如图2）
图1 水树枝形成过程
图2 电树枝形成过程
电树枝往往在绝缘内部产生细微开裂，形成细小的通道，并在放电通道的管壁上产生放电后的碳化颗粒。水树枝的产生，将会使介质损耗增加，绝缘电阻和击穿电压下降。因此，电缆中的电树枝和水树枝对电缆的电气性能将会带来严重的故障隐患。
二、交联聚乙烯电缆的试验方法
在电力系统预防性试验中，虽然对电力设备进行了一系列非破坏性试验，能发现很多绝缘缺陷。但因其试验电压较低，往往对某些缺陷，特别是局部缺陷还不能检出。这对保证安全运行是不够的。为了进一步暴露电力设备的绝缘缺陷，检测设备绝缘水平（称电力设备绝缘耐受电压能力的大小为绝缘水平，通常用试验电压表示）和确定能否投入运行，有必要进行破坏性试验即耐压试验[2]。根据《规程》规定，现场电力设备绝缘预防性试验中的破坏性试验有交流耐压试验和直流耐压试验。
1、XLPE在交、直流电压下的电场分布不同。在直流电压作用下，XLPE绝缘层内电场强度是按照电阻率分布的，而XLPE电缆绝缘层中的材料含有很多成分，其电阻率分布是不均匀的，同时电阻率受温度等因素影响比较大。这就可能在直流试验过程中出现绝缘层有的地方电场很强，有的地方电场却比较弱的情况，导致局部绝缘击穿。而在交流电压下，XLPE绝缘层内的电场强度是按介电常数反比例分配的，XLPE的介电常数受温度变化影响较小，因此种分配比较稳定。除此以外，由于电缆绝缘的电场分布取决于材料的体积电阻率，而交流电压下的电场分布取决于各介质的介电常数，特别是在电缆终端头、接头盒等电缆附件中的直流电场强度的分布和交流电场强度的分布完全不同，而且直流电压下绝缘老化的机理和交流电压下的老化机理不相同。
2、由于XLPE绝缘介质的体积电阻率很高，达1017Ω・m以上，在直流电场作用下，容易产生和聚集空间电荷，使得XLPE介质中局部缺陷处的电场发生畸变，局部电场强度急剧增强至10倍以上，达到30kV/mm，远远超过电缆介质的击穿场强而导致介质局部击穿，形成介质树枝状不可逆早期劣化，甚至发生击穿故障。
3、XLPE电缆在直流电压下会产生“记忆”效应，存储积累单极性残余电荷。一旦有了由于直流耐压试验引起的单极性空间电荷，空间电荷受介质高电阻的限制不能在短时期内泄漏，在介质局部形成空间电荷附加电场。电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行，由空间附加电场与外施工频电场叠加成为很高的局部电场时，使得电缆上的电压值远远超过其额定电压，严重时会发生电缆绝缘击穿。即使电缆在通过了直流耐压试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤，它将加速绝缘老化缩短使用寿命。这些现象在XLPE电力电缆直流耐压试验时经常发生，如直流耐压试验合格的电缆线路正常送电后不久就发生击穿故障。
4、XLPE电缆最致命的弱点是绝缘内易产生水树枝，空间电荷的附加电场效应加强了水树枝尖端处的电场而引发介质局部放电，释放大量高能带电粒子，不断地轰击水树枝端部和水树枝通道壁的介质分子链段，使得介质分子链段断链、降解，水树枝快速转变成为电树枝，加速了XLPE电力电缆绝缘性能早期劣化，以至于运行后在工频电压作用下形成击穿。而单纯的水树枝在交流工作电压下还能保持相当的耐压值，并能保持一段时间。
5、XLPE的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷。但如果在试验时电缆终端头发生表面闪络或电缆附件击穿，会造成电缆芯线上产生波振荡，在已积聚空间电荷的地点，由于振荡电压极性迅速改变为异极性，使该处电场强度显著增大，可能损坏绝缘，造成多点击穿。
6、直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷，如在电缆附件内，绝缘若有机械损伤或应力锥放错等缺陷。在交流电压下绝缘最易发生击穿的地点，在直流电压下往往不能击穿。直流电压下绝缘击穿处往往发生在交流工作条件下绝缘平时不发生击穿的地点，因此直流耐压试验不能模拟高压交联电缆的运行工况。
7、若使用交流测试电压，当达到电压峰值时，无论是正极性还是负极性峰值时，待测绝缘体都承受最大压力。因此，如果决定选择使用直流电压测试，就必须确保直流测试电压是交流测试电压的√2倍，这样直流电压才可以与交流电压峰值等值。例如：1500V 交流电压，对于直流电压若要产生相同数量的电应力必须为 1500×1.414即2121V直流电压。因此，要加到相同的电压强度，所加的直流电压近似为交流电压的1.5倍。
8、交流耐压测试的优点在于，它可以检测所有的电压极性，这更接近与实际的实用情况。另外，由于交流电压不会对电容充电，因此大多数情况下，无需逐渐升压，直接输出相应的电压就可以得到稳定的电流值。并且，交流测试完成后，无需进行样品放电。直流耐压测试的不足在于它只能在一个方向施加测试电压，不能像交流测试那样可以在两个极性上施加电应力，而多数电子产品正是在交流电源下进行工作的。
三、交流试验方法举例
既然直流耐压试验不能模拟交联电缆的运行场强状态，不能达到我们所期望的检验效果，自然就应该转向用交流耐压试验来考核交联电缆的敷设和附件的安装质量。有以下几种交流试验的方法可供选择。
1、超低频0.1Hz耐压试验
因被试交联电缆的电容量很大，工频试验时所需试验变压器的容量也要很大，导致试验设备笨重而不适用于现场使用。采用0.1Hz作为试验电源【2】，理论上可以将试验变压器的容量降低到1/500，试验变压器的重量可大大降低，可以较容易地移动到现场进行试验。目前，此种方法主要应用于中低压电缆的试验，由于电压等级偏低，还不能用于110kV及以上的高压电缆试验。
2、振荡电压试验
振荡电压试验方法的基本思路是利用电缆等值电容与电感线圈串联谐振原理，使振荡电压在多次极性变换过程中电缆缺陷处会激发出局部放电信号，通过高频耦合器测量该信号从而达到检测目的[3][4]。此种方法比直流耐压试验方法有效，但仍不如工频试验有效。
3、调频式谐振耐压试验[5]
可调电感型谐振试验系统可以满足耐压要求，但由于重量大，可移动性差，主要用于试验室。而变频谐振试验方法不但能满足高压交联电缆的耐压要求，设备因体积小，重量轻，谐振频率易于调节，因而宜在现场试验中使用。该方法采用固定电抗器作为谐振电抗器，试验变压器及试验电压由调谐电源提供，以调频的方式实现谐振，频率的调节范围为30-300Hz，符合CIGRE WG21.09《高压挤包绝缘电缆竣工试验建议导则》中推荐使用工频及近似工频（30～300Hz）的交流电压。这种交流电压可以重现与运行工况下相同的场强，并已被证明是最有效的方法。
四、结论
本文主要针对现为广泛应用的交联聚乙烯电缆的绝缘缺陷的成因做简要分析，在此基础上简要分析两种检测其绝缘缺陷耐压试验方法的优缺点，同时简要分析了几种耐压试验的适用情况。综合而言，相比交流耐压试验，直流耐压试验的主要缺点是由于交、直下绝缘内部的电压分部不同，直流耐压试验对绝缘的考验不如交流更接近实际。交流耐压试验对绝缘的考验非常严格，能有效的发现较危险的集中性缺陷。它是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。
参考文献：
[1]王元昌.交联聚乙烯（XLEP）电缆水树枝老化机理及试验方法.
[2]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术.
[3]林晓宇，黄瑞.交联聚乙烯电缆现场交流耐压试验.
交联电缆篇9
关键词： 直流耐压试验 绝缘缺陷 交联聚乙烯
0 引言
泄漏电流电力电缆作为一种输电设备，不但具有占地少、供电可靠性高、运行和维护简便、可保密等优点，而且有利于提高电力系统功率因数，有利于美化城市。在城市配网及城网改造和新兴的现代化企业中的作用正日益突出，由于进行直流耐压试验的方法种类较多，接线方式各异，试验结果差别很大。随着交联电缆的广泛使用，对油浸纸绝缘电缆和交联聚乙烯绝缘电缆都采用直流耐压试验是否合适，如何正确判断电缆的试验结果，能否投入运行，这些都是我们在工作中遇到的实质性问题，需要我们正确地判断并得出正确的结论，为电缆的安全运行提供可靠的依据。
1 直流耐压试验对发现纸绝缘电缆缺陷的有效性
直流耐压试验可判断纸绝缘电缆的好坏，并可获取其内部缺陷的可靠数据。避免交流高电压对纸绝缘的永久性破坏作用。在直流电压的作用下，电缆绝缘中的电压按绝缘电阻分布，当电缆绝缘存在发展性局部缺陷时，直流电压将大部分加在与缺陷串联的未损坏的部分上，所以直流耐压试验比交流耐压试验更容易发现电缆的局部缺陷。电缆直流耐压试验时，电缆导体接负极。这时电缆绝缘中有水分存在，将会因电渗透作用使水分子从表层移向导体，发展成为贯穿性击穿缺陷，易于在试验电压下击穿，因而有利于发现电缆绝缘缺陷。在直流电压下，绝缘介质中的电压按电阻系数分布，当介质有缺陷时，电压主要由与缺陷部分串联的未损介质的电阻承受，使缺陷更容易暴露。电缆纸绝缘在直流电压下的击穿强度约为交流电压下的2倍以上，所以可施加更高的直流电压对绝缘介质进行耐压强度的考验。在许多情况下，用遥表测量电缆的绝缘良好，而电缆的绝缘在直流耐压试验中被击穿。因此，直流耐压试验是检验电缆耐压强度、发现纸绝缘介质受潮、机械损伤等局部缺陷的有效手段。
2 直流耐压试验对交联聚乙烯绝缘电缆的局限性
交联聚乙烯绝缘电缆电性能优良、制造工艺简单、安装方便，被广泛采用，已成为纸绝缘电缆的替代品。按高压试验的通用原则，被试品上所施加的试验电压场强应模拟高压电器的运行状况。这对检验交联聚乙烯绝缘电缆效果不明显，而且还可能产生负作用，主要表现在以下几个方面：
2.1 交联聚乙烯绝缘电缆在交、直流电压下的电场分布不同。交联聚乙烯绝缘层是采用聚乙烯经化学交联而成，属整体型绝缘结构，其介电常数小于2.3，受温度变化的影响较小。在交流电压下，交联聚乙烯电缆绝缘层内的电场分布是由介电常数决定的，即电场强度是按介电常数反比例分配的，这种分布比较稳定。在直流电压作用下，其绝缘层中的电场强度是按绝缘电阻系数正比例分配的，而绝缘电阻系数分布是不均匀的。这是因为交联聚乙烯电缆在交联过程中不可避免地溶入一定量的副产品，它们具有相对小的绝缘电阻系数，但在绝缘层径向分布是不均匀的，所以在直流电压下交联聚乙烯电缆绝缘层中的电场分布不同于理想的圆柱体绝缘结构，与材料的不均匀性有关。
2.2 交联聚乙烯绝缘电缆在直流电压下会积累单极性电荷，释放由直流耐压试验引起的单极性空间电荷需要很长时间。电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行，直流电压便会叠加在工频电压峰值上，电缆上的电压值将远远超过其额定电压。这会导致电缆绝缘老化加速，使用寿命缩短，严重的会发生绝缘击穿。
2.3 交联聚乙烯绝缘电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷，但如果在试验时电缆终端接头发生表面闪络或电缆附件击穿，会造成电缆芯线中产生波振荡，危害其他正常的电缆和接头的绝缘。交联聚乙烯绝缘电缆一个致命弱点是绝缘内容易产生水树枝，在直流电压下，水树枝会迅速转变为电树枝，并形成放电，加速了绝缘水劣化，以致于在运行工频电压作用下形成击穿。
2.4 直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下电缆的某些缺陷。如在电缆附件内，在交流电压下，绝缘机械损伤等缺陷处最易发生击穿，在直流电压下则不会。直流耐压试验模拟高压交联电缆的运行状况，其试验效果差，并且有一定的危害性。
3 交流耐压试验
直流耐压试验模拟交联聚乙烯绝缘电缆的运行场强状态不能达到所期望的试验效果，可以考虑用交流耐压试验来检测电缆敷设和附件的安装质量。
3.1 0.1Hz超低频电压 根据试验容量(试验容量公式S=wCUs2=2∏fUs2 kVA，式中的C为被试电缆电容量；Us为试验电压；f为工频频率)，0.1Hz交流电压与50Hz电压相比，前者需要的功率相当于后者的1/500。因此，原来为大型旋转式电机进行试验而开发的超低频电压设备可为塑料绝缘电缆直流电压试验所用。在基础调查研究中，首先针对各种模拟配置求出在0.1Hz和50Hz时试验电压(U0的2倍)等值的对绝缘施加的电压负荷。在经电缆现场试验试用后，开始考虑在现行的关于中压电缆的VDE标准中采纳超低频技术。0.1Hz的推荐试验电平为3U0。与用50Hz的试验相比，引发在薄弱点上的击穿明显变快。60min的试验持续时间是必要的，以便在试验中使可能存在的薄弱点发生击穿。由此可见，超低频试验设备是可行有效的。
3.2 振荡电压脉冲 振荡电压脉冲源于国际大电网21－09/2工作组的推荐标准，该组在20世纪80年代进行可替代塑料绝缘高压电缆设施直流电压试验选择方案的调查研究。按照有无极性变换的电路变形，这种电压波形因其随时间的变化避免了空间电荷效应。此外，采用这种电压波形，在现场可用相对比较简单的方法产生很高的试验电平。与低频方法不同，它适用于高压电缆设施。目前，这些试验方法在我国还没有普及，无论硬件还是软件，尚处于研究阶段。为了掌握电缆各部分的绝缘状况并减少对交联聚乙烯电力电缆的直流耐压试验，可按照《电力设备预防性试验规程》中电力电缆线路的橡塑绝缘电力电缆试验项目进行：①测量电缆主绝缘电阻；②电缆外护套绝缘电阻；③电缆内衬层绝缘电阻；④铜屏蔽电阻和导体电阻比；⑤电缆主绝缘直流耐压试验。为了交联聚乙烯绝缘电力电缆做以上测量，必须改变电缆附件安装工艺中金属层的接地方法。终端的铠装层和铜屏蔽层应分别用带绝缘的绞合导线单独接地，铜屏蔽层接地线的截面不得小于25mm2，铠装层接地线截面不应小于10mm2。中间头内铜屏蔽层的接地线不得和铠装层连在一起，接头两侧的铠装层必须用另一根接地线相连，而且还必须与铜屏蔽层绝缘。连接铠装层的地线外部必须有外护套，而且具有与电缆外护套相同的绝缘和密封性能。主绝缘交流耐压试验的电压波形应为正弦波形，频率应为20～300Hz。当电抗器固定时，谐振频率的平方与电容量成反比，其表达式为：W2C＝1/L。即当电源频率变化n倍时，试品的电容量变化n2倍；选用频率为45～65Hz段，频率可以变化1.44倍，在电抗器个数或者电感量不变时，试品电容量最大可以变化2.07倍；选用频率为20～300Hz段，频率可以变化十几倍，在电抗器个数或者电感量不变时，试品电容量最大可以变化100倍。试验电压按照中国南方电网公司《电力设备预防性试验规程》修编说明的规定，试验时间为1h；或者试验电压采用电缆U0值，试验时间为24h，两者任选一种。（注：对于曾经运行过的电缆或其附件设备，在重新安装、部分更新或重新制作后，可采用较低的试验电压或缩短试验时间。试验电压值应经协商确定，此时考虑电缆运行年数、环境条件、过去击穿历史以及此次试验目的等因素。）
4 试验结果的分析与判断
一般可认为通过直流耐压试验而未被击穿的电缆的绝缘是合格的，该电缆可以投入系统运行。但并不是说，通过直流耐压试验的电缆质量就是好的。具有优良质量的电缆线路应在合理运用及无外力损伤的情况下安全运行数十年无事故。判断电力电缆线路绝缘优劣的标准如下：①电缆经直流耐压试验后绝缘击穿者，不能投入系统运行，应立即测寻故障点并进行抢修。②泄漏电流随试验电压的增高而急剧上升者，或者电缆在试验电压稳定后泄漏电流急剧上升，不能投入系统运行，应人为提高试验电压将电缆击穿，然后测寻故障点并进行抢修。③若泄漏电流值很不稳定(排除电源电压波动等外界因素)，则可能是电缆绝缘内部微小气隙的局部放电引起的。这时可延长耐压持续时间或提高试验电压，观察泄漏电流的变化情况。如果在延时或提高电压的情况下，泄漏电流恶化趋势不大，可以投入系统运行，3个月后再复试。④泄漏电流不平衡系数超过规定的标准时（不平衡系数不大于2），应首先排除外界因素造成的影响，当确认是由电缆绝缘内部缺陷引起的泄漏电流不平衡时，应采取上述第③条中的延时或提高试验电压的方法进行考核、判断与处理。⑤泄漏电流随时间延长有上升趋势，且泄漏电流值比上次显著增大时，可采取上述第③条中的延时或提高试验电压的方法进行考核、判断与处理。⑥短电缆或其他有微弱缺陷的电缆的泄漏电流偏大而泄漏电流值稳定、平衡时，可投入系统运行。但应在6个月后进行复试。⑦直流耐压试验中有少数闪络现象，但在延时或提高试验电压情况下，闪络现象不再出现者，允许投入系统运行，但需6个月后复试；如果仍有闪络现象出现，一般应找出故障点并予以排除。
以上各条中，需做复试并且复试结果无明显恶化趋势的电缆，均可投入系统运行，并不再列入复试范围；如果复试结果具有明显恶化趋势，则应找出原因并予以修复。
交联电缆篇10
论文摘要:针对高压电缆接头故障进行综析，并就各类原因提出改进措施和防范对策。
一、前言
在铁路供电网路中交联电缆接头状况，对供电安全是非常重要的。经实际运行证明，在大多数情况下是可以随电缆长期等效使用的。交联电缆由于载流能力强，电流密度大，对导体连接质量要求就更为严格。对接头所要求机械的电气的条件越来越高，特别是输配电电缆，各种接头将经受很大的热应力和较长持续时间的短路电流的影响。
所以，交联电缆附件也不是附属的，更不是次要的部件，它与电缆是同等重要，是必不可少的部件，也是与安全运行密切相关的关键产品。
二、交联电缆接头故障原因综析
交联电缆接头故障原因，由于电缆附件种类、形式、规格、质量以及施工人员技术水平高低等因素的影响，表现出不同的现象。另外，电缆接头运行方式和条件各异，致使交联电缆接头发生故障的原因各不相同。交联电缆允许在较高温度下运行，对电缆接头的要求较高，使接头发热问题就显得更为突出。接触电阻过大，温升加快，发热大于散热促使接头的氧化膜加厚，氧化膜加厚又使接触电阻更大，温升更快。如此恶性循环，使接头的绝缘层破坏，形成相间短路，引起爆炸烧毁。由此可见，接触电阻增大、接头发热是造成电缆故障的主要原因。造成接触电阻增大的原因有以下几点：
1、工艺不良。主要是指电缆接头施工人员在导体连接前后的施工工艺。
2、连接金具接触面处理不好。无论是接线端子或连接管，由于生产或保管的条件影响，管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在，这些不为人们重视的缺陷，对导体连接质量有着重要影响。特别是铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜，使铝导体的连接要比铜导体的连接增加不少难度，工艺技术的要求也要高得多。不严格按工艺要求操作，就会造成连接处达不到规定的电气和机械强度。实际运行证明，当压接金具与导线的接触表面愈清洁，在接头温度升高时，所产生的氧化膜就愈薄，接触电阻rt就愈小。
3、导体损伤。交联绝缘层强度较大剥切困难，环切时施工人员用电工刀环剥，有时用钢锯环切深痕，因掌握不好而使导线损伤。在线芯弯曲和压接蠕动时，会造成受伤处导体损伤加剧或断裂，压接完毕不易发现，因截面减小而引起发热严重。
4、导体连接时线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求压接金具孔深加5mm，但因零件孔深不标准，易造成剥切长度不够，或因压接时串位使导线端部形成空隙，仅靠金具壁厚导通，致使接触电阻rt增大，发热量增加。
5、压力不够。现今有关资料在制作接头工艺及标准图中只提到电缆连接时每端的压坑数量，而没有详述压接面积和压接深度。施工人员按要求压够压坑数量，效果如何无法确定。不论是哪种形式的压力连接，接头电阻主要是接触电阻，而接触电阻的大小与接触力的大小和实际接触面积的多少有关，还与使用压接工具的出力吨位有关。
6、压接机具压力不足。压接机具生产厂家较多，管理混乱，没有统一的标准，有些机械压钳，压坑不仅窄小，而且压接到位后上下压模不能吻合；还有一些厂家购买或生产国外类型压钳，由于执行的是国外标准，与国产导线标称截面不适应，压接质量难以保证。
7、连接金具空隙大。现在，多数单位交联电缆接头使用的连接金具，还是油纸电缆按扇型导线生产的端子和压接管。从理论上讲圆型和扇型线芯的有效截面是一样的，但从运行实际比较，二者的压接效果相差甚远。由于交联电缆导体是紧绞的圆型线芯，与常用的金具内径有较大的空隙，压接后达不到足够的压缩力。接触电阻tt与施加压力成反比，因此将导致rt增大。
8、产品质量差。假冒伪劣金具不仅材质不纯，外观粗糙，压后易出现裂纹，而且规格不标准，有效截面与正品相差很大，根本达不到压接质量要求；在正常情况下运行发热严重，负荷稍有波动必然发生故障。
9、截面不足。以zq－3×240油纸铜芯电缆和yjv22－3×150交联铜芯电缆为例，在环境温度为25℃时，将交联电缆与油纸电缆的允许载流量进行比较得出的结论是：zq2一3×240油纸铜芯电缆可用yjv22－3×150交联铜芯电缆替代。因为yjv22－3×150交联电缆的允许载流量为476a；而zq2－3×240油纸电缆的允许载流量为 420a还超出47a。如果用允许载流量计算，150平方毫米交联电缆与240平方毫米油纸电缆基本相同，或者说150平方毫米交联电缆应用 240平方毫米的金具连接才能正常运行。由此可见连接金具截面不足将是交联电缆接头发热严重的一个重要原因。
10、散热不好。绕包式接头和各种浇铸式接头，不仅绕包绝缘较电缆交联绝缘层为厚，而且外壳内还注有混合物，就是最小型式的热缩接头，其绝缘和保护层还比电缆本体增加一倍多，这样无论何种型式的接头均存在散热难度。现行各种接头的绝缘材料耐热性能较差，j-20橡胶自粘带正常工作温度不超过75℃；j-30也才达90℃；热缩材料的使用条件为-50～100℃。当电缆在正常负荷运行时，接头内部的温度可达100℃；当电缆满负荷时，电缆芯线温度达到90℃，接头温度会达140℃左右，当温度再升高时，接头处的氧化膜加厚，接触电阻tt随之加大，在一定通电时间的作用下，接头的绝缘材料碳化为非绝缘物，导致故障发生。
三、技术改进措施
综上所述增加连接金具接点的压力、降低运行温度、清洁连接金属材料的表面、改进连接金具的结构尺寸、选用优质标准的附件、严格施工工艺是降低接触电阻rt的几个关键周素。提高交联电缆接头质量的对策由于交联电缆接头所处的环境和运行方式不同，所连接的电气设备及位置不同，电缆附件在材质、结构及安装工艺方面有很大的选择余地，但各类附件所具备的基本性能是一致的。所以，应从以下几方面来提高接头质量：
1、选用技术先进、工艺成熟、质量可靠、能适应所使用的环境和条件的电缆附件。对假冒伪劣产品必须坚决抵制，对新技术、新工艺、新产品应重点试验，不断总结提高，逐年逐步推广应用。
2、采用材质优良、规格、截面符合要求，能安全可靠运行的连接金具。对于接线端子，应尽可能选用堵油型，因为这种端子一般截面较大，能减小发热，而且还能有效的解决防潮密封。连接管应采用紫铜棒或1＃铝车制加工，规格尺寸应同交联电缆线芯直径配合为好。
3、选用压接吨位大、模具吻合好、压坑面积足、压接效果能满足技术要求的压接机具。做好压接前的截面处理，并涂敷导电膏。
4、培训技术有素、工艺熟练、工作认真负责，能胜任电缆施工安装和运行维护的电缆技工。提高施工人员对交联电缆的认识，增强对交联电缆附件特性的了解。研究技术，改进工艺，制定施工规范，加强质量控制，保证安全运行。
四、结束语