電纜與架空連接方案的設計優化

向城名

摘 要：對電纜與架空線路連接的薄弱環節進行了分析，提出了限制雷電侵入波值和限制護層過電壓的措施；改進設計引流導線與電纜終端頭的連接金具，合理選擇鍍層，可以有效降低接觸電阻，提高電纜與架空連接的電氣性能；使用預絞絲耐張金具，可以比傳統方案減少60%的電接觸次數，同時施工簡便，用于技改工程中，可縮短停電時間。

關鍵詞：線路；電纜；架空；連接；接觸電阻

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0005-02

隨著城市建設的發展，一方面，城市中心的負荷需求不斷增加，這就需要新建更多的變電站和輸電線路，才能滿足負荷要求；另一方面，土地資源越來越緊張，當無架空廊道時，不得不采用電纜線路送電。為了節省工程投資，往往在架空走廊可行路段采用架空方式。如此，電纜與架空線路連接的情況十分普遍，其連接點也是整個線路的薄弱環節。電纜與架空線路連接的可靠性和合理性直接關系到整條線路長期運行的安全性，因此，對其進行優化設計和研究具有重要的現實意義。

1 概述

以某110 kV架空和電纜混合輸電線路工程為例，架空線路長1.7 km，電纜線路長4.8 km。導線采用中強度全鋁合金絞線JLHA3-340，電纜采用銅單芯交聯聚乙烯絕緣皺紋鋁護套聚氯乙烯外護套電力電纜YJLW02-64/110-1×630。

傳統電纜與架空線路連接方式為：通過液壓耐張線夾及其引流板，將導線與引流線接通，再采用普通銅鋁過渡線夾，將引流線的另一端與電纜終端頭接通，從而形成導線與電纜的電氣連接。

為了提高電纜與架空線路連接的可靠性、便宜性，本文從以下幾個方面進行研究和優化設計：①防止雷擊架空線路形成的雷電侵入波危害電纜和站內設備的措施；②減少電氣連接點，降低接觸電阻，增強電氣連接的可靠性；③提高施工便宜性，縮短施工停電時間。

2 雷電波侵入的特性和防護

2.1 沖擊特性長度

電纜線路的一端與架空線相連。當雷電沖擊波在電纜線路中傳播時，沿線各點電壓并不相等。最高電壓總是發生在電纜

末端，最高電壓的值與電纜長度有關。根據行波過程分析，如果電纜長度大于波尾長度，則電纜和變壓器承受的過電壓將不會超過架空線上入射波的幾分之一或電纜入射波的2倍。

當電纜長度l等于某一長度l0時，電纜中受到最大的沖擊電壓等于架空線上的入射波幅值。這個長度l0被稱為電纜線路的沖擊特性長度。

2.2 防護措施

本工程電纜線路長度遠大于沖擊特性長度，電纜的沖擊絕緣水平能滿足系統絕緣配合要求。為限制入侵的雷電波幅值，需在架空與電纜接通處安裝一組氧化鋅避雷器。護層過電壓采用護層電壓限制器加以保護。另外，根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》（DL/T620—1997）中規定：“與架空線路相連接的長度超過50 m的電纜，應在其兩端裝設閥式避雷器或保護間隙”。因此，除架空與電纜接通處安裝一組氧化鋅避雷器外，推薦變電站進行GIS設計時亦考慮避雷器。

3 電氣連接優化方案

3.1 電接觸

電流從一個導體傳向另一個導體，導體間的接觸處稱為電接觸。按結構形式不同，電接觸分為固定電接觸、滑動和滾動電接觸和可分合電接觸三種。按接觸面積大小不同，電接觸又可分為點接觸、線接觸和面接觸三種。本文研究的電纜與架空連接處的電接觸均屬固定電接觸，且為面接觸。

3.2 接觸電阻

電接觸處存在的附加電阻被稱為接觸電阻。

任何用肉眼看來磨得非常光滑的金屬表面，實際上都是粗糙不平的，當兩金屬表面互相接觸時，只有少數凸出的點發生真正的接觸，其中僅僅一小部分金屬接觸或準金屬接觸的斑點才能導電。當電流通過這些很小的導電斑點時，電流線必然會發生收縮現象（如圖1所示）。

電流線收縮，使電流路徑增長，有效導電面積減小，所以電阻值相應增大。由電流線收縮而形成的附加電阻被稱為收縮電阻。

如果實際接觸面之間的薄膜能導電，則當電流通過薄膜時的另一附加電阻，被稱為膜電阻。

接觸電阻理論計算公式為：

m——接觸面變形有關的系數，面接觸m=1；

F——接觸力，N。

3.3 電氣連接優化措施

在本工程連接處元件材料確定的情況下，降低接觸電阻有以下途徑：①增大導電斑點數量和平均半徑。可通過增大接觸面積和界面壓力達到。②增加導電膜，減少絕緣膜，減小隧道電阻率。可通過選擇合適的鍍層實現。③對于整個電纜與架空的連接而言，還應減少載流通道的電接觸次數。

根據上述途徑，本文采取了以下電氣連接優化措施：①采用新型戶外終端連接金具，將傳統的銅鋁過渡設備線夾與電纜終端出線端子單面連接改為雙面連接，增大接觸面積，并采用4孔螺栓，提高電接觸界面壓力。②合理選擇鍍層，可采用搪錫或鍍銀。銀不易氧化（但大氣中有臭氧存在時氧化成Ag2O，Ag2O易于清除，且在200 ℃時即分解），不易形成絕緣膜，可有效降低接觸電阻。③采用預絞式耐張線夾，去除普通液壓線夾將導線和引流線連接的3次電接觸（導線與壓接管、壓接管與引流板、引流板和引流線），將傳統引接方法的5次電接觸減少為2次（導線與銅鋁過渡線夾、線夾與終端頭出線桿），減少60%的電接觸次數，提高了可靠性。

4 提高連接設計施工便宜性的措施

傳統普通液壓耐張線夾連接方式工藝復雜，壓接設備笨重，壓接工作需要培訓合格的熟練壓接工操作，壓接質量容易受人為因素影響。此外，此方式施工時間長，對已有線路進行改接、改造時，增加了停電時間。

本工程推薦采用預絞絲耐張金具。預絞式金具具有安裝簡便、快捷，徒手安裝不需要安裝工具，重量輕、攜帶運輸方便的特點，從而提高了金具的安裝速度，減低工人的勞動強度，提高勞動效率。一般情況下，熟練工人安裝一個預絞式金具只需幾分鐘。由于是徒手安裝，目測就可檢查安裝質量，杜絕了因安裝工人使用工具而造成的安裝不一致的情況。

5 結束語

在電纜與架空連接處安裝避雷器，限制雷電波幅值。采用護層電壓限制器，限制電纜護層過電壓。戶外電纜終端頭處的銅鋁過渡連接金具由單面連接改為雙面連接，增大接觸面積，同時采用4孔螺栓連接，增大電接觸界面壓力，從而減小接觸電阻，提高連接電氣性能。電接觸面采用搪錫或鍍銀工藝，減少界面絕緣膜，進一步減小接觸電阻，提高連接電氣性能。采用預絞絲耐張線夾，減少了60%的電纜與架空線路連接的電接觸次數，提高可靠性和電氣性能；同時，安裝簡便，質量易控，施工周期短，縮短了停電時間。

參考文獻

[1]江日洪.交聯聚乙烯電力電纜線路[M].第二版.北京：中國電力出版社，2009.

〔編輯：李玨〕

摘 要：對電纜與架空線路連接的薄弱環節進行了分析，提出了限制雷電侵入波值和限制護層過電壓的措施；改進設計引流導線與電纜終端頭的連接金具，合理選擇鍍層，可以有效降低接觸電阻，提高電纜與架空連接的電氣性能；使用預絞絲耐張金具，可以比傳統方案減少60%的電接觸次數，同時施工簡便，用于技改工程中，可縮短停電時間。

關鍵詞：線路；電纜；架空；連接；接觸電阻

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0005-02

隨著城市建設的發展，一方面，城市中心的負荷需求不斷增加，這就需要新建更多的變電站和輸電線路，才能滿足負荷要求；另一方面，土地資源越來越緊張，當無架空廊道時，不得不采用電纜線路送電。為了節省工程投資，往往在架空走廊可行路段采用架空方式。如此，電纜與架空線路連接的情況十分普遍，其連接點也是整個線路的薄弱環節。電纜與架空線路連接的可靠性和合理性直接關系到整條線路長期運行的安全性，因此，對其進行優化設計和研究具有重要的現實意義。

1 概述

以某110 kV架空和電纜混合輸電線路工程為例，架空線路長1.7 km，電纜線路長4.8 km。導線采用中強度全鋁合金絞線JLHA3-340，電纜采用銅單芯交聯聚乙烯絕緣皺紋鋁護套聚氯乙烯外護套電力電纜YJLW02-64/110-1×630。

傳統電纜與架空線路連接方式為：通過液壓耐張線夾及其引流板，將導線與引流線接通，再采用普通銅鋁過渡線夾，將引流線的另一端與電纜終端頭接通，從而形成導線與電纜的電氣連接。

為了提高電纜與架空線路連接的可靠性、便宜性，本文從以下幾個方面進行研究和優化設計：①防止雷擊架空線路形成的雷電侵入波危害電纜和站內設備的措施；②減少電氣連接點，降低接觸電阻，增強電氣連接的可靠性；③提高施工便宜性，縮短施工停電時間。

2 雷電波侵入的特性和防護

2.1 沖擊特性長度

電纜線路的一端與架空線相連。當雷電沖擊波在電纜線路中傳播時，沿線各點電壓并不相等。最高電壓總是發生在電纜

末端，最高電壓的值與電纜長度有關。根據行波過程分析，如果電纜長度大于波尾長度，則電纜和變壓器承受的過電壓將不會超過架空線上入射波的幾分之一或電纜入射波的2倍。

當電纜長度l等于某一長度l0時，電纜中受到最大的沖擊電壓等于架空線上的入射波幅值。這個長度l0被稱為電纜線路的沖擊特性長度。

2.2 防護措施

本工程電纜線路長度遠大于沖擊特性長度，電纜的沖擊絕緣水平能滿足系統絕緣配合要求。為限制入侵的雷電波幅值，需在架空與電纜接通處安裝一組氧化鋅避雷器。護層過電壓采用護層電壓限制器加以保護。另外，根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》（DL/T620—1997）中規定：“與架空線路相連接的長度超過50 m的電纜，應在其兩端裝設閥式避雷器或保護間隙”。因此，除架空與電纜接通處安裝一組氧化鋅避雷器外，推薦變電站進行GIS設計時亦考慮避雷器。

3 電氣連接優化方案

3.1 電接觸

電流從一個導體傳向另一個導體，導體間的接觸處稱為電接觸。按結構形式不同，電接觸分為固定電接觸、滑動和滾動電接觸和可分合電接觸三種。按接觸面積大小不同，電接觸又可分為點接觸、線接觸和面接觸三種。本文研究的電纜與架空連接處的電接觸均屬固定電接觸，且為面接觸。

3.2 接觸電阻

電接觸處存在的附加電阻被稱為接觸電阻。

任何用肉眼看來磨得非常光滑的金屬表面，實際上都是粗糙不平的，當兩金屬表面互相接觸時，只有少數凸出的點發生真正的接觸，其中僅僅一小部分金屬接觸或準金屬接觸的斑點才能導電。當電流通過這些很小的導電斑點時，電流線必然會發生收縮現象（如圖1所示）。

電流線收縮，使電流路徑增長，有效導電面積減小，所以電阻值相應增大。由電流線收縮而形成的附加電阻被稱為收縮電阻。

如果實際接觸面之間的薄膜能導電，則當電流通過薄膜時的另一附加電阻，被稱為膜電阻。

接觸電阻理論計算公式為：

m——接觸面變形有關的系數，面接觸m=1；

F——接觸力，N。

3.3 電氣連接優化措施

在本工程連接處元件材料確定的情況下，降低接觸電阻有以下途徑：①增大導電斑點數量和平均半徑。可通過增大接觸面積和界面壓力達到。②增加導電膜，減少絕緣膜，減小隧道電阻率。可通過選擇合適的鍍層實現。③對于整個電纜與架空的連接而言，還應減少載流通道的電接觸次數。

根據上述途徑，本文采取了以下電氣連接優化措施：①采用新型戶外終端連接金具，將傳統的銅鋁過渡設備線夾與電纜終端出線端子單面連接改為雙面連接，增大接觸面積，并采用4孔螺栓，提高電接觸界面壓力。②合理選擇鍍層，可采用搪錫或鍍銀。銀不易氧化（但大氣中有臭氧存在時氧化成Ag2O，Ag2O易于清除，且在200 ℃時即分解），不易形成絕緣膜，可有效降低接觸電阻。③采用預絞式耐張線夾，去除普通液壓線夾將導線和引流線連接的3次電接觸（導線與壓接管、壓接管與引流板、引流板和引流線），將傳統引接方法的5次電接觸減少為2次（導線與銅鋁過渡線夾、線夾與終端頭出線桿），減少60%的電接觸次數，提高了可靠性。

4 提高連接設計施工便宜性的措施

傳統普通液壓耐張線夾連接方式工藝復雜，壓接設備笨重，壓接工作需要培訓合格的熟練壓接工操作，壓接質量容易受人為因素影響。此外，此方式施工時間長，對已有線路進行改接、改造時，增加了停電時間。

本工程推薦采用預絞絲耐張金具。預絞式金具具有安裝簡便、快捷，徒手安裝不需要安裝工具，重量輕、攜帶運輸方便的特點，從而提高了金具的安裝速度，減低工人的勞動強度，提高勞動效率。一般情況下，熟練工人安裝一個預絞式金具只需幾分鐘。由于是徒手安裝，目測就可檢查安裝質量，杜絕了因安裝工人使用工具而造成的安裝不一致的情況。

5 結束語

在電纜與架空連接處安裝避雷器，限制雷電波幅值。采用護層電壓限制器，限制電纜護層過電壓。戶外電纜終端頭處的銅鋁過渡連接金具由單面連接改為雙面連接，增大接觸面積，同時采用4孔螺栓連接，增大電接觸界面壓力，從而減小接觸電阻，提高連接電氣性能。電接觸面采用搪錫或鍍銀工藝，減少界面絕緣膜，進一步減小接觸電阻，提高連接電氣性能。采用預絞絲耐張線夾，減少了60%的電纜與架空線路連接的電接觸次數，提高可靠性和電氣性能；同時，安裝簡便，質量易控，施工周期短，縮短了停電時間。

參考文獻

[1]江日洪.交聯聚乙烯電力電纜線路[M].第二版.北京：中國電力出版社，2009.

〔編輯：李玨〕

摘 要：對電纜與架空線路連接的薄弱環節進行了分析，提出了限制雷電侵入波值和限制護層過電壓的措施；改進設計引流導線與電纜終端頭的連接金具，合理選擇鍍層，可以有效降低接觸電阻，提高電纜與架空連接的電氣性能；使用預絞絲耐張金具，可以比傳統方案減少60%的電接觸次數，同時施工簡便，用于技改工程中，可縮短停電時間。

關鍵詞：線路；電纜；架空；連接；接觸電阻

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0005-02

隨著城市建設的發展，一方面，城市中心的負荷需求不斷增加，這就需要新建更多的變電站和輸電線路，才能滿足負荷要求；另一方面，土地資源越來越緊張，當無架空廊道時，不得不采用電纜線路送電。為了節省工程投資，往往在架空走廊可行路段采用架空方式。如此，電纜與架空線路連接的情況十分普遍，其連接點也是整個線路的薄弱環節。電纜與架空線路連接的可靠性和合理性直接關系到整條線路長期運行的安全性，因此，對其進行優化設計和研究具有重要的現實意義。

1 概述

以某110 kV架空和電纜混合輸電線路工程為例，架空線路長1.7 km，電纜線路長4.8 km。導線采用中強度全鋁合金絞線JLHA3-340，電纜采用銅單芯交聯聚乙烯絕緣皺紋鋁護套聚氯乙烯外護套電力電纜YJLW02-64/110-1×630。

傳統電纜與架空線路連接方式為：通過液壓耐張線夾及其引流板，將導線與引流線接通，再采用普通銅鋁過渡線夾，將引流線的另一端與電纜終端頭接通，從而形成導線與電纜的電氣連接。

為了提高電纜與架空線路連接的可靠性、便宜性，本文從以下幾個方面進行研究和優化設計：①防止雷擊架空線路形成的雷電侵入波危害電纜和站內設備的措施；②減少電氣連接點，降低接觸電阻，增強電氣連接的可靠性；③提高施工便宜性，縮短施工停電時間。

2 雷電波侵入的特性和防護

2.1 沖擊特性長度

電纜線路的一端與架空線相連。當雷電沖擊波在電纜線路中傳播時，沿線各點電壓并不相等。最高電壓總是發生在電纜

末端，最高電壓的值與電纜長度有關。根據行波過程分析，如果電纜長度大于波尾長度，則電纜和變壓器承受的過電壓將不會超過架空線上入射波的幾分之一或電纜入射波的2倍。

當電纜長度l等于某一長度l0時，電纜中受到最大的沖擊電壓等于架空線上的入射波幅值。這個長度l0被稱為電纜線路的沖擊特性長度。

2.2 防護措施

本工程電纜線路長度遠大于沖擊特性長度，電纜的沖擊絕緣水平能滿足系統絕緣配合要求。為限制入侵的雷電波幅值，需在架空與電纜接通處安裝一組氧化鋅避雷器。護層過電壓采用護層電壓限制器加以保護。另外，根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》（DL/T620—1997）中規定：“與架空線路相連接的長度超過50 m的電纜，應在其兩端裝設閥式避雷器或保護間隙”。因此，除架空與電纜接通處安裝一組氧化鋅避雷器外，推薦變電站進行GIS設計時亦考慮避雷器。

3 電氣連接優化方案

3.1 電接觸

電流從一個導體傳向另一個導體，導體間的接觸處稱為電接觸。按結構形式不同，電接觸分為固定電接觸、滑動和滾動電接觸和可分合電接觸三種。按接觸面積大小不同，電接觸又可分為點接觸、線接觸和面接觸三種。本文研究的電纜與架空連接處的電接觸均屬固定電接觸，且為面接觸。

3.2 接觸電阻

電接觸處存在的附加電阻被稱為接觸電阻。

任何用肉眼看來磨得非常光滑的金屬表面，實際上都是粗糙不平的，當兩金屬表面互相接觸時，只有少數凸出的點發生真正的接觸，其中僅僅一小部分金屬接觸或準金屬接觸的斑點才能導電。當電流通過這些很小的導電斑點時，電流線必然會發生收縮現象（如圖1所示）。

電流線收縮，使電流路徑增長，有效導電面積減小，所以電阻值相應增大。由電流線收縮而形成的附加電阻被稱為收縮電阻。

如果實際接觸面之間的薄膜能導電，則當電流通過薄膜時的另一附加電阻，被稱為膜電阻。

接觸電阻理論計算公式為：

m——接觸面變形有關的系數，面接觸m=1；

F——接觸力，N。

3.3 電氣連接優化措施

在本工程連接處元件材料確定的情況下，降低接觸電阻有以下途徑：①增大導電斑點數量和平均半徑。可通過增大接觸面積和界面壓力達到。②增加導電膜，減少絕緣膜，減小隧道電阻率。可通過選擇合適的鍍層實現。③對于整個電纜與架空的連接而言，還應減少載流通道的電接觸次數。

根據上述途徑，本文采取了以下電氣連接優化措施：①采用新型戶外終端連接金具，將傳統的銅鋁過渡設備線夾與電纜終端出線端子單面連接改為雙面連接，增大接觸面積，并采用4孔螺栓，提高電接觸界面壓力。②合理選擇鍍層，可采用搪錫或鍍銀。銀不易氧化（但大氣中有臭氧存在時氧化成Ag2O，Ag2O易于清除，且在200 ℃時即分解），不易形成絕緣膜，可有效降低接觸電阻。③采用預絞式耐張線夾，去除普通液壓線夾將導線和引流線連接的3次電接觸（導線與壓接管、壓接管與引流板、引流板和引流線），將傳統引接方法的5次電接觸減少為2次（導線與銅鋁過渡線夾、線夾與終端頭出線桿），減少60%的電接觸次數，提高了可靠性。

4 提高連接設計施工便宜性的措施

傳統普通液壓耐張線夾連接方式工藝復雜，壓接設備笨重，壓接工作需要培訓合格的熟練壓接工操作，壓接質量容易受人為因素影響。此外，此方式施工時間長，對已有線路進行改接、改造時，增加了停電時間。

本工程推薦采用預絞絲耐張金具。預絞式金具具有安裝簡便、快捷，徒手安裝不需要安裝工具，重量輕、攜帶運輸方便的特點，從而提高了金具的安裝速度，減低工人的勞動強度，提高勞動效率。一般情況下，熟練工人安裝一個預絞式金具只需幾分鐘。由于是徒手安裝，目測就可檢查安裝質量，杜絕了因安裝工人使用工具而造成的安裝不一致的情況。

5 結束語

在電纜與架空連接處安裝避雷器，限制雷電波幅值。采用護層電壓限制器，限制電纜護層過電壓。戶外電纜終端頭處的銅鋁過渡連接金具由單面連接改為雙面連接，增大接觸面積，同時采用4孔螺栓連接，增大電接觸界面壓力，從而減小接觸電阻，提高連接電氣性能。電接觸面采用搪錫或鍍銀工藝，減少界面絕緣膜，進一步減小接觸電阻，提高連接電氣性能。采用預絞絲耐張線夾，減少了60%的電纜與架空線路連接的電接觸次數，提高可靠性和電氣性能；同時，安裝簡便，質量易控，施工周期短，縮短了停電時間。

參考文獻

[1]江日洪.交聯聚乙烯電力電纜線路[M].第二版.北京：中國電力出版社，2009.

〔編輯：李玨〕