高壓同軸電纜導體壓接施工技術的研究

方金

（廣東威恒輸變電工程有限公司，廣東 佛山 528000）

在高壓電力電纜中，由于XLPE高壓電纜采用的是單芯結構，電纜線芯只有單相交流電流流過，而且線芯電流一般較大，這樣在電纜的導體線芯周圍就會產生交變磁場，金屬護套處在這樣的磁場環境中，會形成很大的感應電壓。而感應電壓受輸電線路過長或受電纜鋪設的方式、供電線路中回路個數等因素影響，若電纜金屬護套感應電壓過大、金屬護套流過的電流過大，勢必會造成金屬護套發熱，嚴重會使電纜絕緣的擊穿，降低電纜的安全性及使用壽命。利用高壓電纜的金屬護套接地系統，能使產生的高磁場強屏蔽在金屬護套以內，以解決感應電壓的影響。而高壓同軸電纜與金屬護套的連接工藝質量就直接影響了接地系統可靠性與電纜長期運行的安全性。需要加強對同軸電纜導線壓接技術的探究，充分發揮同軸電纜及導體壓接技術的作用和價值。

1 高壓同軸電纜金屬定義、應用

1.1 高壓同軸電纜定義

高壓同軸電纜又稱同軸接地電纜。主要由內導體、絕緣層、外導體以及外護套4大主要部分組成。每一組成部分對同軸電纜的性能都有一定影響，絕緣層由交聯聚乙烯制成，耐高溫；外導體包括內外相鄰的第一層導體和第二層導體，屬于雙銅芯電纜，外銅芯線起屏蔽作用，內銅線傳導電流。外護套由阻燃交聯聚乙烯制成，阻燃防爆，具有良好的化學穩定性、疏水性和高封性。其結構如圖1所示。

圖1 同軸電纜結構圖

1.2 高壓同軸電纜應用規模

高壓同軸電纜的電壓等級一般為10kV，截面從150～1300mm2，運用于110～500kV高壓電纜中，與高壓電纜金屬護套、接地箱體二者對接形成接地系統，起到消除感應電壓作用。其次，高壓同軸電纜在具有抗瞬變的同時又兼備低阻抗特性，能有效的針對雷電或浪涌電壓釋放到地面，由此可見同軸電纜在高壓電纜金屬護套接地中的適合、穩定、可靠性。而對于不同的施工環境與設計要求，高壓同軸電纜的規格型號選材，詳細用途見表1，需要有針對性的對其現場施工特點、機械強度、經濟性等進行分析確定選材，保證原材料符合基本的施工需求，確保性能質量，保障接地系統的穩定運行。

表1 高壓同軸電纜型號規格選用表

2 同軸電纜導線壓接施工技術原理

2.1 高壓同軸電纜壓接原理

在高壓同軸電纜導線壓接技術過程中，通常使用與銅線芯截面規格相符的壓模進行圍壓，使銅線芯與連接管之間產生壓力，相互擠壓排除間隙，使得每根線芯之間與連接管內壁產生塑性，分子之間相互滲透，變形融為一體，形成合金層，從而實現穩定連接，達到電氣連接目的?，F液壓壓接技術是電氣導線連接工藝中應用最廣的一種，有效解決傳統導線連接接觸面小以及連接不穩定的問題，保證電流輸送的可靠性、持續性，如圖2所示。

圖2 高壓同軸電纜壓接原理圖

2.2 高壓同軸電纜線芯導體處理工藝

壓接前，同軸電纜線芯導體處理步驟程序：

（1）先測量接地箱體與電纜金屬護套端尺寸，確定同軸電纜剝除尺寸。

（2）進行剝線處理分離出外線芯導體。以設計圖紙或施工現場要求為準，確定內外線芯導體接地方位、朝向。

（3）通過手工對外線芯多次調整、理順、整理。

（4）確定最終內外線芯壓接尺寸，切除多余導體，與金屬護套和接地箱體2端對口，進行壓接。高壓同軸電纜處理流程工藝如圖3所示。

圖3 高壓同軸電纜工藝流程

3 影響同軸電纜導體壓接質量的因素與關鍵工序

3.1 影響導體連接的關鍵工序

在外線芯導體的整理工藝和管線的對口連接是整個接地工藝中的關鍵工序。由于銅的屈服強度大，導致分離首層外線芯導體變形率達到100%，若外線芯散股變形處理不當，使線芯導體無法達到連接管內適中間隙位，對下道工序產生嚴重影響：壓接后導線連接管松動、中空無導線、連接線管開裂、內部壓接無法融合、接地箱體芯線對口散絲等一系列惡劣連鎖反應，將直接影響接觸電阻和抗拉強度、易產生尖角發生電場尖端效應，降低系統性能、安全、壽命、可靠性等。經現場多次壓接解剖試驗發現，外線芯導體塑形整理不當必然會存在外緊內松、管內中空等現象，如圖4線芯未塑形進行壓接所產生多種的缺陷。

圖4 高壓同軸電纜線芯散股壓接截面圖

3.2 影響壓接質量的直接要素

在導體與連接管壓接時，若壓接工藝、工器具、技術水平等關鍵要素存在缺陷，會使壓接過后的電氣性能、機械強度、抗拉強度等質量特性不滿足國家或行業施工質量標準。

電氣性能，連接管內徑與導體外徑的直徑有一個差被稱為“配合公差”，也稱間隙。那么當線芯截面尺寸與連接管大小無法相符、壓膜工件超標準范圍進行壓接時，導致“公差”過大，將會影響接觸電阻，產生不良后果。而“公差”過大，將導致多出尖角，電場尖端效應，后期運行將破壞接地系統可靠性。

機械強度，壓接的面積與連接管內所有間隙之和的比值稱為“壓縮比”。一般銅芯電纜一般取1.4∶1.8為宜，以連接管外徑為基準。壓去的面積與連接管截面積的比值叫“視在壓縮比”，即：連接管內部間隙和壓緊前后的變化。所以我們不以表面壓坑深度、面積寬度，來體現壓接質量。而壓縮比則可以反映壓緊程度，它也直接影響壓接質量。

抗拉強度素，高壓同軸電纜的長度、截面、生產廠家、運行環境的不同，使接地端箱體大小、空間、連接方式參差不齊，增加了施工技術難度，導致同軸電纜與接地箱接連出現斷絲、漏絲等現象，對導電性能有著一定的影響。

導體壓接、導體固定，不符合質量標準且有明顯偏差時，會產生壓接點過熱。伴隨著使用時間的延遲和負荷的增加，使電纜溫度快速上升，并產生熱積累效應，在絕緣層與導體之間形成一個惡性循環，最后導致熱擊穿，造成事故。

4 高壓同軸電纜導線壓接施工技術的應用策略

4.1 同軸電纜外線芯導體整理塑形工藝

在同軸電纜進行剝離外護套時，確定使用工具，限制使用冷剝，避免外導線線芯的破損。分離出外線芯導體后，可用手將裸露的外線芯按連接方向進行捻頭處理，再對其松散、散股線芯進行鎖緊塑形整理。切除多余導體、剝除絕緣層后，絕緣層切割面應平整、無毛邊，切割后的截面應與導線軸線保證垂直，切割后的外線芯出現散絲現象，可用專用裝置將裸露的線芯進行鎖緊按原來方向進行捻頭處理，避免股線出現松散的情況。在與連接管對口之前，要檢查接線管內部和管口是否變形、邊緣是否有毛刺、鍍層不應脫落等現象。在進行線芯與接線管對口連接時，接線管應以旋轉的形式并與導線線芯絞合的方向保持一致，同時外線芯處于鎖緊狀態，避免線芯散絲、少股、扭斷、無穿入等現象。在壓接實驗中發現，壓接前，如未進行導體線芯鎖緊塑形整理直接進行壓接，會產生未融合、變形等現象，而采用鎖緊塑形工藝的外線芯導體壓接后的融合度、連接管內間隙、連接管與導線線芯之間的電壓降，均符合技術要求規定如圖5（b)所示。

圖5

4.2 規范壓接工藝、提高壓接質量

（1）同軸電纜線芯與導體壓接后其質量必須可靠。而有效的工藝壓接方法是保證施工質量的關鍵。在進貨、保管、使用中要嚴格區分2種不同型號的連接管和接線端子的大小截面，保證公配合符合要求，并選擇符合標準要求的連接管和接線端子，35kV及以上的電纜連接管應采用2端有梯度的連接管材，以減少電場集中的問題。（2）同軸電纜壓接施工技術的主要關鍵點是確定壓接的質量。而其壓接后質量主要由壓接工具來保證。一要確保壓模與導線、連接管三者型號相匹配，避免壓模過大，連接松動，壓模過小管線變形；二是壓接時導線、連接管的受力大小壓痕的深淺均勻，壓接成模具內腔形狀并使單位面積上材料受力大于材料本身的屈服極限，滿足標準數值要求。其計算公式為：壓接力＝系數×模具受力方向的投影面積×材料的抗拉強度。（3）根據《XLPE電力電纜附件技術條件標準》可知壓點的數量能保證良好的電氣性能和機械強度，通常壓2點。而壓接第3點時，溫度會短時間內急劇上升，所以壓接點數量是非常重要的。在確認了同軸電纜導線的壓接點數后，在連接導體無斷線或者是缺股的情況后，2人同時進行操作固定、防止位移，連接管與導體水平重合，確定連接管朝向方位。先壓連接管端部，再壓中間。在距連接管端部 6mm處壓接第一點，達到壓模合口后，要求等待5s以上，再泄壓松模，以保證金屬蠕變形態最小，再距第一壓接點10mm處進行第二點壓接。防止2點相交導致松動、出現松股現象。特別需要注意的是：不能隨意補壓點，導致連接管變形開裂。壓接后，要認真檢查處理連接管和接線端子的尖角，使其平滑無凸刺，保障其壓接質量。

5 結語

通過以上對高壓同軸電纜導線施工技術的原理、關鍵工序的分析總結，發現外導體線芯工藝技術所存在的缺陷，并提出了高壓同軸電纜導體壓接技術規范和一種采用“同軸電纜外線芯導體鎖緊塑形”連接導線的新工藝。在規范中導體壓接技術規范中的每一個注意事項、施工方式、流程和程序，都會嚴重影響到壓接的質量，關系到電網的安全性和穩定性。而“同軸電纜外線芯導體鎖緊塑形”連接導線的新工藝，能有效改善工藝流程與壓接質量。

從技術工藝對比“同軸電纜外線芯導體鎖緊塑形”連接導線的新工藝簡化了前工藝中反復綁扎、繁雜工器具固定的局面，同時優化了接地箱體有限空間施工步驟，給施工人員提供了良好的方式方法。從壓接質量對比，通過鎖緊塑形壓接后的導體質量有著顯著提升，無論是從電氣性能、機械強度、抗拉強度等方面都有著非常大的優勢，使其在接地系統中更具穩定性，保證了接地系統安全性。從人員安全對比，據現場施工人員對試用效果的反映，該種連接方法不僅減少了施工人員手部與金屬導體接觸時所帶來的意外傷害，還提升了現場的工作效率及導線對接進口率，是一種簡便易行的優質工藝。