（中国南方电网超高压输电公司 广州局广州 510663）
摘要：文章综述了高压电缆的结构、高压电缆附件的基本技术要求以及高压电缆头制作的质量要求，分析了常见高压电缆故障的原因，并在此基础上提出了一种将半导体涂覆应用在高压电缆头制作上，该制作方法旨在改善高压电缆接头处场强分布，提高主绝缘层的绝缘性能和使用寿命，具有针对性强、操作简便、性能可靠的特点，易于被现场操作技术人员掌握，从而有效地提高操作人员的制作效率和电缆头制作的质量。
关键词：高压电缆头；半导体涂覆；制作流程
0 引言
随着电力系统建设规模的不断扩大，高压电缆的应用越来越广泛，在其铺设过程中为了进行电力电缆的连接,都需要制作电缆头。与高压电缆本体相比，在高压电缆的整个运行寿命中电缆接头是薄弱的环节，由电缆接头导致的电缆故障占到了电缆故障的主要部分。并且由于其位置的特殊性，故障查找处理比较困难，容易造成较大的经济损失。因此，要使中间头和终端头达到质量最优的控制效果，高压电缆头的制作方法受到越来越多人的重视。
1高压电缆的结构
高压电缆产品名目繁多，如油浸纸绝缘电缆、XLPE 绝缘电缆、油浸纸绝缘分相铅包型电缆等多种。但目前使用最多的是交联聚乙烯绝缘电力电缆[1]。电力电缆结构通常情况下大致可以分成三部分，即导体（芯线），绝缘屏蔽层和保护层如图1所示。导体也就是电缆线芯，采用多股圆铜线线或铝线紧压绞合而成，其外形可分为紧压型与非紧压型。在制造时，一般都以紧压型为主，其性能比非紧压型导体优越[2]。由于表面光滑，可以避免引起电场集中，防止挤塑内半导屏蔽层的半导电材料进入导体，降低了水分沿纵向进入导体内部的可能性。绝缘屏蔽层包括：内外屏蔽层、铜屏蔽层及主绝缘。保护层包括：内衬层、钢铠、外护套。保护层是保护绝缘和整个电缆正常可靠工作的重要保障，针对各种环境的使用条件，设计有相应的保护层结构。
图1 电缆结构图
2高压电缆中间头和终端头制作的质量要求
电缆终端头与中间头统称为电缆附件，其中电缆终端头是将电缆与其他电气设备连接的部件，电缆中间头是将两根电缆连接起来的部件。电缆附件应该与电缆本体一样能长期安全运行，并且具有与电缆相同的使用寿命。性能优异的电缆附件应具有以下性能：
(1) 联接电阻小并且联接稳定，能经受起故障电流的冲击；长期运行后其接触电阻不能够大于电缆线芯本体同长度电阻的1.2倍。
(2) 具有一定的机械强度、抗振动、耐腐蚀性能；另外还应具备体积小、成本低、便于现场安装。
(3) 电缆附件的绝缘性能不能低于电缆本体，所用绝缘材料的介质损耗要低，在结构上能够应对电缆附件中电场的突变，应有有改变电场分布的措施。
3 高压电缆附件基本技术要求
电缆附件作用是保护绝缘和整个电缆正常可靠工作，针对各种具体环境使用条件，主要是机械保护、防水、防火、防腐蚀、防生物等，设计相应的护层结构，可以根据需要进行各种组合[2]。
4半导体涂覆应用于电缆头制作
通过对国内近十年电缆本体、附件故障的统计表明，电缆接头质量故障率占了63%[3,4]，高压电缆接头处的故障，其中有两类诱发因素较为常见，一类是电缆屏蔽层端口处的击穿，破坏了主绝缘的性能；另一类是接地连接及芯线连接时不可靠带来接触电阻大，出现电流冲击后局部过热，降低了绝缘性能甚至破坏主绝缘的绝缘性能。现有技术中采用的提高电缆头性能的制作方法有：
(1) 采用几何形状法结合应力管应用减少接线端部的解决电应力集中问题，其中对应力管包括热缩式应力套管、预制附件套管、冷缩式应力套管；
(2) 采用专用设备提高压件的压接应力，如改善压接孔结构、利用新型紧固件等；
(3) 采用新材料，利用材料配方高介电常数材料主动缓解电场应力集中。
然而由于现场操作时个人对内护绝缘层几何尺寸处理的理解不一、接头处允许的附件尺寸不同，上述采用(1)、(2)措施所能达到的效果不可控，也达不到统一的标准。本文针对以上问题，提出了一种操作简便、性能可靠的应用半导体涂覆的高压电缆头制作方法。
4.1 半导体涂覆电缆头制作流程
在对高压电缆头的结构与性能以及电缆头制作时质量要求了解后，现给出应用半导体涂覆的高压电缆头制作流程如下：
(1) 制作环境：避开雨雾及大风天气，确保工作环境在2℃及以上、相对湿度低于70%、粉尘质量浓度小于20CPM；
(2) 电缆附件的检查：检查出厂日期及包装密闭性后，对所有电缆附件预先试装，确认规格与待加工电缆一致，且部件齐全；
(3) 剥除外护层及铠甲：按尺寸要求剥除外护层及铠甲，其中剥除铠甲需顺铠甲抱紧方 向，并处理锯断处的铠甲毛刺；
(4) 内护绝缘层处理：将电缆断面的内护绝缘层端部削成锥形，此锥形为反应力锥，同时进行抛光处理和表面清洁；然后采用硅脂润滑锥形界面，同时填充界面的气隙；
(5) 芯线处理：将芯线断面裁切整齐，侧面用不掉毛的细布或纸清洁表面，然后涂抹导电膏，再预先套好一件冷缩式内绝缘护套管、两件应力管后用铜接管压接芯线、两件热缩式外绝缘护套管，同时用砂布对锥面进行抛光处理并清洁表面；最后对裸露的芯线、铜接管和内护绝缘层锥形面涂覆半导体材料；
(6) 应力管安装：在剥除半导体屏蔽层处清理加工面残留物后涂抹硅脂，然后安装应力管，其中安装应力管与铜屏蔽层的接触长度为20mm—25mm。
(7) 电缆接地处理：对铜屏蔽层和铠甲层去除表面氧化物后，分别焊接接地线，焊接前后均需对电缆绝缘值进行测量，保证绝缘值高于或达到要求值，同时铜屏蔽层和铠甲层之间保证良好绝缘；
(8) 缩紧护套管：对上述做好的接头，表面涂抹硅脂，将两件热缩式外绝缘护套管中间交叉重叠放在接头中间位置，然后从中间开始分别向两侧加热收缩外绝缘护套管，挤出空气并保证加热均匀；最后对接头制作区进一步做好防潮处理。
4.2 半导体涂覆电缆头制作注意事项
在导体表面涂覆一层半导电材料，可以形成一道内屏蔽层，该屏蔽层与导体等电位并与绝缘层良好接触，从而避免在导体与绝缘层之间发生局部放电。以下为半导体涂覆一些注意事项：
(1) 内护绝缘层处理时，用砂布对锥面进行抛光处理；用不掉毛浸有清洁剂的细布或纸清洁内护绝缘表面，且清洁方向为从绝缘端部向半导体单方向操作。
(2) 芯线处理时，涂覆的半导体材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA为聚合物基体、炭黑CB为主要导电填料、有机过氧化物为交联剂组成的复合材料。
(3) 缩紧护套管时，两件热缩式外绝缘护套管中间交叉重叠位置不少于110mm。
(4) 缩紧护套管时，对接头制作区的防潮处理，采用自粘密封带螺旋形缠绕。
(5) 芯线处理时，涂覆半导体材料，整个涂覆外表面形成整齐圆柱形。
5总结
本文综述了高压电缆的结构与性能、高压电缆附件技术要求以及电缆终端头和中间头的质量要求，在此基础上针对常见电缆头故障提出了一种新的高压电缆头中间芯线的制作方法。该方法具有针对性强、操作简便、性能可靠等特点，易于被现场操作技术人员掌握，从而可有效地提高电缆头制作的质量和操作人员的制作效率。该方法选用新型半导体屏蔽材料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA为聚合物基体等组成的复合材料，且对半导体涂覆范围、结构尺寸和外径面需要达到的技术指标进行了明确的设定，可有效缓解由于电缆本体屏蔽层剥离带来的断口处电场强集中的问题，提高了主绝缘层的绝缘性能和使用寿命。内护绝缘层处理、芯线处理时，增加了清洁方向的规定，可减小加工碎屑的残余，有效降低后期由于同一导电介质层存在杂质而带来的安全隐患。芯线处理时，增加了清洁要求和加涂导电膏的要求，可以增加芯线和铜接管的有效解除面积，降低接触电阻，减少由此引起的局部发热对主绝缘的破坏。
参考文献
[1]张全德. 高压电缆中间头和终端头的制作工艺浅析[J]. 科技创新论坛，2015,04:268-269.
[2]宋荣梅 .高压电缆接头结构分析及应用探讨[J]. 科技与生活，2012,06:101.
论文作者:陆锐
论文发表刊物:《电力设备》2016年第4期
论文发表时间:2016/6/2
标签：电缆论文; 高压论文; 护套论文; 应力论文; 屏蔽论文; 性能论文; 半导体论文; 《电力设备》2016年第4期论文;