CN106299732B - 一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置及其安装方法 - Google Patents

一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置及其安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置及其安装方法，属于电力系统设计、安装和检修技术领域。包括两个铜铝过渡设备线夹，铜铝过渡设备线夹包括压接管以及设于压接管下方的铜铝过渡板，铜铝过渡板包括铝制基板及紧贴铜质接线端子的铜面层，其中一个铜铝过渡设备线夹的铜铝过渡板上设有铜翼板，另一个铜铝过渡设备线夹的铜铝过渡板上设有与铜质接线端子的另一侧壁相贴合的铜翼板，两个铜铝过渡设备线夹与铜质接线端子通过紧固件紧固为一体，铜质接线端子与两个铜铝过渡设备线夹的外部套设有分叉式热缩管。本发明结构简单有效、防止干式电缆终端的出线端子与铜铝过渡设备线夹衔接处发生氧化、发热和发黑，达到全寿命周期。

Description

一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置及其安 装方法
技术领域
本发明涉及一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置及其安装方法，属于电力系统设计、安装和检修技术领域。
背景技术
目前，110kV户外全预制干式电缆终端的伸出端子为铜质，与架空铝导线连接时，一般采用常规铜铝过渡设备线夹的连接方式，铜铝过渡设备线夹再与导线跳线连接。根据各地运行经验，经红外线测温，伸出端子与常规铜铝过渡设备线夹衔接处发热、发黑现象比较普遍，以致影响线路的正常运行。已公开文献介绍，主要是制造工艺、设计、施工环节存在问题，具体分析如下：
1、GB/T14315-2007《电力电缆导体用压接型铜、铝接线端子和连接管》对35kV及以下电力电缆压接型铜、铝接线端子做出了技术规定。至今，国家尚未出台110kV及以上电力电缆压接型铜、铝接线端子的技术规定。
2、“浅析110kV全干式户外电缆终端联板发热原因及反措[J]（电缆技术，2015.1：34-35，朱发万.深圳供电局有限公司）”总结：一是线夹安装不到位，导致接触电阻过大；二是设计不合理，柔性的干式户外电缆终端未刚性固定，随风摇摆，伸出端子与铜铝过渡设备线夹衔接处不在一个平面上，出现缝隙，使接触电阻变大而发热；三是电缆终端下方没有施工平台，伸出端子与铜铝过渡设备线夹衔接处不在一个平面上，安装难度大，以致螺栓安装不紧，出现缝隙，接触面积小，使接触电阻变大而发热。措施是：电缆终端下方设安装平台，采用瓷护套避雷器刚性固定干式户外电缆终端。
3、目前，所有的110kV户外全预制干式电缆终端的伸出端子大多为扁脚铜质，设有两个预留固定孔，与之相连的是1付常规铜铝过渡设备线夹，常规铜铝过渡设备线夹再与导线跳线衔接，而导线跳线是与导线耐张串连接的；当导线耐张串随风摆动或随导线覆冰舞动，导线跳线和常规铜铝过渡设备线夹会受到摇曳力的作用；另外，导线跳线将架空导线的微风振动频率、能量传递到铜铝过渡设备线夹和干式电缆终端的伸出端子上，天长日久，连接螺栓的螺母将会发生松动，以至于常规铜铝过渡设备线夹和干式电缆终端的伸出端子之间的接触面变小，接触电阻增大，进一步发热、氧化和发黑。
4、GB149-90《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》第2.1.8条规定，母线与母线搭接面的处理应符合下列规定：1、铜与铜，室外高温且潮湿或对母线有腐蚀性气体的室内必须搪锡，在干燥的室内可直接连接；2、铝与铝，可直接连接；3、铜与铝，在干燥的室内，铜导体应搪锡，室外或空气相对湿度接近100%的室内，应采用铜铝过渡设备线夹，铜面应搪锡；4、封闭母线螺栓固定搭接面应镀银。目前，市场上的铜铝过渡设备线夹的铜面因市场竞争，为了压低成本，大多未搪锡，这也是造成伸出端子与常规铜铝过渡设备线夹衔接处发热、发黑现象的原因之一。
5、GB50168-2006《电缆线路施工及验收规范》中电缆连接金具截面宜为线芯截面的1.2～1.5倍，则电缆截面630mm2、800mm2和1000 mm2对应的计算截面分别为756mm2、960mm2和1200mm2，接触面计算值分别为6029mm2、7406mm2和10158mm2，电缆伸出端子接触面分别为7917mm2、11310mm2和15551mm2，架空侧接触面分别为8470mm 2、9470mm 2和10010mm 2，以上计算值未考虑镀锡因素和固定孔去掉的接触面。与电缆截面630mm2、800mm2和1000 mm2相匹配的架空侧SYG-300/40A、SYG-400/35A、SYG-500/45A型铜铝过渡设备线夹铜面的接触面积分别为6615mm2（105mm×63mm）、6615mm2和6800 mm2（80mm×85mm）。明显，现有的铜铝过渡设备线夹铜面的接触面积偏小。目前，因市场竞争为了减少成本，市场上的铜铝过渡设备线夹的铜面的理论接触面不足（个别厂家设计的单侧接触面为90mm×50mm=4500mm2）或理论接触面足够但运行经验接触面不足，这也是造成伸出端子与常规铜铝过渡设备线夹衔接处发热、发黑现象的原因之一。
6、铜导电膏（或电力复合脂）以超细铜粉和其他金属原子以及各种抗氧化、抗腐蚀等添加剂组成的膏状物质，是目前处理电力铜接头的接触面比较好的填充剂，但不能太厚，否则影响导电效果，并且膏状迟早干裂，寿命5～20年；导电膏的作用，俗称“三七开”，三分导电，七份防腐蚀、抗氧化。
7、铜在弱酸性雨水中会发生化学反应：2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H20，此反应是原电池反应，阳极：Cu→Cu2++2e-，阴极：O2+4H+→2H20。铜铝过渡设备线夹在铜铝结合处存在电位差，在较大电流下易发热，而铜在发热条件下与空气中氧气发生反应，生成黑色氧化铜，这样干式电缆终端的伸出端子与铜铝过渡设备线夹之间接触面因黑色氧化铜而导致接触电阻增大，进一步发热。因此，隔绝空气中的氧气和增大接触面积是避免发热的关键。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种结构简单有效、防止干式电缆终端的出线端子与铜铝过渡设备线夹衔接处发生氧化、发热和发黑，达到全寿命周期的预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置及方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，其特征在于包括安装于铜质接线端子2两侧的两个铜铝过渡设备线夹3，铜铝过渡设备线夹3包括用于安装导线跳线的压接管10以及设于压接管10下方的铜铝过渡板11，铜铝过渡板11包括铝制基板14及紧贴铜质接线端子2的铜面层12，其中一个铜铝过渡设备线夹3的铜铝过渡板11上设有与铜质接线端子2的侧壁相贴合的铜翼板9，另一个铜铝过渡设备线夹3的铜铝过渡板11上设有与铜质接线端子2的另一侧壁相贴合的铜翼板9，两个铜铝过渡板11、两个铜翼板9紧贴铜质接线端子2的四面侧壁，大大增加接触面积，降低接触电阻的阻值，防止发热，两个铜铝过渡设备线夹3与铜质接线端子2通过紧固件4紧固为一体，铜质接线端子2与两个铜铝过渡设备线夹3的外部套设有用于隔绝空气且紧固各部件的分叉式热缩管5；
为了进一步增加接触面积，所述铜铝过渡设备线夹3的铜面层12与铜质接线端子2之间夹设有压延铜箔13；
所述压延铜箔13的厚度为18um-110um；
为了安装方便，防止两个铜铝过渡设备线夹3相互接触，所述压接管10的一侧管壁与铜铝过渡板11的铜面层12外表面在同一垂直面上；
所述两个铜铝过渡设备线夹3上分别电气连接有导线跳线Ⅰ6、导线跳线Ⅱ7，导线跳线Ⅰ6与架空铝导线电连接，导线跳线Ⅰ6通过安普线夹8与导线跳线Ⅱ7电连接；
为了能使铜面层12、铜翼板9与铜质接线端子2外表面紧密贴合，防止各部件间相互移动，所述铜翼板9位于铜铝过渡板11的一侧，且与铜铝过渡板11呈90°夹角；
所述铜翼板9与铜面层12连接为一体且二者厚度相同，铜翼板9的高度与铜质接线端子2的高度相同；
所述紧固件4采用不锈钢防松螺栓，铜质接线端子2、铜铝过渡板11、压延铜箔13上均设有用于穿过不锈钢防松螺栓的通孔15；
所述分叉式热缩管5包括垂直套管16及设于垂直套管16上方且与垂直套管16相贯通的两个垂直分支套管17。
一种预防110 kV户外全预制干式电缆终端发热的装置的安装方法，其特征在于包括以下步骤：
1、将导线跳线Ⅰ6、导线跳线Ⅱ7的一端分别压设于两个铜铝过渡设备线夹3的压接管10上；
2、将分叉式热缩管5由下而上套设于两个铜铝过渡设备线夹3外部，两个垂直分支套管17分别设于两个压接管10的外部；
3、在铜质接线端子2的两侧均垫设压延铜箔13，然后通过不锈钢防松螺栓将铜铝过渡设备线夹3的铜铝过渡板11、压延铜箔13、铜质接线端子2紧固为一体，铜铝过渡板11的铜面层12与压延铜箔13相贴合；
4、将分叉式热缩管5的垂直套管16套设于铜铝过渡板11、铜质接线端子2、不锈钢防松螺栓的外部；
5、加热分叉式热缩管5，分叉式热缩管5受热后收缩，使分叉式热缩管5的内壁紧贴各部件；
6、采用安普线夹8将导线跳线Ⅰ6、导线跳线Ⅱ7电连接。
本发明的一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置结构设计巧妙，铜质接线端子的两侧分别与两个带有铜翼板的铜铝过渡设备线夹的铜面层相接触，两个铜铝过渡设备线夹的铜翼板分别位于、紧贴铜质接线端子的两个侧面，铜质接线端子与铜铝过渡设备线夹之间垫上压延铜箔，上述部件采用不锈钢防松螺栓紧固为一体，上述结构不仅能增加接触面积，而且能避免铜质接线端子和铜铝过渡设备线夹的铜面层相对移动，连接更加牢固，最后采用分岔式热缩管封严衔接处的铜质接线端子、两个带铜翼板的铜铝过渡设备线夹和不锈钢防松螺栓。
本发明同已有技术相比可产生如下积极效果：
1、铜质接线端子2两侧分别与两个带铜翼板的铜铝过渡设备线夹的铜面层接触，成倍增加接触面积，而且两个铜翼板分别紧贴于铜质接线端子的剩余两侧，不仅能进一步增加接触面积，而且能避免铜质接线端子和铜铝过渡设备线夹的铜面层相对移动，连接更加牢固；
2、物理上分隔开的两个铜板连接在一起，不可能完全接触，表面非常光滑的铜板，在显微镜下仍能观察到5～10um的凹凸点，现实运行的铜端子因表面氧化后的接触电阻、电流过大导致发热、发黑，需细砂纸打磨掉黑色氧化铜薄膜等化合物；打磨过程中，铜端子表面更加凹凸不平，不用显微镜观察，肉眼就可以看出来，导致实际接触面积大幅减少。本发明采用的压延铜箔的物理特性好，不易裂纹，其厚度可以做到18～110um，导电性能优于导电膏，工作温度可以达到260°C，将压延铜箔置于铜质接线端子和铜铝过渡设备线夹之间，螺栓压紧，压延铜箔一是可以部分填充凹凸不平的表面，从而增大了实际接触面积，二是避免氧气侵入，延缓电缆铜端子和铜铝过渡设备线夹之间的氧化速度。铜箔厚度太薄，压紧后已碎，铜箔厚度太厚，压紧后不发生变形或变形很小，起不到填充铜板凸凹不平的缝隙，因此本发明的压延铜箔厚度在18um～110um之间；
3、采用分叉式热缩管5隔绝空气中的氧气，避免铜质接线端子2和带铜翼板9的铜铝过渡设备线夹3的铜表面被氧化，可不采用GB149-90《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》第2.1.8条关于室外必须搪锡的规定；
4、采用不锈钢防松螺栓紧固铜质接线端子2和带铜翼板9的铜铝过渡设备线夹3，不锈钢防松螺栓不生锈，不会污染铜接触面，从而不会增大接触电阻。
本发明的预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，能使110kV干式电缆终端使用寿命可以提高50%以上，电网更加安全可靠运行，本发明适合于解决发电厂、变电站中电气设备的端子发热问题，因此，具有广泛的推广价值。
附图说明
图1：本发明一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置的结构示意图；
图2：本发明铜铝过渡设备线夹的结构示意图；
图3：图2的A-A剖结构示意图；
图4：图2的B-B剖结构示意图；
图5：压延铜箔的结构示意图；
图6：分叉式热缩管的结构示意图；
图7：铜质接线端子与两个铜铝过渡设备线夹的铜面层、压延铜箔相互配合的结构示意图。
图中：1、110kV户外全预制干式电缆终端；2、铜质接线端子；3、铜铝过渡设备线夹；4、紧固件；5. 分叉式热缩管；6、导线跳线Ⅰ；7、导线跳线Ⅱ；8、安普线夹；9、铜翼板；10、压接管 ；11、铜铝过渡板；12、铜面层；13、压延铜箔；14、铝制基板；15、通孔；16、垂直套管；17、垂直分支套管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：参考图1-7。本实施例的一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，包括 110kV户外全预制干式电缆终端1、铜质接线端子2、铜铝过渡设备线夹3、紧固件4、分叉式热缩管5、导线跳线Ⅰ6、导线跳线Ⅱ7、安普线夹8、铜翼板9、压接管10、铜铝过渡板11、铜面层12、压延铜箔13、铝制基板14、通孔15、垂直套管16、垂直分支套管17。
安装连接关系：两个铜铝过渡设备线夹3分别安装于铜质接线端子2的两侧，铜铝过渡设备线夹3包括用于安装导线跳线的压接管10以及设于压接管10下方的铜铝过渡板11，铜铝过渡板11包括铝制基板14及紧贴铜质接线端子2的铜面层12，其中一个铜铝过渡设备线夹3的铜铝过渡板11上设有与铜质接线端子2的侧壁相贴合的铜翼板9，另一个铜铝过渡设备线夹3的铜铝过渡板11上设有与铜质接线端子2的另一侧壁相贴合的铜翼板9，两个铜铝过渡板11、两个铜翼板9紧贴铜质接线端子2的四面侧壁，大大增加接触面积，降低接触电阻的阻值，防止发热，两个铜铝过渡设备线夹3与铜质接线端子2通过紧固件4紧固为一体，铜质接线端子2与两个铜铝过渡设备线夹3的外部套设有用于隔绝空气且紧固各部件的分叉式热缩管5；为了进一步增加接触面积，铜铝过渡设备线夹3的铜面层12与铜质接线端子2之间夹设有压延铜箔13；压延铜箔13的厚度为18微米至0.11毫米；为了安装方便，防止两个铜铝过渡设备线夹3相互重叠冲突，压接管10的一侧管壁与铜铝过渡板11的铜面层12外表面在同一垂直面上；两个铜铝过渡设备线夹3上分别电气连接有导线跳线Ⅰ6、导线跳线Ⅱ7，导线跳线Ⅰ6与架空铝导线电连接，导线跳线Ⅰ6通过安普线夹8与导线跳线Ⅱ7电连接；为了能使铜面层12、铜翼板9与铜质接线端子2外表面紧密贴合，防止各部件间相互移动，铜翼板9安装于铜铝过渡板11的一侧，且与铜铝过渡板11呈90°夹角；铜翼板9的厚度与铜面层12的厚度相同，铜翼板9的宽度与铜质接线端子2的厚度相同，铜翼板9的高度与铜质接线端子2的高度相同；紧固件4采用不锈钢螺栓，铜质接线端子2、铜铝过渡板11、压延铜箔13上均设有用于穿过不锈钢螺栓的通孔15；分叉式热缩管5包括垂直套管16及设于垂直套管16上方且与垂直套管16相贯通的两个垂直分支套管17。
实施例2
本实施例的一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置的安装方法，参考附图1-7，安装时，先将分岔式热缩管5的垂直分支套管17预先套在两个带铜翼板9的铜铝过渡设备线夹3和导线跳线Ⅰ6、导线跳线Ⅱ7上；其次，两个铜铝过渡设备线夹3的铜翼板9分别位于、紧贴铜质接线端子2的两个侧面，铜质接线端子2与铜铝过渡设备线夹3的铜面层12之间垫上压延铜箔13，然后用紧固件4紧固铜质接线端子2、压延铜箔13和带铜翼板9的铜铝过渡设备线夹3；再次，加热分岔式热缩管5，依次收缩封严铜质接线端子2、带铜翼板9的铜铝过渡设备线夹3和不锈钢防松螺栓最后，采用安普线夹8将导线跳线Ⅰ6紧固至导线跳线Ⅱ7上。分岔式热缩管5隔绝了空气中的湿气，铜铝过渡设备线夹3和干式电缆终端端子的接触面如同在户内，铜铝过渡设备线夹铜面就不需搪锡，节省成本，另外，铜铝过渡设备线夹3的铜面层外表面12与压接管10的管壁一侧在同一垂直面上，并且一侧带铜翼板9，以免两个铜铝过渡设备线夹3的铜翼板9分别位于、紧贴铜质接线端子2的两个侧面时，铜铝过渡设备线夹3上的压接管10不至于相互冲突。
本发明结构简单有效，干式电缆终端出线端子与两个带铜翼板的铜铝过渡设备线夹的之间连接更加牢固，铜质接线端子与铜铝过渡设备线夹之间垫上压延铜箔，成倍增加接触面积，防止干式电缆终端出线端子与带铜翼板的铜铝过渡设备线夹衔接处氧化、发热和发黑等不良现象，弥补了现有110kV户外全预制干式电缆终端伸出端子接触面不足的缺陷，达到全寿命周期设计。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，其特征在于包括安装于铜质接线端子（2）两侧的两个铜铝过渡设备线夹（3），铜铝过渡设备线夹（3）包括用于安装导线跳线的压接管（10）以及设于压接管（10）下方的铜铝过渡板（11），铜铝过渡板（11）包括铝制基板（14）及紧贴铜质接线端子（2）的铜面层（12），其中一个铜铝过渡设备线夹（3）的铜铝过渡板（11）上设有与铜质接线端子（2）的一侧壁相贴合的铜翼板（9），另一个铜铝过渡设备线夹（3）的铜铝过渡板（11）上设有与铜质接线端子（2）的另一侧壁相贴合的铜翼板（9），两个铜铝过渡设备线夹（3）与铜质接线端子（2）通过紧固件（4）紧固为一体，铜质接线端子（2）与两个铜铝过渡设备线夹（3）的外部套设有用于隔绝空气且紧固各部件的分叉式热缩管（5）。
2.按照权利要求1所述的一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，其特征在于所述铜铝过渡设备线夹（3）的铜面层（12）与铜质接线端子（2）之间夹设有压延铜箔（13）。
3.按照权利要求2所述的一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，其特征在于所述压延铜箔（13）的厚度为18μm -110μm。
4.按照权利要求1所述的一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，其特征在于所述压接管（10）的一侧管壁与铜铝过渡板（11）的铜面层（12）外表面在同一垂直面上。
5.按照权利要求1所述的一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，其特征在于所述两个铜铝过渡设备线夹（3）上分别电气连接有导线跳线Ⅰ（6）、导线跳线Ⅱ（7），导线跳线Ⅰ（6）与架空铝导线电连接，导线跳线Ⅰ（6）通过安普线夹（8）与导线跳线Ⅱ（7）电连接。
6.按照权利要求1所述的一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，其特征在于所述铜翼板（9）安装于铜铝过渡板（11）的一侧，且与铜铝过渡板（11）呈90°夹角。
7.按照权利要求6所述的一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，其特征在于所述铜翼板（9）与铜面层（12）连为一体且厚度相同，铜翼板（9）的高度与铜质接线端子（2）的高度相同。
8.按照权利要求2所述的一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，其特征在于所述紧固件（4）采用不锈钢防松螺栓，铜质接线端子（2）、铜铝过渡板（11）、压延铜箔（13）上均设有用于穿过不锈钢防松螺栓的通孔（15）。
9.按照权利要求1所述的一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置，其特征在于所述分叉式热缩管（5）包括垂直套管（16）及设于垂直套管（16）上方且与垂直套管（16）相贯通的两个垂直分支套管（17）。
10.一种预防110kV户外全预制干式电缆终端发热的装置的安装方法，其特征在于包括以下步骤：
1）、将导线跳线Ⅰ（6）、导线跳线Ⅱ（7）的一端分别压设于两个铜铝过渡设备线夹（3）的压接管（10）上；
2）、将分叉式热缩管（5）由下而上套设于两个铜铝过渡设备线夹（3）外部，两个垂直分支套管（17）分别设于两个压接管（10）的外部；
3）、在铜质接线端子（2）的两侧均垫设压延铜箔（13），然后通过不锈钢防松螺栓将铜铝过渡设备线夹（3）的铜铝过渡板（11）、压延铜箔（13）、铜质接线端子（2）紧固为一体，铜铝过渡板（11）的铜面层（12）与压延铜箔（13）相贴合；
4）、将分叉式热缩管（5）的垂直套管（16）套设于铜铝过渡板（11）、铜质接线端子（2）、不锈钢防松螺栓的外部；
5）、加热分叉式热缩管（5），分叉式热缩管（5）受热后收缩，使分叉式热缩管（5）的内壁紧贴各部件；
6）、采用安普线夹（8）将导线跳线Ⅰ（6）、导线跳线Ⅱ（7）电连接。
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