CN110350376B - 交联聚乙烯电力电缆中间连接接头及制作方法 - Google Patents

Abstract

一种500kV及以下交联聚乙烯电力电缆中间连接接头制作方法，包括：将两端电缆剥开并至少漏出电缆导体、电缆导体内半导电层、电缆主绝缘层，并将两端电缆导体熔接；恢复接头内半导电层：将由聚乙烯半导电料预制成的半导电管装到两端电缆导体的连接位置并至少覆盖电缆导体和电缆导体内半导电层，将紧压模具装到半导电管上并对紧压模具进行加热；恢复接头主绝缘层：安装接头绝缘成型模具并使该模具至少部分地覆盖电缆主绝缘层和接头内半导电层，在聚乙烯颗粒料充满该模具后对模具进行升温加热。还提供了一种采用上述方法制作而成的中间连接接头。本发明制作方法所制成的连接接头与电缆本体形成一致结构，内部电场应力分布的电性能与电缆本体等效。

Description

交联聚乙烯电力电缆中间连接接头及制作方法

技术领域

本发明涉及一种电力电缆输电系统领域的电缆附件，更具体地，涉及交联聚乙烯电力电缆中间连接接头及制作方法。

背景技术

随着城市电网改造工程的进行，电力电缆代替架空线路已成为一种趋势，电力电缆具有绝缘性能好、传输容量大、结构轻便、不受高度落差限制等优点，占据了输电应用领域的绝对优势地位。

电力电缆广泛应用同时也存在着问题，据统计，运行中的电力电缆线路故障70％-80％是发生在电缆接头处，引起电缆接头不能正常运行的主要原因，除外力(人为破坏、地震等)作用，就是电缆接头结构材料老化失效，尤其是绝缘材料，在长期运行状态下，因电场和热场作用，逐渐老化变质，导致击穿，失去正常工作能力。

目前，电缆接头有组合式和整体预制式。组合式接头，是采用预制橡胶应力锥及预制环氧绝缘件现场组装的接头，由于其制造工艺复杂、现场安装繁琐、安装现场的环境要求极高，而且产品一旦出现问题，产品修复困难，无法满足电网的运行要求，目前这种组合式接头已较少使用。整体预制式接头是目前应用比较广泛的，如图1所示，是在工厂内将应力控制模块与增强绝缘层2复合成一个整体结构的预制式附件，应力控制采用应力锥1和应力控制管4调控电场，增强绝缘层2多采用硅橡胶或三元乙丙橡胶，预制式附件通过现场套装至电缆上完成连接。增强绝缘层2为硅橡胶或三元乙丙橡胶，与电缆绝缘交联聚乙烯是完全不同的两种绝缘介质；二者绝缘介质的电导率的比值不平，易产生电场的畸变；因两种不同材质绝缘之间自然产生的活动界面3，安装时容易带入潮气、杂质和有害物质，受电场和热场作用极易极化而发生电场畸变，导致接头发生故障。再有，整体预制接头导体采用冷压接6加金属均压罩5连接；由于整体预制接头内部结构的特性无法实现与电缆本体电场分布一致，内部电场分布比较不规则，长时间运行促使电场集中的地方产生局部放电导致接头击穿，给电网运行带来严重隐患。

发明内容

为解决上述至少一个问题，本发明的目的在于提供一种500kV及以下交联聚乙烯电力电缆中间连接接头及制作方法。

本发明的技术方案如下：

一种500kV及以下交联聚乙烯电力电缆中间连接接头制作方法，包括如下步骤：

1)将两端电缆剥开并至少漏出电缆导体、电缆导体内半导电层、电缆主绝缘层，并将两端电缆导体熔接；

2)恢复接头内半导电层：将由聚乙烯半导电料预制成的半导电管装到两端电缆导体的连接位置并至少覆盖电缆导体和电缆导体内半导电层，将紧压模具装到半导电管上并对紧压模具进行加热，当加热至110-125℃时开始锁模，温度达到150-165℃时上调至紧压模锁紧，温度达到185-195℃时开始计时，1.5h左右后停止加热，自然降温至50℃以下后拆模；

3)恢复接头主绝缘层：安装接头绝缘成型模具并使该模具至少部分地覆盖电缆主绝缘层和接头内半导电层，在聚乙烯颗粒料充满该模具后对模具进行升温加热，升温加热过程包括：当模具温度达到120-125℃时对接头处的电缆导体加热25-35min，当模具温度达到140-145℃时再次对接头处的电缆导体加热10min左右，当模具温度达到155-160℃时再次对接头处的电缆导体加热5min左右，当模具温度达到160-170℃时保持3-5小时后停止升温加热过程，然后自然冷却至40℃以下并拆模。

优选地，对紧压模具和接头绝缘成型模具的加热采用电阻加热方式，对电缆导体的加热采用高频感应加热方式。

优选地，还包括步骤4)恢复接头外半导电层：采用绕包与电缆屏蔽料相同的半导电带，半搭接缠绕三层，安装软管模，并使半导电带与接头主绝缘层、电缆外半导电层融合。

优选地，还包括步骤5)将一体式金属直通壳套安装至接头处并与电缆金属屏蔽搭接，采用熔铅封将一体式金属直通壳与电缆金属屏蔽层电气连接和密封，将阻燃导热密封胶灌满一体式金属直通壳，待阻燃导热密封胶凝固后，采用收缩热缩管将灌胶口和熔铅封进行密封。

优选地，所述聚乙烯颗粒料为高密度聚乙烯料，所述高密度聚乙烯料包括聚乙烯树脂、过氧化物交联剂、助交联剂、抗氧剂、润滑剂和加工助剂。

优选地，所述聚乙烯半导电料包括聚乙烯树脂、改性聚丙烯、硬脂酸、炭黑、交联剂和二甲基硅油。

优选地，所述步骤1)中，两端电缆导体熔接为等径熔接，熔接点采用砂纸精抛光打磨光滑。

优选地，所述步骤2)中，所述半导电管被预制为半交联型半导电管，并将半导电管轴向切开分成两半后装到两端电缆导体的连接位置并至少覆盖电缆导体和电缆导体内半导电层。

优选地，所述步骤3)中，将聚乙烯颗粒料充满该模具的过程具体为：将

单螺杆挤塑机预热至110℃左右时，当接头绝缘成型模具内的电缆主绝缘层表面达到90℃左右时，启动挤塑机，聚乙烯颗粒料在挤塑机作用下形成熔融状的胶料进入接头绝缘成型模具中并充满该模具。

一种500kV及以下交联聚乙烯电力电缆中间连接接头，采用上述任一方法制作而成。

本发明的技术方案包括但不限于以下技术效果：

1)本发明的接头内半导电层恢复过程能够促使半导电管充分交联，并能很好地与电缆导体内半导电层熔融接枝交联。

2)本发明的接头主绝缘层恢复过程中，采用内外加热的方式，保证成型模具内部聚乙烯受热均匀，并且采用阶梯加热的方式确保模具内部的聚乙烯温度梯度不超过2℃，在完成材料自身交联充分的同时，还能与电缆主绝缘、接头内半导电层充分的接枝交联熔融结合。

3)本发明的制作方法操作方便，所制成的中间连接接头与电缆本体形成一致结构，内部电场应力分布的电性能与电缆本体等效，解决因材料不同而产生的活动界面，避免绝缘活动界面上的气隙放电引起的电缆绝缘的击穿问题，提高电缆系统运行稳定性，避免事故的发生。

附图说明

图1是整体预制中间连接接头的结构示意图；

图2是本发明提供的中间连接接头的结构示意图；

图3是本发明提供的中间连接接头与整体预制接头电位分布对比图；

图4是本发明提供的中间连接接头与整体预制接头电场分布对比图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。

一种500kV及以下交联聚乙烯电力电缆中间连接接头制作方法，包括如下步骤：

1)将两端电缆剥开并至少漏出电缆导体7、电缆导体内半导电层8、电缆主绝缘层9，并将两端电缆导体7熔接；

2)恢复接头内半导电层13：将由聚乙烯半导电料预制成的半导电管装到两端电缆导体7的连接位置并至少覆盖电缆导体7和电缆导体内半导电层8，将紧压模具装到半导电管上并对紧压模具进行加热，当加热至110-125℃时开始锁模，温度达到150-165℃时上调至紧压模锁紧(即锁紧紧压模具)，温度达到185-195℃时开始计时，1.5h左右后停止加热，自然降温至50℃以下后拆模。可选地，用砂纸对接头内半导电层13进行打磨处理至等径于电缆内半导电层8，并检查接头内半导电层13表面是否有气泡、裂痕等缺陷。在该步骤中，采用阶梯的加热方式可以促使半导电管充分交联，并能很好地与电缆导体内半导电层8熔融接枝交联。而现有技术中恢复接头内半导电层通常采用绕包带材缠绕在电缆导体上在进行加热硫化，这种方法存在绕包带材时易将杂质、水气等有害物质带入到材料中，给运行带来隐患；或者采用现场挤注的工艺，需要有挤出机、模具、加热设备现场将材料挤注成型，控制难度大、时间长、可控性差且无法很好避免污染。

3)恢复接头主绝缘层14：安装接头绝缘成型模具并使该模具至少部分地覆盖电缆主绝缘层9和接头内半导电层13，在聚乙烯颗粒料充满该模具后对模具进行升温加热，升温加热过程包括：当模具温度达到120-125℃时对接头处的电缆导体7加热25-35min，当模具温度达到140-145℃时再次对接头处的电缆导体7加热10min左右，当模具温度达到155-160℃时再次对接头处的电缆导体7加热5min左右，当模具温度达到160-170℃时保持3-5小时后停止升温加热过程，然后自然冷却至40℃以下并拆模；其中可选的，锁模优选为对称多次锁模。在该步骤中，对接头处采用内外加热的方式，保证成型模具内部聚乙烯受热均匀，并且采用阶梯加热的方式确保模具内部的聚乙烯温度梯度不超过2℃，在该过程中，聚乙烯颗粒料中的过氧化物交联剂分解成化学活性很高的游离基，夺取聚乙烯分子中的氢原子，使聚乙烯主链的某些碳原子转变为活性游离基，并与原电缆交联聚乙烯大分子链结合，促使接头主绝缘层14和电缆主绝缘层9、接头内半导电层13熔融结合为一体。即完成材料自身交联充分的同时，还能与电缆主绝缘9、接头内半导电层13充分的接枝交联熔融结合。对恢复的接头主绝缘层14进行理化性能测试如下：

优选地，对紧压模具和接头绝缘成型模具的加热采用电阻加热方式，对电缆导体7的加热采用高频感应加热方式。

优选地，还包括步骤4)恢复接头外半导电层15：采用绕包与电缆屏蔽料相同的半导电带，半搭接缠绕三层，安装软管模，并使半导电带与接头主绝缘层14、电缆外半导电层10融合。可选的，对接头外半导电层15进行打磨处理光滑平整，检查接头外半导电层15是否有气泡、划痕、凹凸等缺陷。

优选地，还包括步骤5)将一体式金属直通壳套17安装至接头处并与电缆金属屏蔽11搭接，采用熔铅封20将一体式金属直通壳17与电缆金属屏蔽层11电气连接和密封，将阻燃导热密封胶16灌满一体式金属直通壳17，待阻燃导热密封胶16凝固后，采用收缩热缩管19将灌胶口18和熔铅封20进行密封。

优选地，所述聚乙烯颗粒料为高密度聚乙烯料，所述高密度聚乙烯料包括聚乙烯树脂、过氧化物交联剂、助交联剂、抗氧剂、润滑剂和加工助剂。

优选地，所述聚乙烯半导电料包括聚乙烯树脂、改性聚丙烯、硬脂酸、炭黑、交联剂和二甲基硅油。

高密度聚乙烯绝缘料和聚乙烯半导电料都可以在一定条件下进行交联反应形成网状结构，电气性能和耐热性能可以满足电网输电的要求。

优选的，所述步骤1)中，两端电缆导体7熔接为等径熔接，熔接点12采用砂纸精抛光打磨光滑。

优选地，所述步骤2)中，所述半导电管被预制为半交联型半导电管，并将半导电管轴向切开分成两半后装到两端电缆导体7的连接位置并至少覆盖电缆导体7和电缆导体内半导电层8。

优选地，所述步骤3)中，将聚乙烯颗粒料充满该模具的过程具体为：将

单螺杆挤塑机预热至110℃左右时，当接头绝缘成型模具内的电缆主绝缘层9表面达到90℃左右时，启动挤塑机，聚乙烯颗粒料在挤塑机作用下形成熔融状的胶料进入接头绝缘成型模具中并充满该模具。

一种500kV及以下交联聚乙烯电力电缆中间连接接头，采用上述方法制作而成。

图3-4是本发明的中间连接接头与原整体预制中间连接接头电位、电场分布对比图，可以看到，整体预制中间连接接头内部电位和电场分布主要通过应力锥和应力控制管强迫进行改变弱化，但无法达到电缆本体一致。本发明的中间连接接头内部的电位和电场分布与电缆本体一致，可以完全达到电缆本体的电气性能。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种500kV及以下交联聚乙烯电力电缆中间连接接头制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将两端电缆剥开并至少漏出电缆导体、电缆导体内半导电层、电缆主绝缘层，并将两端电缆导体熔接；

2)恢复接头内半导电层：将由聚乙烯半导电料预制成的半导电管装到两端电缆导体的连接位置并至少覆盖电缆导体和电缆导体内半导电层，将紧压模具装到半导电管上并对紧压模具进行加热，当加热至110-125℃时开始锁模，温度达到150-165℃时上调至紧压模锁紧，温度达到185-195℃时开始计时，1.5h左右后停止加热，自然降温至50℃以下后拆模；

3)恢复接头主绝缘层：安装接头绝缘成型模具并使该模具至少部分地覆盖电缆主绝缘层和接头内半导电层，在聚乙烯颗粒料充满该模具后对模具进行升温加热，升温加热过程包括：当模具温度达到120-125℃时对接头处的电缆导体加热25-35min，当模具温度达到140-145℃时再次对接头处的电缆导体加热10min左右，当模具温度达到155-160℃时再次对接头处的电缆导体加热5min左右，当模具温度达到160-170℃时保持3-5小时后停止升温加热过程，然后自然冷却至40℃以下并拆模。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对紧压模具和接头绝缘成型模具的加热采用电阻加热方式，对电缆导体的加热采用高频感应加热方式。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤4)恢复接头外半导电层：采用绕包与电缆屏蔽料相同的半导电带，半搭接缠绕三层，安装软管模，并使半导电带与接头主绝缘层、电缆外半导电层融合。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括步骤5)将一体式金属直通壳套装至接头处并与电缆金属屏蔽层搭接，采用熔铅封将一体式金属直通壳与电缆金属屏蔽层电气连接和密封，将阻燃导热密封胶灌满一体式金属直通壳，待阻燃导热密封胶凝固后，采用收缩热缩管将灌胶口和熔铅封进行密封。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯颗粒料为高密度聚乙烯料，所述高密度聚乙烯料包括聚乙烯树脂、过氧化物交联剂、助交联剂、抗氧剂、润滑剂和加工助剂。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯半导电料包括聚乙烯树脂、改性聚丙烯、硬脂酸、炭黑、交联剂和二甲基硅油。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，两端电缆导体熔接为等径熔接，熔接点采用砂纸精抛光打磨光滑。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述半导电管被预制为半交联型半导电管，并将半导电管轴向切开分成两半后装到两端电缆导体的连接位置并至少覆盖电缆导体和电缆导体内半导电层。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，将聚乙烯颗粒料充满该模具的过程具体为：将

单螺杆挤塑机预热至110℃左右时，当接头绝缘成型模具内的电缆主绝缘层表面达到90℃左右时，启动挤塑机，聚乙烯颗粒料在挤塑机作用下形成熔融状的胶料进入接头绝缘成型模具中并充满该模具。

10.一种500kV及以下交联聚乙烯电力电缆中间连接接头，其特征在于，采用如权利要求1-9任一方法制作而成。

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