CN112271657B - 一种聚丙烯10kV模塑电缆接头及制作方法 - Google Patents

Abstract

一种聚丙烯10kV模塑电缆接头及制作方法，在两条聚丙烯10kV模塑电缆的对接端分别沿径向锯出两个断口，剥除外保护层、铠装层和内保护层，再剥除铜屏蔽层、外半导电层、绝缘层和内半导电层；在裸露的外半导电层、绝缘层和内半导电层上缠绕多层隔热胶带，将电缆两端的电缆导体进行放热焊接，形成焊接导体；将内半导电层恢复，在内半导电层外包缠聚丙烯绝缘带，对聚丙烯绝缘带进行加热然后分段降温，使电缆绝缘、内半导电层与绕包绝缘熔融；然后将外半导电层、铜屏蔽层与保护层恢复。本发明中的接头绝缘层采用聚丙烯基绝缘材料，绝缘性能和耐热性能优异，可以实现与环保型聚丙烯绝缘电缆的无界面对接，适合现场制作、操作方便、成本较低。

Description

一种聚丙烯10kV模塑电缆接头及制作方法

技术领域

本发明涉及电缆连接技术领域，具体指一种聚丙烯10kV模塑电缆接头及制作方法。

背景技术

随着电力行业的快速发展，城市电网改造中电缆安装的需求越来越大。电力电缆具有绝缘性能优良、供电可靠性高、不占地面空间、传输容量大等优点，正逐渐取代架空线路，得到越来越广泛的应用。配网电缆每盘长度大约在600米左右，电缆线路每隔一定的距离就要设置一个中间接头，而电缆中间接头往往是电缆线路中电气性能最薄弱的位置，因此电缆接头的质量是决定电缆线路能否安全稳定运行的一个重要因素。

目前最常用的电缆是交联聚乙烯电缆，但是交联聚乙烯电缆存在以下问题：生产电缆时用到的交联剂以及交联过程产生的枯基醇、苯甲酮等副产物可能会进入绝缘层，从而引起电场畸变、加速绝缘老化；生产速度受到交联和脱气工艺的限制；达到使用寿命后，热固性的交联聚乙烯绝缘废料难以进行回收再利用等。因此急需开发环保型电缆以及与之适配的电缆接头。冷缩式、热缩式和预制式等方式的接头应力锥与电缆主绝缘为两种介质，界面处绝缘性能较为薄弱，且随着应力锥的老化，可能会与绝缘间产生间隙，引发局部放电甚至击穿，而模塑接头采用与电缆本体相同的绝缘材料，可以从根本上解决界面问题。

因此，急需一种与环保型电缆适配、易于现场安装制作且不存在界面问题的模塑电缆接头。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种聚丙烯10kV模塑电缆接头及制作方法，通过该方法在现场制作出具有优良绝缘性能的模塑电缆接头，并且该接头与环保型电缆适配、易于现场安装制作且不存在界面问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种聚丙烯10kV模塑电缆接头的制作方法，包括以下步骤：

1)电缆切剥：在两条聚丙烯10kV模塑电缆的对接端分别沿径向锯出两个断口，沿断口逐层剥除外保护层、铠装层和内保护层，裸露出三条芯缆，再逐层剥除铜屏蔽层、外半导电层、绝缘层和内半导电层，露出电缆导体；

2)导体恢复：在裸露的外半导电层、绝缘层和内半导电层上缠绕多层隔热胶带，在三条芯缆上均套装硅橡胶防尘套；将电缆两端的电缆导体采用金属粉末进行放热焊接，形成焊接导体；

3)内半导电层恢复：在电缆导体和焊接导体外包缠聚丙烯半导电包带；

4)绝缘层恢复：在内半导电层外包缠聚丙烯绝缘带，然后对聚丙烯绝缘带进行加热然后分段降温，使电缆绝缘、内半导电层与绕包绝缘熔融成为绝缘整体；然后依次将外半导电层、铜屏蔽层与保护层恢复，完成电缆接头的制作。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，将绝缘屏蔽层和导体屏蔽层的端部削成平滑过渡的斜坡状，并将绝缘层削成平滑过渡的斜坡状。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中，在两条聚丙烯10kV模塑电缆的对接端的电缆导体上插入焊接模具，向焊接模具内填充与电缆导体材料相同的金属粉末进行放热焊接，形成焊接导体，然后将焊接导体处打磨至与电缆导体等径。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中，对聚丙烯绝缘带采用电加热的方式进行。

本发明进一步的改进在于，加热的具体过程为：从室温均匀升温20min～30min，达到180℃～200℃后恒温10min～20min，然后采用逐段降温方式进行冷却。

本发明进一步的改进在于，冷却降温的具体过程为：首先采用5℃/min的降温速率降温到110℃～130℃后保温15min～20min，然后自然冷却至室温。

本发明进一步的改进在于，步骤3)与步骤4)中，采用半重叠的缠绕方式进行包缠。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中，依次将外半导电层、铜屏蔽层与保护层恢复的具体过程为：在接头外半导电层上缠卷铜网，并连接两根芯缆的铜屏蔽层；将三根芯缆包缠绑扎为一体，在绝缘胶带外缠卷两层防水胶带，形成接头内保护层；在绝缘胶带外包缠铜编织带连接两端电缆的铠装层，形成接头铠装层；在接头铠装层外包缠防水胶带，并连接两端电缆的外保护层；在防水胶带层外套以热缩管并加热使之收缩，再在热缩管两端缠绕防水胶带，形成接头外保护层，完成电缆接头的制作。

一种根据上述方法制备的聚丙烯10kV模塑电缆接头。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

本发明中接头使用的聚丙烯绝缘材料，绝缘性能优异，交流击穿场强约为35kV/mm，体电阻率约为1kΩ·m且随温度变化很小，有利于提高电缆运行电压和输送能量、降低损耗；耐热性能良好，熔点可达150℃以上，长期工作温度可达90℃，有利于提高接头工作温度；具有良好的耐化学腐蚀性，有利于提升电缆接头寿命；产生的废料可回收利用，是一种环境友好型材料，可以实现聚丙烯绝缘电缆的连接，有助于环保型电缆的发展。在接头制作过程中，无需交联聚乙烯接头的交联过程，同时，本发明采用模塑接头的制作方法，接头处电缆可弯曲，铺设环境更加灵活；绝缘层和屏蔽层均采用和电缆本体相同的材料，实现了无界面融合，从根本上改善了接头内部界面处电气性能薄弱的问题；接头尺寸与电缆本体相近，占地面积小。

进一步的，针对聚丙烯材料热导率较低的特点，采用分段降温的方式对接头绝缘层进行冷却，使接头聚丙烯绝缘结晶更均匀、性能更稳定。

附图说明

图1为10kV三芯电缆结构示意图；

图2为聚丙烯10kV模塑电缆接头轴向半剖面图。

其中，1-第一芯缆；2-第二芯缆；3-第三芯缆；4-电缆导体；5-电缆内半导电层；6-电缆绝缘层；7-电缆外半导电层；8-电缆铜屏蔽层；9-电缆内保护层；10-电缆铠装层；11-电缆外保护层；12-电缆填充层；13-接头导体；14-接头内半导电层；15-接头绝缘；16-接头外半导电层；17-接头铜屏蔽层；18-接头内保护层；19-接头铠装层；20-接头外保护层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明提供的一种聚丙烯10kV模塑电缆接头，用于连接如图1所示的10kV聚丙烯三芯电缆。该电缆接头由保护层和线缆两部分组成。所述线缆由第一芯缆1、第二芯缆2和第三芯缆3组成，每条芯缆径向由内向外依次为导体4、内半导电层5、绝缘层6、外半导电层7和铜屏蔽层8。所述保护层包裹在三条芯缆外，径向由内向外依次为内保护层9、铠装层10和外保护层11。

参见图2，一种聚丙烯10kV模塑电缆接头制作方法，包括以下步骤：

1)电缆切剥：在10kV聚丙烯三芯两条电缆对接端分别沿径向锯出两个断口，在距对接端断口80cm处逐层剥除长度依次减小10cm的外保护层11、铠装层10和内保护层9，裸露出三条芯缆。沿每条芯缆断口由外向内依次剥除长度为30cm的铜屏蔽层8、20cm的外半导电层7、8cm的绝缘层6和5cm的内半导电层5，露出线缆导体4。将外半导电层7和内半导电层5的端部削成平滑过渡的斜坡状，并将绝缘层6削成铅笔头状即平滑过渡的斜坡状，用砂带打磨平滑。

2)导体恢复：在裸露的外半导电层7、绝缘层6和内半导电层5上缠绕多层隔热胶带，在三条芯缆上各套上一个硅橡胶防尘套，再用砂带打磨去除导体4表面的氧化层。保持两端电缆平行位于同一水平面上，在两端的电缆导体4上插入焊接模具，向焊接模具内填充与电缆导体4材料相同的金属粉末进行放热焊接，形成焊接导体，然后将焊接导体处打磨至与电缆芯缆的导体等径，形成接头导体13。

3)内半导电层恢复：采用半重叠的缠绕方式，在电缆导体4和焊接导体13外部紧密包缠与电缆内半导电层5相同材料的半导电包带，且两端要盖过电缆内半导电层5的斜坡状端部，形成接头内半导电层14。

4)绝缘层恢复：采用半重叠的缠绕方式，在处理好的接头内半导电层14外部紧密包缠与电缆绝缘层材料相同的聚丙烯绝缘带，形成接头绝缘层，且两端需盖过露出的电缆绝缘层6，并使接头绝缘层厚度高于电缆的绝缘层6约2mm。安装成型模具及控制仪器，对成型模具采用电加热的方式进行升温，具体的，从室温均匀升温20min，达到180℃后恒温20min，使电缆绝缘6、内半导电层5与接头绕包绝缘层15充分熔融成为一个绝缘整体。然后采用逐段降温方法对其进行冷却，具体的，首先控制降温速率为5℃/min，降温到120℃后保温15min，然后使其自然冷却至室温。冷却后拆除成型模具，对绝缘表面进行打磨抛光，使接头绝缘15与电缆绝缘6光滑过渡。

5)外半导电层恢复：在接头绝缘层外涂覆屏蔽漆，风干后得到屏蔽漆层。在屏蔽漆层外包缠1-2层半导电带，得到接头外半导电层16。

6)铜屏蔽层恢复：打磨两端电缆铜屏蔽层8断口上的氧化层，在接头外半导电层16外缠卷铜网，并连接两端芯缆的电缆铜屏蔽层，形成接头铜屏蔽层17。

7)保护层恢复：第一芯缆1、第二芯缆2和第三芯缆3均经过以上处理后，用绝缘胶带将三根芯缆包缠绑扎为一体，在绝缘胶带外缠卷两层防水胶带，形成接头内保护层18。用砂带磨去两端电缆铠装层10的防锈漆，再在绝缘胶带外包缠铜编织带连接两端电缆的铠装层，形成接头铠装层19。在接头铠装层19外包缠两层防水胶带，并连接两端电缆的外保护层11。在防水胶带层外套以热缩管并均匀加热使之收缩，再在热缩管两端紧密缠绕防水胶带，形成接头外保护层20，完成聚丙烯电缆接头的制作过程，实现电缆的对接。

本发明中由于接头绝缘层采用热塑性聚丙烯绝缘材料，耐热性能和绝缘性能优异，并且可以实现与环保型聚丙烯绝缘电缆本体的无界面融合；接头制作工艺中无需交联聚乙烯接头制作过程中的交联过程；针对聚丙烯材料热导率较低的特点，采用逐段降温的方式对接头绝缘层进行冷却，使其结晶更均匀、性能更稳定。本发明适合现场制作、操作方便、成本较低。

Claims (3)

1.一种聚丙烯10kV模塑电缆接头的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)电缆切剥：在两条聚丙烯10kV模塑电缆的对接端分别沿径向锯出两个断口，沿断口逐层剥除外保护层、铠装层和内保护层，裸露出三条芯缆，再逐层剥除铜屏蔽层、外半导电层、绝缘层和内半导电层，露出电缆导体；

2)导体恢复：在裸露的外半导电层、绝缘层和内半导电层上缠绕多层隔热胶带，在三条芯缆上均套装硅橡胶防尘套；将电缆两端的电缆导体采用金属粉末进行放热焊接，形成焊接导体；

3)内半导电层恢复：在电缆导体和焊接导体外包缠聚丙烯半导电包带；

4)绝缘层恢复：在内半导电层外包缠聚丙烯绝缘带，然后对聚丙烯绝缘带进行加热然后分段降温，使电缆绝缘、内半导电层与绕包绝缘熔融成为绝缘整体；然后依次将外半导电层、铜屏蔽层与保护层恢复，完成电缆接头的制作；

对聚丙烯绝缘带采用电加热的方式进行；

加热的具体过程为：从室温均匀升温20min～30min，达到180℃～200℃后恒温10min～20min，然后采用逐段降温方式进行冷却；

冷却降温的具体过程为：首先采用5℃/min的降温速率降温到110℃～130℃后保温15min～20min，然后自然冷却至室温；

步骤1)中，将绝缘屏蔽层和导体屏蔽层的端部削成平滑过渡的斜坡状，并将绝缘层削成平滑过渡的斜坡状；

步骤2)中，在两条聚丙烯10kV模塑电缆的对接端的电缆导体上插入焊接模具，向焊接模具内填充与电缆导体材料相同的金属粉末进行放热焊接，形成焊接导体，然后将焊接导体处打磨至与电缆导体等径；

该接头绝缘层采用热塑性聚丙烯绝缘材料，耐热性能和绝缘性能优异，并且能够实现与环保型聚丙烯绝缘电缆本体的无界面融合；接头制作工艺中无需交联过程；针对聚丙烯材料热导率较低的特点，采用逐段降温的方式对接头绝缘层进行冷却，结晶更均匀、性能更稳定。

2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯10kV模塑电缆接头的制作方法，其特征在于，步骤3)与步骤4)中，采用半重叠的缠绕方式进行包缠。

3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯10kV模塑电缆接头的制作方法，其特征在于，步骤4)中，依次将外半导电层、铜屏蔽层与保护层恢复的具体过程为：在接头外半导电层上缠卷铜网，并连接两根芯缆的铜屏蔽层；将三根芯缆包缠绑扎为一体，在绝缘胶带外缠卷两层防水胶带，形成接头内保护层；在绝缘胶带外包缠铜编织带连接两端电缆的铠装层，形成接头铠装层；在接头铠装层外包缠防水胶带，并连接两端电缆的外保护层；在防水胶带层外套以热缩管并加热使之收缩，再在热缩管两端缠绕防水胶带，形成接头外保护层，完成电缆接头的制作。

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