CN202550466U - 220kV交联聚乙烯海底电缆软接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型220kV交联聚乙烯海底电缆软接头涉及的是220kV海底电缆的工厂软接头，适用于可实现大长度220kV海底电缆的生产，满足客户对整根大长度海底电缆的需求。220kV交联聚乙烯海底电缆软接头包括绝缘外屏蔽预留层、铅管护套恢复层、内屏蔽层、半导电漆加外屏蔽恢复层、绝缘恢复层、铜芯线焊接段、内半导电层恢复层、反应力锥、应力锥、绝缘半导电层恢复区、绝缘层恢复区和内半导电层恢复区。220kV交联聚乙烯海底电缆软接头工艺技术相对于电缆技术要复杂的多，它的结构尺寸与电缆本体相同，或略大几毫米，它和电缆本体一样能承受拉、扭转、弯曲等机械应力的作用，在电性能上也与电缆本体相一致。

Description

220kV交联聚乙烯海底电缆软接头

技术领域

本实用新型220kV交联聚乙烯海底电缆软接头涉及的是220kV海底电缆的工厂软接头及其制作方法，适用于可实现大长度220kV海底电缆的生产，满足客户对整根大长度海底电缆的需求。 

背景技术

近年来，随着我国海洋经济建设，沿海岛屿与深海能源的开发加快，海底电缆需求量猛增。大容量、大长度的海底电缆对我国经济发展和社会发展需求对于电力和信息传输的线缆产品具有广阔应用空间，产品的发展提升将进一步推动海洋产业的蓬勃发展和新能源海上风电的建设。如此，对于海底电缆软接头的研究也需要同步进行，只有具备了相应电压等级海底电缆软接头的制作能力，才能在工厂内将海缆连接到所需要的长度，实现海缆大长度的生产。 

发明内容

本实用新型目的是针对上述不足之处提供一种220kV交联聚乙烯海底电缆软接头,提供220kV海底电缆的工厂软接头，适用于可实现大长度220kV海底电缆的生产，满足客户对整根大长度海底电缆的需求。 

220kV交联聚乙烯海底电缆软接头是采取以下技术方案实现： 

220kV交联聚乙烯海底电缆软接头包括绝缘外屏蔽预留层、铅管护套恢复层、内屏蔽层、半导电漆加外屏蔽恢复层、绝缘恢复层、铜芯线焊接段、内半导电层恢复层、反应力锥、应力锥、绝缘半导电层恢复区、绝缘层恢复区和内半导电层恢复区。

铜芯线焊接段设置在两接头电缆，即交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二铜芯线之间，在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端分别剥切有绝缘外屏蔽预留层、反应力锥、应力锥、内屏蔽层，在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端的铜芯线焊接段外部有内半导电层恢复层，内半导电层恢复区设置在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端内屏蔽层之间，在内半导电层恢复层外部有绝缘恢复层，绝缘层恢复区设置在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端反应力锥之间，在绝缘恢复层外部有半导电漆加外屏蔽恢复层，绝缘半导电层恢复区设置在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端应力锥之间，在半导电漆加外屏蔽恢复层外部有铅管护套恢复层，在铅管护套恢复层外部有外护套恢复层。 

所述外护套恢复层采用热缩套管。 

220kV交联聚乙烯海底电缆软接头制作方法工艺流程：接头制作前的电缆处理——处理钢丝剥外护套铅护套等——铜导线焊接——削剥反应力锥——内半导电屏蔽层恢复——接头预热，挤塑交联聚乙烯——高温高压绝缘硫化——X光机检测——交联绝缘层表面处理——恢复外屏蔽层——阻水带恢复——铅管护套焊接恢复——外护套恢复 

一种220kV交联聚乙烯海底电缆软接头制作方法，其步骤如下： 

一、工装模具和接头前的准备

1）将两电缆需接头部位固定，保温以消除接头电缆的回缩和去潮，将接头用工具和接头材料按清单逐一核对清点，并预先将铅管和热缩管等套入。

2）对电缆进行校直处理 

二、接头电缆剥切

1）将上述两需接头电缆分别平稳的放在支架上，清洁其表面，将两端电缆固定后按工艺规定尺寸分别剥切外护套、铅包、绝缘等，并进行打磨清洁处理。

2）剥外护套时应注意刀具的深浅度，不宜过深，以防伤到内层的铅套，所剥离的护套的端面应在同一切面上，保证其外表圆整、美观。 

3）剥铅套时同样也应注意刀具的深浅度，不宜过深，以防内层的外屏及绝缘体。同时也应保证开剥的铅套端面保持在同一切面上，并留出喇叭口形状，保持切面圆整、光滑、外表美观，削剥成反应力锥。 

4）绝缘开剥：应注意保证导体焊接时需要的尺寸及剥削绝缘时刀具的深度防止碰伤导体。 

三、导体焊接 

1）将两侧电缆对准，导体焊接处留1mm间隙，并用500mm钢板尺作水平和垂直校正。

2）根据现有的内屏加热模具及导体焊接时所需要的长度，以800mm²的电缆导体为例，焊接尺寸定为一端22cm，另一端为14cm。 

3） 焊接方式：采用分层交叉焊接，目前采用特制紫铜焊丝、氩弧焊进行焊接。在每层导体焊接恢复时应保证其节距一致、直径一致，同时在每层导体焊接结束后应用锉刀修平、打磨光滑，保证外表无毛刺、无气孔等缺陷。在焊接时，通氦气进行降温，防止温度过高对缆产生危害。 

在进行导体焊接时应采用80-90A的电流进行焊接，并做好冷却措施以减少焊接时所产生的高温对铜导体的影响及内屏和绝缘体的伤害。 

四、 削剥反应力锥 

1）锥体的长度为20cm，其中应力锥部分为12cm，操作时用力均匀，保证外表光滑圆整。所剥的屏蔽部位绝不允许有绝缘残留，绝缘部位不允许有屏蔽残留，界面要分清，保持在同一切面上过渡位置要平滑过渡无明显的台阶。

2）用砂纸打磨后使其圆整、光滑并校对尺寸，无误后用丙酮清洁、热风枪吹干，并用薄膜包裹。 

五、内屏蔽恢复 

1）在内屏蔽恢复之前需检查导体的松紧度、光滑度、两端内屏蔽的尺寸，在确认无误后方可进行内屏蔽恢复的操作。

2）根据所需尺寸剪出同等大小的内屏蔽材料，后将所需粘合部位用细砂纸进行打磨一下，并同时清洁上面的灰尘。 

所述步骤五内屏蔽恢复中内屏蔽材料采用与电缆本体相一致的半导电屏蔽材料。所述半导电屏蔽材料选用市售美国3M公司生产半导电自黏带。 

3）用热风枪将导体预热，烘干导体。利用聚四氟乙烯带将准备好的内屏材料紧密地包在导体上，再用热风枪采用适当的温度对内屏搭接处进行加热。同时还要用手进行挤压。目的使其粘合。所有的搭接处粘合后拆开高温带将内屏表面修理圆整，光滑。 

4）重新包裹高温带采用模具加热，温度为140℃，时间30分钟。 

5）拆开模具和高温带，修整内屏表面。用玻璃刀片轻微的在内屏表面上刮平，不能有高低不平点和毛糙的现象。 

六、绝缘恢复 

1）清洁挤塑模具，用高纯度酒精清洗和无尘纸从同一方向清洗模具。清洗后的模具应合拢以防灰尘再次侵入。

2）准备夹紧模具。根据电缆除去铅套后的外径选择合适的模具。把电缆架在挤塑模上，清洁电缆，用无尘纸和酒精，把纸折叠成宽度4～5cm纸条，从距绝缘和外屏的界面5mm处向缆中心方向清洁（绝不允许反向），用无纺布绕包在外屏与绝缘的界面5mm处，绕后的直径与模具内衬模内径同等，并用电工胶带缠住。 

3）把电缆放置挤塑模中，注意中心位置。盖好模具，加热至140℃，内腔温度为120—130℃并保持30分钟。 

注意点：电缆和模具的清洁度要高。 

4） 挤塑 

挤塑前预加热，检查挤塑机是否完好，电气线路、加热器是否完好；打开预加热，设定加热温度90℃；检查料斗是否干净，加入至料斗不少于2/3的绝缘料，注意保证绝缘料干净。所述绝缘料选用交联聚乙烯。

在本道工序内模具温度和挤塑温度达到后启动挤塑机，设定挤塑温度为110～120 ℃，挤塑速度为45mm²/s，待挤塑模具两端有料泄出，表明内腔已满，可以停机，自然冷却模具。 

温度冷却到30℃以下时可以卸模了。注意此时应保留注塑口的绝缘料。 

七、交联硫化 

1）根据电缆外径选择合适的密封橡胶模，垫好硅胶密封圈，填好密封胶，对称上紧螺丝，松紧适当。

2）充气试漏，充气至1.4MPa，置换模腔内的氧气。 

3） 用四氟乙烯带1/2搭界，包裹一层，再用加强带1/2搭界，包裹一层，再用铜带1/2搭界，包裹一层，使其受热均匀。 

4）充氮气至规定压力值，压力值控制在1.3～1.4MPa，将模具加温到规定温度并保持到规定的时间后，开始降温降压，冷却（水冷）至100℃开始降压，速度要很慢，冷却到40℃以下才可以开始拆模。 

5）修正绝缘，用刀削去多余的绝缘，削至比原先的本体绝缘多1～2mm用600#的砂纸进行打磨，要求光滑平整，无坑洼。 

6 ）涂抹一层半导电漆，然后1/2搭界绕包一层半导电自黏带，所述半导电自黏带采用美国3M进口半导电自黏带； 

八、X光检查绝缘，用X光机照射接头区域，并洗出照片，用X光观片灯检查接头  X光照片，查看是否有杂质和微孔。

九、半导电阻水带恢复 

绕包与生产相同的阻水带进行半导电阻水带的恢复。

十、铅套恢复 

先包上一层铜带，然后套上铅管，氢氧火焰进行环状焊接，与原先电缆上的铅管焊接在一起，进行铅套恢复。

十一、外护套恢复 

套上规定厚度的热缩套管，热缩套管厚度为4～5mm,用酒精喷灯或热风枪进行加热使得热缩套管紧紧收缩在电缆表面，进行外护套的恢复，即在工厂制成220kV交联聚乙烯海底电缆软接头，将两根220kV交联聚乙烯海底电缆连接成整根大长度海底电缆。

本实用新型20kV海底电缆的软接头特点： 

 1、电缆的导体部分采用氩弧焊条分层焊接进行连接，具有焊接强度高，焊接牢靠，电阻率低，焊接后导体外径与本体相差很小等特点。

2、电缆内半导电屏蔽层的恢复采用的模压法，即采用与本体内半导电屏蔽材料相同的材料，根据接头尺寸制作成片状，然后搭界包覆在导体上，采用模压法使得恢复上去的半导电层紧密的包覆在导体上，并与本体半导电层融为一体，这样能有效的减少气隙对电气性能的影响。 

3、绝缘恢复采取挤包交联聚乙烯绝缘，使用与本体材料一致的交联聚乙烯材料，以及特制的挤塑机和挤塑模具，挤塑完成后采用高温加压的方法进行硫化。 

4、铅套的焊接恢复，采用与本体一致的铅套，使用特制的焊接成套工具，氢氧火焰进行环状焊接，保证焊接的牢固性及密封性。 

本实用新型220kV交联聚乙烯海底电缆软接头涉及的是220kV海底电缆的工厂软接头，可以应用于海缆的生产，在工厂内将海缆连接到所需要的长度，实现海缆大长度的生产，满足客户对整根大长度海底电缆的需求。海缆软接头制作方法的工艺技术相对于电缆技术要复杂的多，它的结构尺寸与电缆本体相同，或略大几毫米，它和电缆本体一样能承受拉、扭转、弯曲等机械应力的作用，在电性能上也与电缆本体相一致。 

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明： 

图1是220kV交联聚乙烯海底电缆软接头结构示意图。

图中：1、绝缘外屏蔽预留层， 2、铅管护套恢复层， 3、内屏蔽层， 4、半导电漆加外屏蔽恢复层， 5、绝缘恢复层， 6、铜芯线焊接段， 7、内半导电恢复层，8、反应力锥， 9、应力锥 ，10、绝缘半导电层恢复区 ，11、绝缘层恢复区， 12、内半导电层恢复区，13、外护套恢复层，14、交联聚乙烯海底电缆一，15、交联聚乙烯海底电缆二。 

具体实施方式

参照附图1，220kV交联聚乙烯海底电缆软接头包括绝缘外屏蔽预留层1、铅管护套恢复层2、内屏蔽层3、半导电漆加外屏蔽恢复层4、绝缘恢复层5、铜芯线焊接段6、内半导电层恢复层7、反应力锥8、应力锥9、绝缘半导电层恢复区10、绝缘层恢复区11和内半导电层恢复区12。 

铜芯线焊接段6设置在两接头电缆，即交联聚乙烯海底电缆一14和交联聚乙烯海底电缆二15铜芯线之间，在交联聚乙烯海底电缆一14和交联聚乙烯海底电缆二15接头电缆端分别剥切有绝缘外屏蔽预留层1、反应力锥8、应力锥9、内屏蔽层3，在交联聚乙烯海底电缆一14和交联聚乙烯海底电缆二15接头电缆端的铜芯线焊接段6外部有内半导电层恢复层7，内半导电层恢复区12设置在交联聚乙烯海底电缆一14和交联聚乙烯海底电缆二15接头电缆端内屏蔽层3之间？，在内半导电层恢复层7外部有绝缘恢复层，绝缘层恢复区11设置在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端反应力锥8之间，在绝缘恢复层外部有半导电漆加外屏蔽恢复层，绝缘半导电层恢复区10设置在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端应力锥9之间，在半导电漆加外屏蔽恢复层4外部有铅管护套恢复层2，在铅管护套恢复层2外部有外护套恢复层。 

所述外护套恢复层13采用热缩套管。 

工艺流程：接头制作前的电缆处理——处理钢丝剥外护套铅护套等——铜导线焊接——削剥反应力锥——内半导电屏蔽层恢复——接头预热，挤塑交联聚乙烯——高温高压绝缘硫化——交联绝缘层表面处理——恢复外屏蔽层——阻水带恢复——铅管护套焊接恢复——外护套恢复 

220kV交联聚乙烯海底电缆软接头制作方法，其步骤如下：

一、工装模具和接头前的准备

1）将两电缆需接头部位固定，保温以消除接头电缆的回缩和去潮，将接头用工具和接头材料按清单逐一核对清点，并预先将铅管和热缩管等套入。所述两电缆为交联聚乙烯海底电缆一14和交联聚乙烯海底电缆二15。

2）对电缆进行校直处理 

二、接头电缆剥切

1）将上述两需接头电缆分别平稳的放在支架上，即交联聚乙烯海底电缆一14和交联聚乙烯海底电缆二15接头部位，清洁其表面，将两端电缆固定后按工艺规定尺寸分别剥切外护套、铅包、绝缘等，并进行打磨清洁处理。

2）剥外护套时应注意刀具的深浅度，不宜过深，以防伤到内层的铅套，所剥离的护套的端面应在同一切面上，保证其外表圆整、美观。 

3）剥铅套时同样也应注意刀具的深浅度，不宜过深，以防内层的外屏及绝缘体。同时也应保证开剥的铅套端面保持在同一切面上，并留出喇叭口形状，保持切面圆整、光滑、外表美观，削剥成反应力锥8。 

4）绝缘开剥：应注意保证导体焊接时需要的尺寸及剥削绝缘时刀具的深度防止碰伤导体。 

三、导体焊接 

1）将两侧电缆对准，导体焊接处留1mm间隙，并用500mm钢板尺作水平和垂直校正。

2）根据现有的内屏加热模具及导体焊接时所需要的长度，以800mm²的电缆导体为例，焊接尺寸定为一端22cm，另一端为14cm。 

3） 焊接方式：采用分层交叉焊接，目前采用特制紫铜焊丝、氩弧焊进行焊接。在每层导体焊接恢复时应保证其节距一致、直径一致，同时在每层导体焊接结束后应用锉刀修平、打磨光滑，保证外表无毛刺、无气孔等缺陷。在焊接时，通氦气进行降温，防止温度过高对缆产生危害。 

在进行导体焊接时应采用80-90A的电流进行焊接，并做好冷却措施以减少焊接时所产生的高温对铜导体的影响及内屏和绝缘体的伤害。 

四、 削剥反应力锥 

1）锥体的长度为20cm，其中应力锥部分为12cm，操作时用力均匀，保证外表光滑圆整。所剥的屏蔽部位绝不允许有绝缘残留，绝缘部位不允许有屏蔽残留，界面要分清，保持在同一切面上过渡位置要平滑过渡无明显的台阶。

2）用砂纸打磨后使其圆整、光滑并校对尺寸，无误后用丙酮清洁、热风枪吹干，并用薄膜包裹。 

五、内屏蔽恢复 

1）在内屏蔽恢复之前需检查导体的松紧度、光滑度、两端内屏蔽的尺寸，在确认无误后方可进行内屏蔽恢复的操作。

2）根据所需尺寸剪出同等大小的内屏蔽材料，后将所需粘合部位用细砂纸进行打磨一下，并同时清洁上面的灰尘。 

所述步骤五内屏蔽恢复中内屏蔽材料采用与电缆本体相一致的半导电屏蔽材料。所述半导电屏蔽材料选用市售美国3M公司生产半导电自黏带。 

3）用热风枪将导体预热，烘干导体。利用聚四氟乙烯带将准备好的内屏材料紧密地包在导体上，再用热风枪采用适当的温度对内屏搭接处进行加热。同时还要用手进行挤压。目的使其粘合。所有的搭接处粘合后拆开高温带将内屏表面修理圆整，光滑。 

4）重新包裹高温带采用模具加热，温度为140℃，时间30分钟。 

5）拆开模具和高温带，修整内屏表面。用玻璃刀片轻微的在内屏表面上刮平，不能有高低不平点和毛糙的现象。 

六、绝缘恢复 

1）清洁挤塑模具，用高纯度酒精清洗和无尘纸从同一方向清洗模具。清洗后的模具应合拢以防灰尘再次侵入。

2）准备夹紧模具。根据电缆除去铅套后的外径选择合适的模具。把电缆架在挤塑模上，清洁电缆，用无尘纸和酒精，把纸折叠成宽度4-5cm纸条，从距绝缘和外屏的界面5mm处向缆中心方向清洁（绝不允许反向），用无纺布绕包在外屏与绝缘的界面5mm处，绕后的直径与模具内衬模内径同等，并用电工胶带缠住。 

3）把电缆放置挤塑模中，注意中心位置。盖好模具，加热至140℃，内腔温度为120—130℃并保持30分钟。 

注意点：电缆和模具的清洁度要高。 

4） 挤塑 

挤塑前预加热，检查挤塑机是否完好，电气线路、加热器是否完好；打开预加热，设定加热温度90℃；检查料斗是否干净，加入至料斗不少于2/3的绝缘料，注意保证绝缘料干净。所述绝缘料选用交联聚乙烯。

在本道工序内模具温度和挤塑温度达到后启动挤塑机，设定挤塑温度为110～120 ℃，挤塑速度为45mm²/s，待挤塑模具两端有料泄出，表明内腔已满，可以停机，自然冷却模具。 

温度冷却到30℃以下时可以卸模了。注意此时应保留注塑口的绝缘料。 

所述步骤六绝缘恢复中绝缘料采用与本体电缆相同的220kV级交联聚乙烯材料。 

七、交联硫化 

1）根据电缆外径选择合适的密封橡胶模，垫好硅胶密封圈，填好密封胶，对称上紧螺丝，松紧适当。

2）充气试漏，充气至1.4MPa，置换模腔内的氧气。 

3） 用四氟乙烯带1/2搭界，包裹一层，再用加强带1/2搭界，包裹一层，再用铜带1/2搭界，包裹一层，使其受热均匀。

4）充氮气至规定压力值，压力值为1.3～1.4MPa，将模具加温到规定温度并保持到规定的时间后，开始降温降压，冷却（水冷）至100℃开始降压，速度要很慢，冷却到40℃以下才可以开始拆模。 

5）修正绝缘，用刀削去多余的绝缘，削至比原先的本体绝缘多1-2mm用600号的砂纸进行打磨，要求光滑平整，无坑洼。 

6 ）涂抹一层半导电漆，然后1/2搭界绕包一层半导电自黏带，所述半导电自黏带采用市售美国3M生产半导电自黏带； 

八、X光检查绝缘，用X光机照射接头区域，并洗出照片，用X光观片灯检查接头  X光照片，查看是否有杂质和微孔。

九、半导电阻水带恢复 

绕包与生产相同的阻水带进行半导电阻水带的恢复。

十、铅套恢复 

先包上一层铜带，然后套上铅管，氢氧火焰进行环状焊接，与原先电缆上的铅管焊接在一起，进行铅套恢复。

十一、外护套恢复 

套上规定厚度的热缩套管，热缩套管厚度为4～5mm,用酒精喷灯或热风枪进行加热使得热缩套管紧紧收缩在电缆表面，进行外护套的恢复，即在工厂制成220kV交联聚乙烯海底电缆软接头，将两根220kV交联聚乙烯海底电缆连接成整根大长度海底电缆。

本实用新型220kV交联聚乙烯海底电缆软接头及其制作方法的工艺技术相对于电缆技术要复杂的多，它的结构尺寸与电缆本体相同，或略大几毫米，它和电缆本体一样能承受拉、扭转、弯曲等机械应力的作用，在电性能上也与电缆本体相一致。 

采用本实用新型220kV交联聚乙烯海底电缆软接头及其制作方法制作的整根大长度海底电缆可达长度不受制造设备的限制，理论上可以满足客户对海缆长度的任意要求。 

经国家电力公司武汉高压研究所检测中心检测，220kV交联聚乙烯海底电缆软接头通过机械性能试验以及随后的电缆及软接头全性能试验，各项指标符合国家标准GB/Z 18890.1-2002额定电压220kV（Um=252kV）交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件的要求及国际大电网对海缆软接头机械性能指标的要求。 

Claims (2)

1.一种220kV交联聚乙烯海底电缆软接头，其特征在于：包括绝缘外屏蔽预留层、铅管护套恢复层、内屏蔽层、半导电漆加外屏蔽恢复层、绝缘恢复层、铜芯线焊接段、内半导电层恢复层、反应力锥、应力锥、绝缘半导电层恢复区、绝缘层恢复区和内半导电层恢复区；

铜芯线焊接段设置在两接头电缆，即交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二铜芯线之间，在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端分别剥切有绝缘外屏蔽预留层、反应力锥、应力锥、内屏蔽层，在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端的铜芯线焊接段外部有内半导电层恢复层，内半导电层恢复区设置在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端内屏蔽层之间，在内半导电层恢复层外部有绝缘恢复层，绝缘层恢复区设置在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端反应力锥之间，在绝缘恢复层外部有半导电漆加外屏蔽恢复层，绝缘半导电层恢复区设置在交联聚乙烯海底电缆一和交联聚乙烯海底电缆二接头电缆端应力锥之间，在半导电漆加外屏蔽恢复层外部有铅管护套恢复层，在铅管护套恢复层外部有外护套恢复层。

2.根据权利要求1所述的220kV交联聚乙烯海底电缆软接头，其特征在于：所述外护套恢复层采用热缩套管。

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