周長城，趙海軍

(沈陽古河電纜有限公司，遼寧 沈陽 110115)

交聯(lián)聚乙烯絕緣(XLPE)電纜是20世紀(jì)60年代以后技術(shù)發(fā)展最快的電力電纜產(chǎn)品。XLPE電纜附件隨XLPE電纜的發(fā)展而發(fā)展，是電纜線路的重要組成部分，電纜附件運(yùn)行的質(zhì)量直接影響電力系統(tǒng)供電的安全性[1]。

XLPE電纜附件在電網(wǎng)中運(yùn)行的質(zhì)量取決于附件的設(shè)計(jì)、制造過程、施工過程和電纜線路的運(yùn)行狀況等。附件的設(shè)計(jì)可以通過仿真軟件計(jì)算電場并對產(chǎn)品的電場分布進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而完善產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[2]；附件的制造過程依賴先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)和檢測，可有效杜絕產(chǎn)品缺陷；附件的施工過程完全由工人現(xiàn)場操作，對工人技能的要求比較高，也較難控制。

XLPE電纜附件施工過程包括施工準(zhǔn)備、切割電纜及電纜護(hù)套的處理、電纜加熱校直處理、主絕緣處理、部件安裝和質(zhì)量驗(yàn)評[3]。在電纜附件施工過程中大部分精力在主絕緣處理上，絕緣層剝削和拋光、絕緣屏蔽層處理質(zhì)量直接影響XLPE電纜附件施工后的運(yùn)行，因此要嚴(yán)格控制主絕緣處理這一關(guān)[4]。

1 絕緣處理

XLPE電纜絕緣處理包括絕緣屏蔽層剝削和絕緣層表面拋光2部分。

1.1 絕緣屏蔽層剝削

目前電纜絕緣屏蔽層剝削主要有剝削工具和玻璃剝削2種處理方式。剝削工具有電動剝削器和手動剝削器。電動剝削器價(jià)格昂貴，在實(shí)際施工中很少使用；手動剝削器常見的有2種結(jié)構(gòu)，如圖1所示，圖1(a)在電纜絕緣直徑≤80 mm的場合應(yīng)用較多，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，大截面電纜用的基本還依賴進(jìn)口，價(jià)格也相對較高，可用在330 kV及以上電壓等級電纜附件的安裝中；圖1(b)在施工過程中使用頻率較高，約90%的電纜附件安裝廠家都在使用，對于220 kV及以下電壓等級附件的安裝來說，性價(jià)比較高。剝削用玻璃宜選用厚度為2 mm的玻璃板，長度、寬度沒有規(guī)定，因人而宜，一般來說為保證玻璃邊緣的鋒利，應(yīng)在現(xiàn)場使用時(shí)切割。

(a)(b)圖1 專用剝削工具

根據(jù)圖紙規(guī)定的剝削長度在絕緣屏蔽上做標(biāo)記線，標(biāo)記線可采用帶材的隔離層做輔助工具以保證標(biāo)記線的尺寸準(zhǔn)確，畫好后要4個(gè)方向反復(fù)測量保證剝削長度相同。為了保證絕緣層拋光后絕緣直徑能滿足圖紙的規(guī)定，同時(shí)根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，絕緣層拋光后可去除絕緣直徑在0.7～1 mm范圍內(nèi)，因此剝削厚度要考慮一定的裕度。

采用剝削工具去除絕緣屏蔽層，要先將剝削工具放在電纜端部上旋轉(zhuǎn)幾圈，確保剝削工具的所有滾輪均與絕緣屏蔽層接觸，之后用板尺測量剝削工具兩側(cè)間隙并調(diào)整使其相等，調(diào)整剝削工具的刀具控制剝削厚度，使其在規(guī)定的尺寸內(nèi)，旋轉(zhuǎn)手柄進(jìn)行剝削，如圖2所示。每剝削50 mm長度測量1次電纜絕緣直徑以防止出現(xiàn)電纜絕緣變細(xì)現(xiàn)象。在處理過程中不要隨意調(diào)整剝削工具上的螺母，避免在電纜絕緣上形成環(huán)形刀痕，對電纜附件的安全運(yùn)行造成隱患[5-6]；在剝削工具接近標(biāo)記線位置時(shí)，要逐步調(diào)整剝削刀具，使其較平滑過渡，如圖3所示，防止產(chǎn)生臺階或較陡的過渡，不利于后期處理，從電纜上取下剝削工具，注意千萬不要傷到電纜絕緣。

采用玻璃去除絕緣屏蔽層，需先測量電纜的偏心度，在電纜圓周方向以45°為基準(zhǔn)選取8個(gè)位置點(diǎn)，用鋼板尺測量電纜絕緣尺寸并記錄，選取測量的最大值和最小值，用最小值比最大值，若其比值≥0.95，可正常處理；若其比值<0.95，則在處理時(shí)要多剝削最大值的軸向方向。用玻璃處理時(shí)注意使用玻璃的角度、力度和每次的剝削厚度，要達(dá)到符合圖紙要求的絕緣尺寸可以分幾次剝削，每次剝削前測量電纜絕緣直徑。為保證剝削過程中無遺漏，可以在電纜絕緣上每隔一段距離畫一圈標(biāo)識線，通過觀察標(biāo)識線的有無來判斷是否處理過此方向，如圖4所示。

圖2 剝削工具使用

圖3 標(biāo)記線前調(diào)整剝削工具

圖4 玻璃剝削標(biāo)識線

無論采用哪種剝削方式，標(biāo)記線前后位置都應(yīng)用玻璃處理光滑，并將標(biāo)記線后20～40 mm范圍內(nèi)的絕緣屏蔽層剝削成過渡錐坡[3]，保證絕緣層和絕緣屏蔽層之間光滑過渡，在過渡錐坡前后不允許有絕緣凹坑或絕緣屏蔽層有不光滑臺階；絕緣屏蔽層斷口處峰谷差應(yīng)控制在5 mm以內(nèi)且成圓弧波浪狀[7-8]，如圖5所示。

圖5 絕緣層與絕緣屏蔽層過渡

1.2 絕緣層表面拋光

絕緣層表面拋光可以采用打磨方式或鏡面方式進(jìn)行，根據(jù)不同電壓等級產(chǎn)品對處理電纜表面的粗糙度要求采用不同的拋光方式。

1.2.1 打磨方式

絕緣層表面打磨拋光處理一般宜采用240～600號及以上的氧化鋁砂紙[9]。砂紙宜選用質(zhì)地柔軟、不掉顆粒的產(chǎn)品。為了提高打磨速度，最初打磨使用電動打磨機(jī)進(jìn)行粗拋，之后采用手動打磨拋光。

電動打磨時(shí)為了保證電纜的圓整度和打磨后軸向無棱，宜選用砂帶接觸電纜后成圓弧狀的電動打磨機(jī)，如圖6所示。

圖6 電動打磨機(jī)

從320號砂紙開始，用每一號砂紙從4個(gè)方向打磨10遍以上，直到上一號砂紙的痕跡消失，為了保證打磨后電纜的圓整度按圖7所示的方法進(jìn)行打磨。千萬不要過度打磨，如果打磨深度把握不好，會在電纜絕緣層上形成長條形氣隙，運(yùn)行時(shí)該處電場明顯增強(qiáng)，易發(fā)生局部放電，時(shí)間久了會導(dǎo)致主絕緣的擊穿[10]。

圖7 砂紙打磨拋光處理

在打磨拋光過程中，打磨絕緣屏蔽層的砂紙不能打磨絕緣層，同時(shí)為了避免打磨絕緣屏蔽層的粉末粘在絕緣層上，分2步進(jìn)行打磨。首先用PVC膠帶覆蓋絕緣屏蔽層的邊緣，用砂紙打磨拋光暴露的絕緣層；之后用PVC膠帶覆蓋拋光的絕緣層，用砂紙打磨拋光剩余的絕緣層和絕緣屏蔽層，如圖8所示。

圖8 打磨拋光順序

打磨拋光后應(yīng)測量絕緣直徑。在應(yīng)力錐覆蓋區(qū)域至少選擇3個(gè)測量點(diǎn)，每個(gè)測量點(diǎn)應(yīng)在同一平面至少測量2次，確保絕緣直徑滿足圖紙規(guī)定尺寸范圍，如圖9所示。

圖9 打磨后絕緣直徑測量

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對于通過彈簧壓緊裝置提供界面壓力的產(chǎn)品，所有位置直徑測量差值在0.5 mm以內(nèi)；對于通過應(yīng)力錐自身抱緊力提供界面壓力的產(chǎn)品，所有位置直徑測量差值在1 mm以內(nèi)。測量完畢后再次拋光測量點(diǎn)以去除痕跡。

1.2.2 鏡面方式

經(jīng)600號砂紙打磨拋光的絕緣表面粗糙度可達(dá)到1 μm。對于220 kV及以上電壓等級產(chǎn)品，在打磨拋光的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高絕緣層的表面粗糙度，可以采用鏡面方式。

將特氟龍熱縮管套入到處理并清潔好的電纜絕緣層上[11]，且特氟龍管必須位于電纜絕緣和絕緣屏蔽斜坡范圍內(nèi)。用熱風(fēng)槍漸漸將其收縮在電纜表面，一邊收縮，一邊用干凈的布沿電纜的軸向和徑向?qū)⑻胤埞芘c電纜之間的氣泡趕出去，如圖10所示，通過加熱使電纜絕緣表面融化，將特氟龍熱縮管內(nèi)表面?zhèn)鬟f給電纜絕緣表面，將絕緣表面處理得像鏡子一樣。經(jīng)過鏡面處理方式后，電纜絕緣表面粗糙度可達(dá)到0.2 μm，如圖11所示。目前該工藝已成功應(yīng)用在500 kV電纜附件的安裝中。

圖10 鏡面過程

圖11 鏡面后電纜絕緣粗糙度

2 絕緣屏蔽層恢復(fù)處理

根據(jù)電壓等級不同及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，絕緣屏蔽層的處理可以采用電纜絕緣屏蔽層的直接剝削方式和現(xiàn)場恢復(fù)絕緣屏蔽層方式。

采用現(xiàn)場恢復(fù)絕緣屏蔽層的優(yōu)勢在于，應(yīng)力錐覆蓋區(qū)域絕緣屏蔽不存在斜坡，整個(gè)應(yīng)力錐界面壓力均衡?，F(xiàn)場恢復(fù)絕緣屏蔽層在直接剝削的基礎(chǔ)上將絕緣屏蔽層多剝削50～80 mm，該區(qū)間的絕緣直徑應(yīng)保持相同，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)絕緣屏蔽層斷口峰谷差可以控制在10 mm以內(nèi)且成圓弧波浪狀?，F(xiàn)場通過涂半導(dǎo)電漆或半導(dǎo)電帶硫化方式恢復(fù)絕緣屏蔽層，如圖12所示。

圖12 現(xiàn)場恢復(fù)絕緣屏蔽層

現(xiàn)場恢復(fù)絕緣屏蔽層最好在凈化間內(nèi)進(jìn)行，如果不可以應(yīng)對施工環(huán)境進(jìn)行管理：溫度控制5～30 ℃，濕度≤70%，現(xiàn)場應(yīng)干凈、整潔，不應(yīng)有灰塵。

現(xiàn)場恢復(fù)絕緣屏蔽層最簡單的方式是涂覆半導(dǎo)電漆，將工廠配置好的半導(dǎo)電漆均勻涂覆于電纜上，并用熱風(fēng)槍加熱使之快速干燥，通常情況下涂覆2次。在涂覆半導(dǎo)電漆外部纏繞半導(dǎo)電帶以防止半導(dǎo)電漆脫落，如圖13所示。該方式適用于110 kV及以下電壓等級產(chǎn)品。

圖13 涂覆后纏繞半導(dǎo)電帶

現(xiàn)場恢復(fù)絕緣屏蔽層相對復(fù)雜的方式是采用半導(dǎo)電帶硫化，將半導(dǎo)電帶以二分之一搭接方式在電纜上緊密纏繞2層，在半導(dǎo)電帶外部收縮熱縮管，熱縮管外部纏繞加熱帶和保溫帶，采用定時(shí)定溫加熱使半導(dǎo)電帶硫化，與電纜粘接為一體，如圖14所示。硫化后半導(dǎo)電層如果存在褶皺或氣泡等不良情況需要將硫化的半導(dǎo)電帶刮除后重新硫化。該方式適用于220 kV及以上電壓等級產(chǎn)品。

圖14 硫化后的絕緣屏蔽層

為了評價(jià)施工人員半導(dǎo)電帶的硫化質(zhì)量，應(yīng)在培訓(xùn)時(shí)對硫化后的樣品進(jìn)行粘接試驗(yàn)和微孔觀察。粘接試驗(yàn)時(shí)絕緣和半導(dǎo)電帶的撕裂強(qiáng)度需大于半導(dǎo)電帶的拉伸強(qiáng)度；微孔觀察用顯微鏡觀察硫化部位絕緣層和絕緣屏蔽層界面，微孔不大于50 μm[12]。

3 結(jié)論

在XLPE電纜附件施工過程中，電纜主絕緣處理包括絕緣層剝削和拋光、絕緣屏蔽層處理，其質(zhì)量直接影響XLPE電纜附件施工后的運(yùn)行。

對于絕緣層的剝削可以使用剝削刀具，剝削過程不要在電纜上形成環(huán)形刀痕或造成電纜絕緣過細(xì)，剝削時(shí)直徑預(yù)留0.7～1 mm。使用玻璃剝削時(shí)根據(jù)電纜偏心度的不同，剝削的方式也不同。

對于絕緣層打磨拋光，應(yīng)避免造成主絕緣的損傷，采用600號砂紙打磨拋光的電纜絕緣表面粗糙度可達(dá)到1 μm；對于220 kV及以上的產(chǎn)品可以采用鏡面方式，處理后電纜絕緣表面粗糙度可達(dá)到0.2 μm。

采用現(xiàn)場恢復(fù)絕緣屏蔽層的方式可以使應(yīng)力錐界面壓力均衡。110 kV及以下產(chǎn)品可以采用涂覆半導(dǎo)電漆方式恢復(fù)絕緣屏蔽層；220 kV及以上產(chǎn)品可以采用半導(dǎo)電帶硫化方式恢復(fù)絕緣屏蔽層，可以通過培訓(xùn)過程中硫化部位粘接試驗(yàn)和微孔觀察判斷硫化質(zhì)量。