FPSO中高壓電纜冷縮終端施工問題的研究

劉思 袁家銀 寧會朋 熊慶 白保衛(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520)

0 引言

FPSO全稱浮式生產儲卸油裝置，是集生產、儲油、卸油為一體的海上浮式平臺，其主體結構大致分為上模和船體兩部分。上模是油氣處理功能的核心，采用高度集成模塊化的結構、管線、電力設計，空間布局緊湊，其電力系統是維持各功能模塊穩定運行的可靠保證。

FPSO電力系統同樣區分高中低壓等級，中高壓電纜主要集中在最后的集成階段施工，因中高壓電纜普遍較粗，彎曲半徑大，本身中高壓電纜終端施工步驟多、難度大、技術含量高，而且有嚴格的絕緣、防水、密封性和機械強度的要求，在集成階段施工總會遇到各種各樣的難題需要解決。

1 FPSO中高壓電纜終端

電纜終端根據需要安裝到電纜的首尾兩端，用以完成與其他各類負荷設備、盤柜的動力連接，一般分戶外終端(含傘裙)、戶內終端、肘形終端等。電纜終端通過對電纜頭的層層包裹，實現絕緣、屏蔽、防水、應力控制等功能，具有良好的機械和電氣性能，可長期應用于各類惡劣工況條件。和電力系統類似，電纜終端也區分不同的電壓等級，不同等級的終端材料也不相同。電纜終端材料表面光滑碰撞，能實現對周圍電場分布和電場強度的控制，使電纜末端的電場分布盡可能均勻，提高運行可靠性。電纜終端材料廣泛應用于船舶、石油石化、電力、冶金等工業領域。常用的主要有熱縮電纜終端和冷縮電纜終端材料。

1.1 熱縮電纜終端

熱縮電纜終端制作需要專業的加熱工具對部件加熱收縮，為保證部件均勻受熱收縮，加熱前最好保持電纜立放。加熱收縮操作是熱縮電纜終端制作的關鍵環節。在嚴禁動火區域施工受限，容易產出不安全因素。

1.2 冷縮電纜終端

冷縮電纜終端使用擴張支撐原理，取出支撐物就能自動收縮復位，制作過程中不需加熱，安全可靠，使用方便，施工不受限制。冷縮終端采用彈性橡膠材料，內部襯以塑料螺旋支撐物保持擴張狀態。因冷縮電纜終端長期處于高張力狀態，因此使用前必須保證冷縮部件不應有明顯的永久變形或彈性應力松弛情況，否則冷縮終端安裝后無法保證有足夠的彈性壓緊力，影響機械強度和電氣性能。

考慮到冷縮終端相比熱縮終端有無可替代的優點，本FPSO項目中高壓電纜均采用冷縮終端材料。

2 FPSO中高壓電纜冷縮終端施工問題

2.1 冷縮終端施工步驟

冷縮終端施工關鍵步驟如下：

(1)施工前準備，檢查電纜是否受潮進水，如受潮必須進行干燥處理；

(2)電纜外護套層及鎧裝層的開剝，安裝鎧裝接地線及屏蔽接地線；

(3)安裝分叉手套及冷縮直管段；

(4)線芯處理：金屬屏蔽層、半導電層及絕緣層開剝、繞包半導電膠帶、壓接線端子；

(5)主絕緣表面打磨及清潔處理；

(6)安裝冷縮終端及密封套管；

2.2 冷縮終端施工問題研究

現場冷縮終端制作需要嚴格根據上述施工流程，逐步完成，中間任何環節細節處理不好，都可能導致耐壓試驗不通過、絕緣擊穿等嚴重的質量問題。在某FPSO項目，現場施工過程中遇到的典型問題及采取措施如下：

2.2.1 絕緣干燥處理不到位的問題

在潮濕和惡劣的工況條件下，施工前的電纜頭、冷縮材料、施工后的電纜終端未提前做好干燥處理和提供必要的防護，導致絕緣問題多發。

采取措施：按照工藝要求，保持工作環境的干燥，潮濕雨天或濕度超過75%的工作環境禁止作業；保持電纜頭、冷縮材料的干燥。

2.2.2 電纜內、外護套及鎧裝層開剝尺寸不合理問題

因施工人員未能有效執行施工規范和技術要求，無法保證外護套及鎧裝層開剝尺寸，導致后續終端材料安裝后，存在空隙影響絕緣。

采取措施：嚴格按各型號冷縮終端尺寸開剝電纜，一般開剝尺寸1300mm；切割金屬鎧裝層時，切割深度約為鎧裝厚度的2/3，嚴禁割穿鎧裝，以免破壞內護套絕緣；刀口沿電纜襯墊填充物的位置劃開，不得損傷銅屏蔽層及其他內部結構，以免破壞絕緣。

2.2.3 安裝鎧裝接地及屏蔽接地線時絕緣處理不到位問題

采取措施：鎧裝局部務必打磨光滑無毛刺，以防止刮傷三叉終端，影響絕緣；絕緣膠帶完全包覆住恒力彈簧。

2.2.4 銅屏蔽層開剝時絕緣處理不到位問題

采取措施：銅屏蔽斷口要均勻整齊，不得有尖角及快口，更不允許讓銅帶尖角刺進入外半導電層，否則絕緣無法保證。

2.2.5 線芯主絕緣表面打磨及清潔處理不到位問題

根據扭轉沖擊工作原理對工具結構進行設計，工具詳細結構組成如圖4所示。扭轉沖擊工具主要包括：外殼接頭、傳動短節、液動錘、錘外殼、啟動器、分流器及噴嘴等部件組成。其中，核心運動部件為啟動器和液動錘，可以在工具內部轉動，液動錘雙向擺動并撞擊到工具內壁面，產生高頻扭轉沖擊。

采取措施：對電纜主絕緣表面進行打磨，先使用120#砂紙作粗打磨，再用240#砂紙作精細打磨，打磨處理后，電纜主絕緣表面不能留有刀痕或半導電顆粒；電纜主絕緣表面清潔處理應使用所配的專用清潔片，從絕緣部分向半導電層方向擦清，不得來回擦拭，不得重復使用，擦過半導電屏蔽層及導體的清潔片絕對不能擦洗主絕緣。在進行下一步驟前，主絕緣表面必須保持干燥，如有必要，用干凈的不起毛布進行擦拭。

2.2.6 冷縮套管安裝前絕緣處理遺漏問題

該問題主要在某FPSO項目現場集中多發，現場施工容易遺漏，屬于重點關注項。

采取措施：用絕緣防水膠帶需填平接線端子與電纜主絕緣之間的空隙冷縮終端施工完成效果如圖1所示。

圖1 冷縮終端完成效果圖

2.3 電纜終端制作防范措施

由于實際建設過程中，技術人員難免會出現一定的操作偏差。就需要在新電纜終端施工的過程中，由業主機構委派專業的監督管理人員進行實時檢測，檢測內容應當包含以下以下幾個方面：

(1)實際進行產品制作時，要充分掌握工藝任務書，認真核查電纜終端的附件材料，在制造階段要把控好相關技術指標，尺寸如圖2。

圖2 相關技術指標

(2)在進行電纜剝切的過程中，要管控好尺寸數據，保證剝切操作不會損害內部組成。

(3)對銅屏蔽層進行剝切處理時，需要借助扎帶，保證剝切位置平滑，不出現毛刺等問題。當絕緣層剝切完成后，應當通過細砂紙進行進一步優化，去除存在的雜質和切割痕跡。

(4)對于外半導體層來說，剝切處理后要保證平整性，且在斷口位置進行倒角處理。不僅如此，和銅屏蔽層連接的部分要利用半導體帶進行纏接，防止在連接位置出現空隙，消除局部放電隱患。實際操作過程中，可以選用硅脂處理連接位置存在的間隙，消除電暈現象。

(5)按照實際制造中積累的經驗不難發現，對冷縮終端等設備進行固定前需要利用絕緣自粘帶進行預處理，保證塑料條在抽取過程中不會損傷電纜結構。

(6)電纜附件的參數大小和尚未裝設的電纜結構要滿足圖6中的具體要求，尤其是應力管和絕緣層的重合長度需要大于10mm，避免在收縮過程中出現相互分離等問題，保證發揮出電應力分散的效用。

3 電纜終端巡查檢測

針對某FPSO項目來說，特別是剛搭建完成的10kV變壓器中電纜冷縮終端需要嚴格落實巡查任務。通過實際檢測可以看出，1#和3#電纜的終端屏蔽層端口位置已經發生了發電問題。因為該項目中的電纜終端均是同一技術人員負責，所以要對整批電纜終端進行調換，杜絕可能存在的安全風險。同時在測定廠區內部其他位置的電纜終端時，不僅要落實好交流試驗，還需要增設放電檢測，更好的檢測出由于制造偏差導致的微小空隙以及后期運行時可能存在的隱患問題。對電纜終端設備進行全方位的檢測，消除存在的缺陷異常，保證設備可以安全穩定的發揮作用。

4 結語

中高壓電纜冷縮終端施工本身技術難度大、施工要求高、施工步驟多且環環相扣，對施工人員的技能水平要求極高，針對這項復雜的作業要求，只有通過標準化施工工藝，量化指標、明確流程，同時增強施工人員的責任心，嚴肅認真處理細節，才能保證施工的一次合格率和穩定性要求。