110千伏及以上高壓電纜插拔式GIS終端接頭施工方法優化及關鍵技術研究

廣州市電力工程有限公司 張 鴻

近年電纜GIS終端安裝工藝日新月異，不同產品結構設計、施工尺寸、部件名稱和安裝方法有差異但又大體相似，廠家安裝工藝說明基于自身產品工藝特點和自有熟練工人編寫，在工序步驟、工藝描述及質量控制方面有太多約定俗成要求而未安裝說明上明文描述。如果由不熟悉的安裝人員按規范流程和質量要求安裝，僅憑經驗容易造成安裝工藝的張冠李戴，埋下極大質量風險。

電纜GIS裝配式終端相對于插拔式終端環氧套管安裝步驟更多、空間要求更高、安裝難度更大，基于安裝便利性與運維檢修縮短工期考慮，應采用插拔式工藝取代裝配式。我司針對不同廠家110kV交聯電纜GIS插拔式終端安裝工藝要求及特有工藝處理方法進行深入對比研究，規范電纜GIS插拔式終端安裝流程，完善質量控制點設置，細化工藝步驟，將工藝原理融入質量控制要求，量化工藝標準，從而制定一套規范《110kV交聯電纜GIS插拔式終端安裝施工方法》，為一線安裝人員提供有指導意義和可操作性的施工指引。

1 本安裝方法的創新點

1.1 新工具、材料改進

在研究、歸納總結電纜GIS插拔式終端安裝過程中，我司通過對切割工具和電纜支架進行改進，獲得了2項國家實用新型專利，提高了安裝施工質量和線路運維的可靠性。

針對傳統電動切割工具難以保證高電壓大截面電纜線芯切割精度及每次切割穩定性，研發改進了《電纜芯切割固定模及帶該固定模的切割裝置》（ZL 2014 2 0303575.6），通過將定制工模裝設在液壓切割裝置，實現電纜線芯精確、圓整、平整的電動化切割，提高后續諸如半導電斷口等關鍵工藝尺寸測量與定位的準確性。

針對傳統固定電纜支架難以提供合適支撐和緊固力的缺陷，研發改進了《一種彈壓旋調式電纜支架裝置》（ZL 2020 2 0226225.X）通過研制托臂旋轉結構，現場作業人員根據電纜敷設角度調整固定托臂角度，實現電纜、托臂和電纜固定抱箍的完美結合，改善承托，增加摩擦力，分散重量承托，避免電纜局部受壓過大損傷電纜。

圖1 電纜芯切割固定模及帶該固定模的切割裝置

圖2 彈壓旋調式電纜支架裝置

1.2 工藝監督檢查表

為避免安裝人員僅憑借經驗作業，規范施工流程、完善施工記錄，便于開展重要工藝檢查追溯，提高施工質量和效率，我司編制了《110kV交聯電纜GIS終端安裝工藝監檢表》，整個表格由工序流程、作業內容描述、標準尺寸、實測數值（完成情況）、簽名確認和備注說明6個部分組成。新產品初次進場及工藝版本更新后，均應組織專業技術人員對安裝說明和工藝圖紙進行審圖，識別出新產品的特殊工藝步驟、內容差異、工藝要求和本產品的具體工藝處理尺寸，然后對標準版本《工藝監檢表》進行專用版本的修編或調整，修編過程使用通俗易懂的常規說法和行業術語相結合，確保一線人員看得懂，理解透。現場作業時，應安排專業技術人員對現場安裝施工進行逐項核實、記錄和拍照留存記錄。

2 規范流程及優化工藝

2.1 規范工藝流程

針對不同廠家的插拔式結構電纜GIS終端的產品特點、工藝要求及現場環境和施工經驗進行研究、總結，從而優化出一套規范的安裝流程并結合上述的《工藝監檢表》使用。嚴格按照施工流程和內容逐項施工確認，既簡化現場作業工作又能確保現場作業不漏項。電纜本體處理：電纜開線、底鉛處理、加溫校直、外半導電及斷口處理、導體剝切、電纜打磨、檢測與記錄；電纜GIS插拔式終端安裝：環境控制及安裝準備、應力錐安裝環氧套管安裝、導體連接及上部金具安裝、環氧套管安裝、電纜進倉、錐托安裝、尾管安裝及封鉛、接地線制作及安裝。

2.2 優化安裝工藝

電纜附件安裝質量主要依賴施工作業人員對工藝尺寸的控制以及各工序流程的工藝質量把關，我司從多年施工經驗和故障案例分析中總結、并基于110kV交聯電纜GIS插拔式終端安裝工藝要求來完善全流程的質量控制點，細化工藝要求，量化質量標準，并通過新方法和應用新工具進一步確保并提高施工質量。由于篇幅原因，下面主要介紹本施工方法的主要改進優化內容。

搭建安裝工房：綜合考慮新建設和運行中變電站，戶外和戶內GIS設備安裝環境要求的差異，電纜附件110kV、220kV和500kV對安裝環境潔凈度的差異和現場施工作業的需要。新建設、戶外GIS設備的電纜附件安裝應分別先搭建外安裝工房，提供整體作業大環境和內組裝安裝工房，提供高潔凈度小環境相結合的方式，并根據電壓等級、氣溫、濕度和現場情況靈活配置空調、抽濕機和空氣凈化器，甚至是正壓循環系統等部件。

圓鋼加熱校直法：由于電纜外半導電層和絕緣層在受熱后變軟，容易受力變形。我司將采用開邊圓管，按照彎曲方向對側包夾冷固定，然后通過金屬圓鋼對電纜本體全面積均勻加熱，避免傳統角鋼法采用發熱帶直接接觸電纜加熱后再包夾角鋼勒緊校直的方法。在冷卻校直成型階段，增加防潮吸濕密封工藝措施和受（重）力平衡抵消工藝措施，避免人為操作不當導致的機械應力消除不充分象。

工藝尺寸控制：傳統高壓電、大截面電纜切割工具體積大、重量大，啟動時晃動大且需要高高托舉，人工操作難以保證長時間絕對水平的穩定切割。由于導體切面是后續多個關鍵工序的測量基準，導體切面不平、尺寸不準確都會直接影響后續外半導電斷口定點、應力錐定位及各工藝尺寸的測量，嚴重影響安裝質量。因此我司通過在導體上安裝緊束工模，定制轉接卡具固定在切刀刀面，通過大功率液壓泵驅動鋒利的刀刃平滑切斷導體，能同時保證尺寸精確和切面平整，且操作簡單快捷。

量化主絕緣打磨質量：由于缺乏統一量化的判斷工具，傳統電纜打磨質量檢查采用不同時間、不同人員、不唯一判斷標準，無論對人員培訓還是質量檢查都存在較大的認識偏差。因此，通過引入粗糙度概念，在平行光源和觸摸檢查基礎上，應用粗糙度檢測儀分級建立主絕緣粗糙度標準：110kV不大于0.9μm，220kV不大于0.7μm，330kV～500kV不大于0.4μm。

電纜抱箍緊固：由于GIS終端設備一般布置變電站3樓，如采用垂直敷設進線，豎井段電纜本體和電纜護層保持平行，近10米電纜重量全部掛在導體連接部位，可能埋下導致導體連接發生變形、發熱且豎井底電纜轉彎位置受壓過大而受損的隱患。因此豎井段電纜常采用彎曲敷設，但固定角度支架角度和電纜彎曲角度不一致，可能因壓強過大損傷電纜本體。針對上述難題，我們研制采用一種彈壓旋調式電纜支架裝置代替傳統固定電纜支架。

3 結語

隨著高壓電纜附件國產化深入，國內通過引進、吸收國外技術基礎上進行改進與優化，結構設計與電氣性能在110～220kV基本替代國外同類產品，500kV也有成熟產品上市，但由于重產品輕工藝思路影響下，無論在工藝說明和圖紙還是現場安裝指導上還有進一步優化空間。本文研究已在實際工程中成功應用，為進一步完善電纜插拔式GIS終端安裝應用提供理論依據和施工方法，推動電纜附件安裝質量提高有積極意義。