高壓及超高壓XLPE電纜附件施工時電纜絕緣處理工藝

周長城，趙海軍

(沈陽古河電纜有限公司，遼寧 沈陽 110115)

交聯聚乙烯絕緣(XLPE)電纜是20世紀60年代以后技術發展最快的電力電纜產品。XLPE電纜附件隨XLPE電纜的發展而發展，是電纜線路的重要組成部分，電纜附件運行的質量直接影響電力系統供電的安全性[1]。

XLPE電纜附件在電網中運行的質量取決于附件的設計、制造過程、施工過程和電纜線路的運行狀況等。附件的設計可以通過仿真軟件計算電場并對產品的電場分布進行優化，進而完善產品的結構設計[2]；附件的制造過程依賴先進的設備進行生產和檢測，可有效杜絕產品缺陷；附件的施工過程完全由工人現場操作，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備、切割電纜及電纜護套的處理、電纜加熱校直處理、主絕緣處理、部件安裝和質量驗評[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、絕緣屏蔽層處理質量直接影響XLPE電纜附件施工后的運行，因此要嚴格控制主絕緣處理這一關[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。電動剝削器價格昂貴，在實際施工中很少使用；手動剝削器常見的有2種結構，如圖1所示，圖1(a)在電纜絕緣直徑≤80 mm的場合應用較多，已經實現國產化，大截面電纜用的基本還依賴進口，價格也相對較高，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、寬度沒有規定，因人而宜，一般來說為保證玻璃邊緣的鋒利，應在現場使用時切割。

(a)(b)圖1 專用剝削工具

根據圖紙規定的剝削長度在絕緣屏蔽上做標記線，標記線可采用帶材的隔離層做輔助工具以保證標記線的尺寸準確，畫好后要4個方向反復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定，同時根據以往的施工經驗，絕緣層拋光后可去除絕緣直徑在0.7～1 mm范圍內，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間隙并調整使其相等，調整剝削工具的刀具控制剝削厚度，使其在規定的尺寸內，旋轉手柄進行剝削，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電纜絕緣變細現象。在處理過程中不要隨意調整剝削工具上的螺母，避免在電纜絕緣上形成環形刀痕，對電纜附件的安全運行造成隱患[5-6]；在剝削工具接近標記線位置時，要逐步調整剝削刀具，使其較平滑過渡，如圖3所示，防止產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°為基準選取8個位置點，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，則在處理時要多剝削最大值的軸向方向。用玻璃處理時注意使用玻璃的角度、力度和每次的剝削厚度，要達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識線，通過觀察標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 標記線前調整剝削工具

圖4 玻璃剝削標識線

無論采用哪種剝削方式，標記線前后位置都應用玻璃處理光滑，并將標記線后20～40 mm范圍內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控制在5 mm以內且成圓弧波浪狀[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行，根據不同電壓等級產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]。砂紙宜選用質地柔軟、不掉顆粒的產品。為了提高打磨速度，最初打磨使用電動打磨機進行粗拋，之后采用手動打磨拋光。

電動打磨時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，如圖6所示。

圖6 電動打磨機

從320號砂紙開始，用每一號砂紙從4個方向打磨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，運行時該處電場明顯增強，易發生局部放電，時間久了會導致主絕緣的擊穿[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，同時為了避免打磨絕緣屏蔽層的粉末粘在絕緣層上，分2步進行打磨。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

打磨拋光后應測量絕緣直徑。在應力錐覆蓋區域至少選擇3個測量點，每個測量點應在同一平面至少測量2次，確保絕緣直徑滿足圖紙規定尺寸范圍，如圖9所示。

圖9 打磨后絕緣直徑測量

根據經驗，對于通過彈簧壓緊裝置提供界面壓力的產品，所有位置直徑測量差值在0.5 mm以內；對于通過應力錐自身抱緊力提供界面壓力的產品，所有位置直徑測量差值在1 mm以內。測量完畢后再次拋光測量點以去除痕跡。

1.2.2 鏡面方式

經600號砂紙打磨拋光的絕緣表面粗糙度可達到1 μm。對于220 kV及以上電壓等級產品，在打磨拋光的基礎上，為進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。用熱風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將特氟龍管與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，將特氟龍熱縮管內表面傳遞給電纜絕緣表面，將絕緣表面處理得像鏡子一樣。經過鏡面處理方式后，電纜絕緣表面粗糙度可達到0.2 μm，如圖11所示。目前該工藝已成功應用在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 絕緣屏蔽層恢復處理

根據電壓等級不同及產品結構特點，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場恢復絕緣屏蔽層方式。

采用現場恢復絕緣屏蔽層的優勢在于，應力錐覆蓋區域絕緣屏蔽不存在斜坡，整個應力錐界面壓力均衡。現場恢復絕緣屏蔽層在直接剝削的基礎上將絕緣屏蔽層多剝削50～80 mm，該區間的絕緣直徑應保持相同，根據經驗絕緣屏蔽層斷口峰谷差可以控制在10 mm以內且成圓弧波浪狀。現場通過涂半導電漆或半導電帶硫化方式恢復絕緣屏蔽層，如圖12所示。

圖12 現場恢復絕緣屏蔽層

現場恢復絕緣屏蔽層最好在凈化間內進行，如果不可以應對施工環境進行管理：溫度控制5～30 ℃，濕度≤70%，現場應干凈、整潔，不應有灰塵。

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

圖13 涂覆后纏繞半導電帶

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

圖14 硫化后的絕緣屏蔽層

為了評價施工人員半導電帶的硫化質量，應在培訓時對硫化后的樣品進行粘接試驗和微孔觀察。粘接試驗時絕緣和半導電帶的撕裂強度需大于半導電帶的拉伸強度；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，其質量直接影響XLPE電纜附件施工后的運行。

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形刀痕或造成電纜絕緣過細，剝削時直徑預留0.7～1 mm。使用玻璃剝削時根據電纜偏心度的不同，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到1 μm；對于220 kV及以上的產品可以采用鏡面方式，處理后電纜絕緣表面粗糙度可達到0.2 μm。

采用現場恢復絕緣屏蔽層的方式可以使應力錐界面壓力均衡。110 kV及以下產品可以采用涂覆半導電漆方式恢復絕緣屏蔽層；220 kV及以上產品可以采用半導電帶硫化方式恢復絕緣屏蔽層，可以通過培訓過程中硫化部位粘接試驗和微孔觀察判斷硫化質量。