高压电缆附件选型的分析与研究

摘 要：电缆附件是电缆线路的重要组成部分，是电缆系统中最薄弱的环节，因制造质量不好、材料选用不当或安装工艺不正确而造成的事故率高达百分之六十至八十。本专题结合工程实际通过对电缆附件的关键技术参数及参数间的制约关系，以及对材料、施工工艺、现场条件和产品的特性进行分析探讨。

关键词：电缆附件；电缆头；护层保护器

电缆附件是电缆线路重要的组成部分，电缆敷设完成后需将各种电缆附件，按照一定设计工艺，在现场安装到电缆端部，与电缆本体组合成不可分割的整体，电缆附件的电气绝缘、通流能力、机械性能和密封性能均应满足电缆安全运行的要求。通过对220kV的交联电缆附件的材质、施工工艺和产品的特性等方面进行分析比较，并结合现场条件，选出适合于工程现场需求的型号。

1 电缆终端头

电缆终端分为户内和户外电缆终端，户内电缆终端广泛使用GIS终端，户外电缆终端常采用的有瓷套式终端、复合套管式终端、全预制式终端。其特性如下：

GIS电缆终端可分为湿式GIS终端和干式GIS终端。湿式GIS终端是向套管内充绝缘浇注剂，安装和实验时需厂家配合完成，工序繁琐，占地较大，运维的工作量大。干式GIS终端不需加绝缘浇注剂，避免了漏油现象，使用寿命长，安装及运维简便，占地较小。干式GIS终端的结构形式有插拔式和装配式，两者主要是在顶部密封处理及尾管结构上有所不同，在产品选型时还需与GIS开关配套。

瓷套式户外终端具有良好的耐气候性、抗漏痕、电蚀能力和憎水性能。但瓷套式户外终端重量较大，装卸、运输、施工不方便且防爆性能较差，瓷套是脆性材料，爆炸后的碎片会殃及周边其它电气设备和人员安全，不适合在人员较密集的场所使用。

复合套管户外终端的重量轻，运输和安装比较方便。有优良的防爆性能，复合绝缘材料正好能克服瓷套爆炸时碎片殃及周边设备和人员安全的这一弱点，适合人员密集的场所使用。缺点是它的稳定性比瓷套差。在运行一定年限后会出现憎水性，机械特性和电气性能也会下降，并且密封会有劣化现象。

全预制式户外终端由性能优异的硅橡胶整体成型，安装时只需处理好电缆本体，将终端套入电缆端头即可；其重量轻，运输和安装比较方便，运行过程中易维护；整个终端为全干式结构，运行时可杜绝因漏油等原因造成的运行事故和环境危害，110kV及以下户外电缆终端主要采用全预制式电缆终端，220kV及以上电压等级因绝缘性能及电应力等问题，目前国内外市场上尚未有全预制式户外终端，一般采用瓷套式或复合套管式充油电缆终端。

2 中间接头

目前主要采用的接头有绕包式接头、模塑式接头、组合预制式接头、整体预制式接头。

绕包式接头在现场施工时需要用专用设备绕包机绕包绝缘，绝缘层间有空隙和杂质，形状不能达到设计要求，接头的尺寸较大，施工时间较长，不适合110 kV 及以上等级的电缆接头，优点是适用性强，适用于多种型式的电缆，可用于接头事故备件。

模塑式接头施工时对环境的要求高，对加热的温度、时间和冷却过程有严格的工艺要求，较难把控，现场施工时间较长，在国内应用较少。

组合预制式接头的主要绝缘都在工厂内制造，绝缘可靠，现场环境的要求较低，施工时间短。缺点是接头较长，体积大，比较笨重。

整体预制式接头在安装过程中预制件与电缆绝缘的界面暴露时间短，对现场环境的要求较低，接头工艺简单，机电性能好、体积小、重量轻、安装维护简便，施工时间短。

目前国内外110kV、220kV交联电缆中间接头常采用整体预制型接头。

3 护层保护器

电缆护层保护器用于限制金属护层上的感应电压，确保外护套不被过电压击穿。若击穿将导致金属护套出现多点接地，进而产生环流造成损耗发热，导致绝缘局部过热并加速老化。

目前国内外常采用的氧化锌保护器。正常状态保护器呈现高阻态，在低电压时泄漏电流小，当过电压超过保护器的电压阀值则迅速从高阻态转变为低阻态，释放电流，当过电压消失后，又恢复到高阻态，保障电缆的安全。

电缆工程中一般有三处需装设护层保护器，首先金属护套单点直接接地的电缆，在其金属层电气通路的末端，设置保护器，其次在交叉互联接地的电缆线路中，未直接接地的绝缘接头处设置保护器 ，另外进GIS站的电缆在GIS筒尾部法兰与电缆护层间需跨接保护器。

护层保护器的额定电压和动作电压应能保证在电缆金属护套上产生最大工频感应过电压时保持不动作，额定电压值越低越有利于保护电缆护层绝缘，但过低则可能引起保护器的频繁动作，缩短了保护器使用年限。保护器的额定电压、动作电压和残压三者之间相互关联、相互制约。

对于220kV电缆护层保护器通过最大冲击电流时的残压不得大于47.5/2≈33.58kV。并且系统短路时产生的最大工频过电压作用下，在可能长的切除故障时间内，护层电压限制器应能耐受，工程中一般选择保护器残压不大于10kV。2000μs方波电流表明护层保护器的通流能力，工程中一般要求2000μs方波电流为600A，经相关试验验证基于8/20μs标称放电电流为10kA 设计的护层保护器适合用于220kV电力电缆线路金属套过电压。

4 总结

通过对电缆附件的材料、施工工艺、现场条件以及产品的特性进行分析及比较，建议在GIS终端产品选型时，应根据GIS终端的结构形式选取与GIS开关配套的终端；110kV及以下户外终端一般采用全预制式终端，220kV户外终端一般根据现场条件选用瓷套或复合套管式充油的电缆终端；110kV及以上交联电缆中间接头普遍使用是整体预制型结构；电缆护层保护器的主要技术参数需根据现场条件选取相应的型号。选用的电缆附件均需符合相关标准技术要求，以确保高压电缆线路安全稳定的运行。

参考文献：

[1]朱伯衡，李志坚，陈其三.高压XLPE电缆附件的选型.高电压技术，20017，27（104）.

[2]朱晓辉，李斌，梁瑞成，田明辉.高压电缆设备终端的分类及其选型原则.高压电器，20078，43（4）.

作者简介：陈金虎（1985），男，汉族，山西臨汾人，本科，工作单位：北京恒华伟业科技股份有限公司，研究方向：电气工程。