FPSO中高压电缆冷缩终端施工问题的研究

刘思 袁家银 宁会朋 熊庆 白保卫(海洋石油工程(青岛)有限公司，山东 青岛 266520)

0 引言

FPSO全称浮式生产储卸油装置，是集生产、储油、卸油为一体的海上浮式平台，其主体结构大致分为上模和船体两部分。上模是油气处理功能的核心，采用高度集成模块化的结构、管线、电力设计，空间布局紧凑，其电力系统是维持各功能模块稳定运行的可靠保证。

FPSO电力系统同样区分高中低压等级，中高压电缆主要集中在最后的集成阶段施工，因中高压电缆普遍较粗，弯曲半径大，本身中高压电缆终端施工步骤多、难度大、技术含量高，而且有严格的绝缘、防水、密封性和机械强度的要求，在集成阶段施工总会遇到各种各样的难题需要解决。

1 FPSO中高压电缆终端

电缆终端根据需要安装到电缆的首尾两端，用以完成与其他各类负荷设备、盘柜的动力连接，一般分户外终端(含伞裙)、户内终端、肘形终端等。电缆终端通过对电缆头的层层包裹，实现绝缘、屏蔽、防水、应力控制等功能，具有良好的机械和电气性能，可长期应用于各类恶劣工况条件。和电力系统类似，电缆终端也区分不同的电压等级，不同等级的终端材料也不相同。电缆终端材料表面光滑碰撞，能实现对周围电场分布和电场强度的控制，使电缆末端的电场分布尽可能均匀，提高运行可靠性。电缆终端材料广泛应用于船舶、石油石化、电力、冶金等工业领域。常用的主要有热缩电缆终端和冷缩电缆终端材料。

1.1 热缩电缆终端

热缩电缆终端制作需要专业的加热工具对部件加热收缩，为保证部件均匀受热收缩，加热前最好保持电缆立放。加热收缩操作是热缩电缆终端制作的关键环节。在严禁动火区域施工受限，容易产出不安全因素。

1.2 冷缩电缆终端

冷缩电缆终端使用扩张支撑原理，取出支撑物就能自动收缩复位，制作过程中不需加热，安全可靠，使用方便，施工不受限制。冷缩终端采用弹性橡胶材料，内部衬以塑料螺旋支撑物保持扩张状态。因冷缩电缆终端长期处于高张力状态，因此使用前必须保证冷缩部件不应有明显的永久变形或弹性应力松弛情况，否则冷缩终端安装后无法保证有足够的弹性压紧力，影响机械强度和电气性能。

考虑到冷缩终端相比热缩终端有无可替代的优点，本FPSO项目中高压电缆均采用冷缩终端材料。

2 FPSO中高压电缆冷缩终端施工问题

2.1 冷缩终端施工步骤

冷缩终端施工关键步骤如下：

(1)施工前准备，检查电缆是否受潮进水，如受潮必须进行干燥处理；

(2)电缆外护套层及铠装层的开剥，安装铠装接地线及屏蔽接地线；

(3)安装分叉手套及冷缩直管段；

(4)线芯处理：金属屏蔽层、半导电层及绝缘层开剥、绕包半导电胶带、压接线端子；

(5)主绝缘表面打磨及清洁处理；

(6)安装冷缩终端及密封套管；

2.2 冷缩终端施工问题研究

现场冷缩终端制作需要严格根据上述施工流程，逐步完成，中间任何环节细节处理不好，都可能导致耐压试验不通过、绝缘击穿等严重的质量问题。在某FPSO项目，现场施工过程中遇到的典型问题及采取措施如下：

2.2.1 绝缘干燥处理不到位的问题

在潮湿和恶劣的工况条件下，施工前的电缆头、冷缩材料、施工后的电缆终端未提前做好干燥处理和提供必要的防护，导致绝缘问题多发。

采取措施：按照工艺要求，保持工作环境的干燥，潮湿雨天或湿度超过75%的工作环境禁止作业；保持电缆头、冷缩材料的干燥。

2.2.2 电缆内、外护套及铠装层开剥尺寸不合理问题

因施工人员未能有效执行施工规范和技术要求，无法保证外护套及铠装层开剥尺寸，导致后续终端材料安装后，存在空隙影响绝缘。

采取措施：严格按各型号冷缩终端尺寸开剥电缆，一般开剥尺寸1300mm；切割金属铠装层时，切割深度约为铠装厚度的2/3，严禁割穿铠装，以免破坏内护套绝缘；刀口沿电缆衬垫填充物的位置划开，不得损伤铜屏蔽层及其他内部结构，以免破坏绝缘。

2.2.3 安装铠装接地及屏蔽接地线时绝缘处理不到位问题

采取措施：铠装局部务必打磨光滑无毛刺，以防止刮伤三叉终端，影响绝缘；绝缘胶带完全包覆住恒力弹簧。

2.2.4 铜屏蔽层开剥时绝缘处理不到位问题

采取措施：铜屏蔽断口要均匀整齐，不得有尖角及快口，更不允许让铜带尖角刺进入外半导电层，否则绝缘无法保证。

2.2.5 线芯主绝缘表面打磨及清洁处理不到位问题

根据扭转冲击工作原理对工具结构进行设计，工具详细结构组成如图4所示。扭转冲击工具主要包括：外壳接头、传动短节、液动锤、锤外壳、启动器、分流器及喷嘴等部件组成。其中，核心运动部件为启动器和液动锤，可以在工具内部转动，液动锤双向摆动并撞击到工具内壁面，产生高频扭转冲击。

采取措施：对电缆主绝缘表面进行打磨，先使用120#砂纸作粗打磨，再用240#砂纸作精细打磨，打磨处理后，电缆主绝缘表面不能留有刀痕或半导电颗粒；电缆主绝缘表面清洁处理应使用所配的专用清洁片，从绝缘部分向半导电层方向擦清，不得来回擦拭，不得重复使用，擦过半导电屏蔽层及导体的清洁片绝对不能擦洗主绝缘。在进行下一步骤前，主绝缘表面必须保持干燥，如有必要，用干净的不起毛布进行擦拭。

2.2.6 冷缩套管安装前绝缘处理遗漏问题

该问题主要在某FPSO项目现场集中多发，现场施工容易遗漏，属于重点关注项。

采取措施：用绝缘防水胶带需填平接线端子与电缆主绝缘之间的空隙冷缩终端施工完成效果如图1所示。

图1 冷缩终端完成效果图

2.3 电缆终端制作防范措施

由于实际建设过程中，技术人员难免会出现一定的操作偏差。就需要在新电缆终端施工的过程中，由业主机构委派专业的监督管理人员进行实时检测，检测内容应当包含以下以下几个方面：

(1)实际进行产品制作时，要充分掌握工艺任务书，认真核查电缆终端的附件材料，在制造阶段要把控好相关技术指标，尺寸如图2。

图2 相关技术指标

(2)在进行电缆剥切的过程中，要管控好尺寸数据，保证剥切操作不会损害内部组成。

(3)对铜屏蔽层进行剥切处理时，需要借助扎带，保证剥切位置平滑，不出现毛刺等问题。当绝缘层剥切完成后，应当通过细砂纸进行进一步优化，去除存在的杂质和切割痕迹。

(4)对于外半导体层来说，剥切处理后要保证平整性，且在断口位置进行倒角处理。不仅如此，和铜屏蔽层连接的部分要利用半导体带进行缠接，防止在连接位置出现空隙，消除局部放电隐患。实际操作过程中，可以选用硅脂处理连接位置存在的间隙，消除电晕现象。

(5)按照实际制造中积累的经验不难发现，对冷缩终端等设备进行固定前需要利用绝缘自粘带进行预处理，保证塑料条在抽取过程中不会损伤电缆结构。

(6)电缆附件的参数大小和尚未装设的电缆结构要满足图6中的具体要求，尤其是应力管和绝缘层的重合长度需要大于10mm，避免在收缩过程中出现相互分离等问题，保证发挥出电应力分散的效用。

3 电缆终端巡查检测

针对某FPSO项目来说，特别是刚搭建完成的10kV变压器中电缆冷缩终端需要严格落实巡查任务。通过实际检测可以看出，1#和3#电缆的终端屏蔽层端口位置已经发生了发电问题。因为该项目中的电缆终端均是同一技术人员负责，所以要对整批电缆终端进行调换，杜绝可能存在的安全风险。同时在测定厂区内部其他位置的电缆终端时，不仅要落实好交流试验，还需要增设放电检测，更好的检测出由于制造偏差导致的微小空隙以及后期运行时可能存在的隐患问题。对电缆终端设备进行全方位的检测，消除存在的缺陷异常，保证设备可以安全稳定的发挥作用。

4 结语

中高压电缆冷缩终端施工本身技术难度大、施工要求高、施工步骤多且环环相扣，对施工人员的技能水平要求极高，针对这项复杂的作业要求，只有通过标准化施工工艺，量化指标、明确流程，同时增强施工人员的责任心，严肃认真处理细节，才能保证施工的一次合格率和稳定性要求。