110千伏及以上高压电缆插拔式GIS终端接头施工方法优化及关键技术研究

广州市电力工程有限公司 张 鸿

近年电缆GIS终端安装工艺日新月异，不同产品结构设计、施工尺寸、部件名称和安装方法有差异但又大体相似，厂家安装工艺说明基于自身产品工艺特点和自有熟练工人编写，在工序步骤、工艺描述及质量控制方面有太多约定俗成要求而未安装说明上明文描述。如果由不熟悉的安装人员按规范流程和质量要求安装，仅凭经验容易造成安装工艺的张冠李戴，埋下极大质量风险。

电缆GIS装配式终端相对于插拔式终端环氧套管安装步骤更多、空间要求更高、安装难度更大，基于安装便利性与运维检修缩短工期考虑，应采用插拔式工艺取代装配式。我司针对不同厂家110kV交联电缆GIS插拔式终端安装工艺要求及特有工艺处理方法进行深入对比研究，规范电缆GIS插拔式终端安装流程，完善质量控制点设置，细化工艺步骤，将工艺原理融入质量控制要求，量化工艺标准，从而制定一套规范《110kV交联电缆GIS插拔式终端安装施工方法》，为一线安装人员提供有指导意义和可操作性的施工指引。

1 本安装方法的创新点

1.1 新工具、材料改进

在研究、归纳总结电缆GIS插拔式终端安装过程中，我司通过对切割工具和电缆支架进行改进，获得了2项国家实用新型专利，提高了安装施工质量和线路运维的可靠性。

针对传统电动切割工具难以保证高电压大截面电缆线芯切割精度及每次切割稳定性，研发改进了《电缆芯切割固定模及带该固定模的切割装置》（ZL 2014 2 0303575.6），通过将定制工模装设在液压切割装置，实现电缆线芯精确、圆整、平整的电动化切割，提高后续诸如半导电断口等关键工艺尺寸测量与定位的准确性。

针对传统固定电缆支架难以提供合适支撑和紧固力的缺陷，研发改进了《一种弹压旋调式电缆支架装置》（ZL 2020 2 0226225.X）通过研制托臂旋转结构，现场作业人员根据电缆敷设角度调整固定托臂角度，实现电缆、托臂和电缆固定抱箍的完美结合，改善承托，增加摩擦力，分散重量承托，避免电缆局部受压过大损伤电缆。

图1 电缆芯切割固定模及带该固定模的切割装置

图2 弹压旋调式电缆支架装置

1.2 工艺监督检查表

为避免安装人员仅凭借经验作业，规范施工流程、完善施工记录，便于开展重要工艺检查追溯，提高施工质量和效率，我司编制了《110kV交联电缆GIS终端安装工艺监检表》，整个表格由工序流程、作业内容描述、标准尺寸、实测数值（完成情况）、签名确认和备注说明6个部分组成。新产品初次进场及工艺版本更新后，均应组织专业技术人员对安装说明和工艺图纸进行审图，识别出新产品的特殊工艺步骤、内容差异、工艺要求和本产品的具体工艺处理尺寸，然后对标准版本《工艺监检表》进行专用版本的修编或调整，修编过程使用通俗易懂的常规说法和行业术语相结合，确保一线人员看得懂，理解透。现场作业时，应安排专业技术人员对现场安装施工进行逐项核实、记录和拍照留存记录。

2 规范流程及优化工艺

2.1 规范工艺流程

针对不同厂家的插拔式结构电缆GIS终端的产品特点、工艺要求及现场环境和施工经验进行研究、总结，从而优化出一套规范的安装流程并结合上述的《工艺监检表》使用。严格按照施工流程和内容逐项施工确认，既简化现场作业工作又能确保现场作业不漏项。电缆本体处理：电缆开线、底铅处理、加温校直、外半导电及断口处理、导体剥切、电缆打磨、检测与记录；电缆GIS插拔式终端安装：环境控制及安装准备、应力锥安装环氧套管安装、导体连接及上部金具安装、环氧套管安装、电缆进仓、锥托安装、尾管安装及封铅、接地线制作及安装。

2.2 优化安装工艺

电缆附件安装质量主要依赖施工作业人员对工艺尺寸的控制以及各工序流程的工艺质量把关，我司从多年施工经验和故障案例分析中总结、并基于110kV交联电缆GIS插拔式终端安装工艺要求来完善全流程的质量控制点，细化工艺要求，量化质量标准，并通过新方法和应用新工具进一步确保并提高施工质量。由于篇幅原因，下面主要介绍本施工方法的主要改进优化内容。

搭建安装工房：综合考虑新建设和运行中变电站，户外和户内GIS设备安装环境要求的差异，电缆附件110kV、220kV和500kV对安装环境洁净度的差异和现场施工作业的需要。新建设、户外GIS设备的电缆附件安装应分别先搭建外安装工房，提供整体作业大环境和内组装安装工房，提供高洁净度小环境相结合的方式，并根据电压等级、气温、湿度和现场情况灵活配置空调、抽湿机和空气净化器，甚至是正压循环系统等部件。

圆钢加热校直法：由于电缆外半导电层和绝缘层在受热后变软，容易受力变形。我司将采用开边圆管，按照弯曲方向对侧包夹冷固定，然后通过金属圆钢对电缆本体全面积均匀加热，避免传统角钢法采用发热带直接接触电缆加热后再包夹角钢勒紧校直的方法。在冷却校直成型阶段，增加防潮吸湿密封工艺措施和受（重）力平衡抵消工艺措施，避免人为操作不当导致的机械应力消除不充分象。

工艺尺寸控制：传统高压电、大截面电缆切割工具体积大、重量大，启动时晃动大且需要高高托举，人工操作难以保证长时间绝对水平的稳定切割。由于导体切面是后续多个关键工序的测量基准，导体切面不平、尺寸不准确都会直接影响后续外半导电断口定点、应力锥定位及各工艺尺寸的测量，严重影响安装质量。因此我司通过在导体上安装紧束工模，定制转接卡具固定在切刀刀面，通过大功率液压泵驱动锋利的刀刃平滑切断导体，能同时保证尺寸精确和切面平整，且操作简单快捷。

量化主绝缘打磨质量：由于缺乏统一量化的判断工具，传统电缆打磨质量检查采用不同时间、不同人员、不唯一判断标准，无论对人员培训还是质量检查都存在较大的认识偏差。因此，通过引入粗糙度概念，在平行光源和触摸检查基础上，应用粗糙度检测仪分级建立主绝缘粗糙度标准：110kV不大于0.9μm，220kV不大于0.7μm，330kV～500kV不大于0.4μm。

电缆抱箍紧固：由于GIS终端设备一般布置变电站3楼，如采用垂直敷设进线，竖井段电缆本体和电缆护层保持平行，近10米电缆重量全部挂在导体连接部位，可能埋下导致导体连接发生变形、发热且竖井底电缆转弯位置受压过大而受损的隐患。因此竖井段电缆常采用弯曲敷设，但固定角度支架角度和电缆弯曲角度不一致，可能因压强过大损伤电缆本体。针对上述难题，我们研制采用一种弹压旋调式电缆支架装置代替传统固定电缆支架。

3 结语

随着高压电缆附件国产化深入，国内通过引进、吸收国外技术基础上进行改进与优化，结构设计与电气性能在110～220kV基本替代国外同类产品，500kV也有成熟产品上市，但由于重产品轻工艺思路影响下，无论在工艺说明和图纸还是现场安装指导上还有进一步优化空间。本文研究已在实际工程中成功应用，为进一步完善电缆插拔式GIS终端安装应用提供理论依据和施工方法，推动电缆附件安装质量提高有积极意义。