简析影响冷缩电缆附件收缩性能的因素

发表时间:2020/7/15   来源:《电力设备》2020年第7期   作者:沈世强
[导读] 摘要:冷缩电缆附件是利用弹性体材料(常用的有硅橡胶和乙丙橡胶)在工厂内注塑硫化成型,再经扩径、衬以塑料螺旋支撑物构成各种电缆附件的部件。
        (国网浙江桐乡市供电有限公司  浙江嘉兴  314500)
        摘要:冷缩电缆附件是利用弹性体材料(常用的有硅橡胶和乙丙橡胶)在工厂内注塑硫化成型,再经扩径、衬以塑料螺旋支撑物构成各种电缆附件的部件。现场安装时,抽出内部支撑条(支撑物),使期压紧在电缆上而构成的电缆附件,本文简要分析冷缩电缆附件的贮存期和附件与电缆截面匹配的问题是对冷缩电缆附件收缩性能的影响。
        关键词:收缩性能,贮存期,截面匹配
        引言
        目前冷缩电缆附件使用较普及,冷缩电缆附件是输配电网络中的重要装置,它是电缆与其他电气设备或架空输配电线路相连接,并维持绝缘直至连接点的装置。冷缩电缆附件产品具有其它产品所没有的独特性,它不能在工厂组合为一个完整产品,工厂只能制造半成品,必须在施工现场将半成品与电缆组合在一起才成为一个完整的产品,所以这一部位势必是一个薄弱环节,且在这个过程中电缆附件从工厂生产到现场使用将会有一个时间过程,该过程有长有短,任何产品均有质保期即贮存期,冷缩电缆附件也不例外。而作为半成品要制作安装变成品必须与其组合的电缆截面积大小相配套,冷缩电缆附件与预制式电缆头附件相比,它不像预制式电缆附件那样与电缆截面一一对应,而是规格较多,使用时应当按与电缆截面最接近的型号匹配选择安装。
        一、冷缩电缆附件的贮存期问题分析
        1、何为冷缩电缆附件贮存期:贮存期是指冷缩电缆附件从生产之日期开始,在这个规定时间内按厂家产品要求存放保管,使用时,性能仍旧都是符合要求的,这一个时间段称为贮存期,而非电缆附件的使用寿命。制作冷缩电缆附件使用的材料如硅橡胶具有良好的电气性能:“它具有很高的电阻率且在很宽的温度和频率范围内其阻值保持稳定,同时对高压电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性。”但硅橡胶硫化后扩张,是一种高分子材料,高分子材料就避免不了老化问题,老化因素很多如温度,紫外线,外部物质等,老化过程是不可抗拒的,所以从原材料制作开始,材料就进入老化周期。特别是冷缩电缆附件被扩张后,老化会大大增加冷缩管的永久变形率。冷缩附件本身收缩范围是有限的,如果永久变形过大,超过了设计余量,就可能发生收缩不到位的安装质量问题。
        2、对冷收缩式电缆附件的贮存期要求:“冷收缩式电缆附件处于高张力状态下,因此必须保证在贮存期内使用,冷收缩式部件不应有明显的永久变形或弹性应力松弛,否则安装在电缆上以后不能保证有足够的弹性压紧力,从而不能保证良好的界面特性。”所以冷缩电缆附件超过贮存期使用的其性能将大打折扣,一般附件厂家有注明的贮存期多为1年,经对本地区使用的电缆附件统计发现,本地区常用冷缩电缆附件有近10个品牌,但厂家注明贮存期的仅为一半,而对无注明贮存期的附件厂家询问后都得到不明确的答复:“1至2年的贮存期时效,但建议1年内使用掉。”为此查阅相关标准,中华人民工和国建设部2006年发布的《电气装置安装工程电缆施工及验收规范》(GB 50168—2006)中“3.0.6电缆及其附件在安装前的保管,其保管期限应为一年及以内。保管时,应符合设备保管的专门规定。”有相应规定,以及2016年中国电力企业联合会最新发布的《额定电压35千伏及以下冷缩电缆附件技术规范》(T/CEC-118-2016)中“9.3运输和贮存”有相关条文规定:“贮存期应不超过相应配套材料和配套件的贮存日期”。明确有对电缆附件的贮存期限的规定,而是生产厂家未按标准规定执行,在外包装上或内部说明书上注明贮存日期或使用期限。


        3、贮存期时间过长的收缩性能对比:为了更进一步验证不同生产时间的冷缩管的收缩性能情况,从废旧仓库找到一根2015年生产的400平方冷缩管,一条是2019年新生产的,拉出内部支撑条后,可以明显看到19年新生产的冷缩管收缩性能良好,而15年生产的弹性已经很差。以上对比可以看到冷缩管贮存期过长收缩性明显变差,一般一年之后就会有明显永久变形出现,所以推荐贮存期为1年。当然随着生产技术的改进,特别是硅橡胶硫化工艺的改进,优质的产品可以达到2年以上贮存期甚至更长时间。
        二、冷缩附件与电缆截面匹配问题分析
        1、冷缩电缆附件与预制式电缆头附件截面相比:它不像预制式电缆附件那样与电缆截面一一对应,而是规格较多,一般型号分为:70-120平方;150-240平方;300-400平方;500-630平方等几种,存在一定上下偏差。
        2、截面积匹配实际上是冷缩电缆附件内径与电缆直径的匹配问题,从下图中可以观察到冷缩管的结构组成:
        冷缩管成品是有外部的硅橡胶材质冷缩管主体和内部支撑条共同组成,扩张后的冷缩管由于常温下分子结构处于活化状态,当扩张外力不存在时候,冷缩管会自动收缩,接近扩张前状态。当使用冷缩管的时候,抽取内部支撑条,冷缩管就开始收缩,包裹在电缆上,起到绝缘、密封、保护作用。在冷缩管内径方面,我们可以看到:首先,冷缩管收缩后的内径是接近于扩张前尺寸,并不能确保完全回缩到位,而且实际情况,如果收缩前冷缩管内径是D,当抽取冷缩管支撑条后,冷缩管会迅速收缩到一个内径D',这个内径D'一般情况比扩张前直径D1(初始状态内径)大大约20%-30%。然后D'会用较长时间慢慢回缩到D1,这个机理主要是硅橡胶冷缩管中扩张后的收缩内应力随着口径变小,而迅速减小,当达到一定临界值D',这个收缩应力就让收缩速度慢的可以忽略。所以我们一般需要把D'作为冷缩管最小应用内径,而不是把扩张前内径D1作为应用内径。同时D'也并不是冷缩管收缩后最终实际内径,最终这个内径是有动态变化的,和环境有关系。在自然收缩情况下,这个内径是介于的D1和D'之间的。实际使用中最好大于D',要留有余量,让冷缩管有足够抱紧力,这样才能有好的安装质量。
        3、冷缩电缆附件截面内径的选择,严格的讲选型前首先要了解产品 D'值,了解冷缩管最小收缩内径再确定。因为不同材质,不同型号,不同类型冷缩管产品都是有差别的,不能随意估算,特别像高压冷缩中间接头壁厚特别厚,回缩倍率和变形就和冷缩绝缘管有很大差别。其次:对于收缩前内径D,要考虑被保护电缆的最大外径,同时考虑施工余量,一般要留20%左右,不然穿套不方便,如果余量不够大支撑条难以抽出,摩擦造成断裂等情况发生。最后:关于冷缩管收缩倍率问题,太大了,内应力过大,冷缩管收缩后容易开裂。
        三、结论
        冷缩电缆附件产品具有安装方便的优势,同时也是电气设备上非常重要的装置。当然再好的产品也需要良好的保管和合理的使用,生产厂家必须按要求注明贮存期时间,施工单位应当严格按贮存要求存放并在贮存期时间内安装使用,贮存期是对应相应合理的贮存环境而言的,不应长期在温差变化特别大,长期靠近热源、冷源,长期高温暴晒等都会影响冷缩电缆附件的贮存期。不同冷缩电缆附件的产品型号对应电缆截面的收缩性不一样,应当慎重选择合适的冷缩附件不能随意估算使用,使用时应当按与电缆截面最合适的型号匹配选择安装,才能确保冷缩电缆附件的收缩质量以保证整个电缆头的安装质量。
        参考文献:
        [1] 《电力电缆实用技术》于景丰、赵锋.中国水利电力出版社.2003年
        [2] 《额定电压35千伏及以下冷缩电缆附件技术规范》T/CEC-118-2016 中国电力企业联合会标准.中国电力出版社出版发行.2016年
        [3] 《电气装置安装工程电缆施工及验收规范GB 50168—2006》中华人民共和国建设部.2006年
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