CN113937589A - 一种电缆连接施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆连接施工工艺，首先将中间接头预先套设在预处理好的电缆缆芯上，然后将两端的电缆缆芯在焊接模具中熔融焊接在一起，再将中间接头移动至两个电缆缆芯焊接处并夹紧固定，就能够实现两根电缆的连接；最后将电缆复原埋于地下就能够完成铺设工作，工艺简单、铺设效率高。本发明的技术方案有效的解决了现有技术中目前的电缆焊接、铺设工艺复杂，电缆连接结构不牢靠、传输能力下降的问题。

Description

一种电缆连接施工工艺

技术领域

本发明属于电缆连接技术领域，涉及一种电缆连接施工工艺。

背景技术

随着“碳达峰、碳中和”目标的明确，新能源项目将保持长期高速发展态势，电力电缆是风光电场集电线路的重要组成部分，但是在场内集电线路的电缆中间接头处易出现故障。由于35KV铝合金电缆的绝缘层较厚会导致中间接头与绝缘层电场高度集中，给直埋电缆的安全运行带来极大困难。

现有的电缆接头可分为三种类型：带材绕包式、冷缩式和热缩式，经现场实际故障的分析与比较，上述三种电缆接头均存在故障率较高的问题，主要表现在压接不实、蠕变，接触电阻变大、连接管表面尖端、密封防水料未固化未密封等问题上，且风光电场铝电缆采用直埋敷设形式，其中一根电缆接头发生故障起火后可能会引燃其他电缆造成事故。

在电缆金属护套边缘到增绕绝缘外表之间，往往设置有应力锥，此布置方式复杂化了现场安装工艺，且只能局限性地降低内部场强。同时，在电缆焊接处易发生弯曲进而导致形变，风光电场铝电缆的直埋敷设形式使多根电缆接头集中在一起，其负面影响效益会放大使导流量下降进而使传输能力下降，影响整体的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：目前的电缆焊接、铺设工艺复杂，电缆连接结构不牢靠、传输能力下降的问题，提供一种电缆连接施工工艺，并提供工艺中所使用到的中间接头和焊接模具。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种电缆连接施工工艺，使用中间接头和焊接模具进行焊接和连接，具体步骤为：

(1)露出两根电缆的缆芯；

(2)将中间接头套设在两个电缆中的一个上；

(3)在焊接模具中将两个电缆缆芯焊接在一起；

(4)将中间接头移动至两个电缆缆芯的焊接处通过中间接头紧固电缆缆芯；

(5)修复两根电缆。

其中：

所述的焊接模具，包括：模具本体，具有多个腔室和多个固定结构，多个固定结构能够固定电缆缆芯，多个腔室用于提供电缆缆芯焊接时所需的空间；夹持结构，电缆缆芯能够固定在夹持结构中，夹持结构可移动地设置在模具本体上以调整电缆缆芯之间的距离。

所述的中间接头，包括：接头主体，在轴向上设置有用于穿设电缆缆芯的第一通孔，在径向上设置有一个或多个第二通孔；压紧螺栓，数量与第二通孔的数量一致，可活动地设置在第二通孔中，电缆缆芯设置在第一通孔中，压紧螺栓能够将电缆缆芯固定在接头主体的内壁上以限制电缆缆芯在主体中移动。

所述的步骤(3)中，将两个待焊接电缆缆芯放入模具本体中，通过夹持结构夹持电缆缆芯端部，并调整位置，然后开始焊接。

所述的步骤(4)中，拧紧压紧螺栓，进一步紧固焊接处的电缆缆芯。

进一步地，压紧螺栓包括固定部、受驱动部、杆部以及抵接部，固定部通过螺纹结构可拆卸地设置在第二通孔中，杆部通过螺纹结构可活动地设置在固定部中，抵接部设置在杆部朝向接头主体内部的一端并能够与电缆缆芯接触，受驱动部设置在杆部远离接头主体内部的一端。

进一步地，抵接部可活动地设置在杆部上，抵接部能够与电缆缆芯接触的表面设置为与电缆缆芯的表面相适配的曲面。

进一步地，受驱动部可分离地设置在杆部上。

进一步地，主体的轴向两端设置有应力锥或应力环，电缆缆芯能够穿设在应力锥或应力环中。

进一步地，第一通孔的孔壁上沿轴向设置有螺纹状凹槽或者多个环状凹槽。

进一步地，夹持结构通过螺杆机构可移动地设置在模具本体上。

进一步地，模具本体中设置有反应腔、熔接腔和漏液腔，反应腔用于装用于焊接的药粉，电缆缆芯的端部能够伸入熔接腔中完成焊接，漏液腔设置在熔接腔下方，多余的焊接材料能够通过熔接腔滴落至漏液腔中。

进一步地，模具本体中固定结构为凹槽状。

本发明的有益效果：

本发明的中间接头设置有第一通孔和第二通孔，熔融焊接成一体的电缆缆芯能够沿轴向穿设在第一通孔中，第二通孔中设置有压紧螺栓，在电缆缆芯穿设在第一通孔中的情况下，压紧螺栓能够将电缆缆芯夹紧固定在中间接头主体的内壁上，使电缆连接结构牢靠稳定，提高传输能力。

本发明的焊接模具可以通过移动夹持结构调整电缆缆芯之间的距离，有利于提高电缆缆芯之间的焊接效果和焊接效率。

应用本发明的技术方案，在现场进行电缆铺设工作时，工作人员只需要将中间接头预先套设在预处理好的电缆缆芯上，然后将两端的电缆缆芯在焊接模具中熔融焊接在一起，再将中间接头移动至两个电缆缆芯焊接处并夹紧固定，就能够实现两根电缆的连接。最后将电缆复原埋于地下就能够完成铺设工作，工艺简单、铺设效率高。

附图说明

图1为现有技术中35KV风电场直埋铝合金电缆的实施例的结构示意图；

图2为本发明的焊接模具的实施例的剖视结构示意图；

图3为图2的焊接模具的分解结构示意图；

图4为本发明的中间接头的实施例的剖视结构示意图。

图中：1电缆缆芯；2内半导电层；3绝缘层；4外半导电层；5铜屏蔽层；6内护套层；7铠装层；8外护套层；9反应腔；10隔离垫片；11导流槽；12螺杆机构；13熔接腔；14漏液腔；15受驱动部；16固定部；17抵接部；18应力环；19螺纹状凹槽；21杆部；22接头主体。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果特定姿态发生改变时，则方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以35KV风电场直埋铝合金电缆为例，如图1所示，电缆结构由内至外包括电缆缆芯1、内半导电层2、绝缘层3、外半导电层4、铜屏蔽层5、内护套层6、铠装层7、外护套层8。连接两根电缆时，需要先将外边的保护层按照预设要求剥离，露出电缆缆芯1便于焊接，并通过中间接头将焊接在一起的两根电缆缆芯连接固定，避免焊接处断裂分离，影响电缆的输送效果。

如图4所示，本实施例的中间接头包括接头主体22和压紧螺栓，其中，接头主体22在轴向上设置有用于穿设电缆缆芯1的第一通孔，在径向上设置有第二通孔；压紧螺栓可活动地设置在第二通孔中，在如图电缆缆芯1设置在第一通孔中的情况下，压紧螺栓能够向电缆缆芯1施加压力，将电缆缆芯1夹持在接头主体22的内壁上以限制电缆缆芯1在所述接头主体22中移动。

应用本发明的技术方案，中间接头设置有第一通孔和第二通孔，熔融焊接成一体的电缆缆芯能够沿轴向穿设在第一通孔中，第二通孔中设置有压紧螺栓，在电缆缆芯1穿设在第一通孔中的情况下，压紧螺栓能够将电缆缆芯1夹紧固定在中间接头主体22的内壁上，使电缆连接结构牢靠稳定，提高传输能力。

如图4所示，本实施例的主体22的内壁上沿第一通孔的轴向方向设置有螺纹状凹槽19，这样可以通过旋转的方式将中间接头套设在电缆缆芯上。在焊接工作完成后也可以通过旋转的方式将中间接头退回到焊接处，使中间接头的两侧分别与两根电缆缆芯的端部对应，便于操作。同时，螺纹状凹槽19在第一通孔的孔壁上形成凹凸结构，增大了电缆缆芯与中间接头之间的摩擦力，在压紧螺栓压紧电缆缆芯时能够有效地提供阻力，起到限制电缆缆芯的移动的作用。

在图中未示出的其他实施例中，也可以用多个环状凹槽替换上述螺纹状凹槽19，多个环状凹槽也能在第一通孔的孔壁上形成凹凸结构，在压紧螺栓压紧电缆缆芯时起到限制电缆缆芯的移动的作用。

如图4所示，本实施例的主体22的轴向两端设置有应力环18，电缆缆芯1能够穿设在应力环18中。由于电缆断开处及电缆缆芯接续处的电场强度分布不均匀、场强高，容易发生击穿事故，由于缆芯接续处截面加大,附加绝缘的厚度、介电常数与电缆本体绝缘不同等原因,电缆终端头和中间接头内的电场分布较之电缆本身发生较大的变化,主要表现在产生了沿电缆绝缘表面方向的轴向电场强度,即轴向应力。因此需要应力消除结构解决上述问题。传统的应力锥结构复杂、占用空间较大，一定程度上增大了施工难度。本实施例的中间接头采用应力环18，应力环18由非线性电阻材料制作而成，其不同于应力锥需要较大的绝缘厚度，因此简化了安装工艺且占用空间小，工程实际中电缆运行时，应力环18中会产生一个极小的电流，表面相应产生一个线性压降，从而减小了电缆的轴向应力，降低了电晕的产生进而保证了电缆的运行寿命。

如图4所示，本实施例的压紧螺栓包括固定部16、受驱动部15、杆部21以及抵接部17，固定部16通过螺纹结构可拆卸地设置在第二通孔中，杆部21通过螺纹结构可活动地设置在所述固定部16中，抵接部17设置在杆部21朝向主体22内部的一端并能够与电缆缆芯1接触，受驱动部15设置在杆部21远离主体22内部的一端。

固定部16可以通过螺纹结构将压紧螺栓预固定到第二通孔中，再通过移动杆部21将抵接部17压紧在电缆缆芯1上。

如图4所示，受驱动部15可以设计成如螺栓六边形头部的多边形，也可以设计成如螺钉一字凹槽或十字凹槽的凹槽结构，还可以涉及成其他镂空结构用于承受和传递扭矩，使杆部21能够在固定部16中移动。

为使施工完成后的中间接头外表面相对平整，防止电场畸变，本实施例的受驱动部15可分离地设置在杆部21上。具体地，可以采用插接配合的方式，即在杆部21旋紧至一定位置时将受驱动部15从杆部21中拔出，实现二者分离。或者当受驱动部15与杆部21之间的扭矩大于预设值时二者断裂，实现受驱动部15与杆部21的分离。

如图4所示，本实施例的抵接部17可活动地设置在杆部21上，抵接部17能够与电缆缆芯1接触的表面设置为与电缆缆芯1的表面相适配的曲面。抵接部17的表面与电缆缆芯1的表面相适配，增大了抵接部17与电缆缆芯1之间的接触面积，有利于保证压紧效果。杆部21可相对抵接部17活动，这样，在旋紧杆部21时，抵接部17能够相对电缆缆芯1保持稳定，仅提供压力，有利于抵接部17与电缆缆芯1贴合。

本发明还提供了一种焊接模具，如图2和图3所示，本实施例的焊接模具包括模具本体和夹持结构，其中，模具本体具有反应腔9、熔接腔13和漏液腔14等多个腔室，模具本体中还设置有多个用于定位电缆缆芯的凹槽状固定结构，电缆缆芯放置在固定结构中并能够在焊接过程中保持稳定。用于焊接的药粉先倒入反应腔9中，点火反应后，焊药通过导流槽11进入熔接腔13中，在反应腔9的底部即导流槽11的入口处设置有隔离垫片10，电缆缆芯1的端部能够伸入熔接腔13中，药粉落入两个电缆缆芯1之间完成焊接。待反应完成后迅速将电缆缆芯冷却。打磨熔融焊接后的导体，使其与电缆缆芯等径，进行抛光处理。漏液腔14设置在熔接腔13下方，多余的焊接材料能够通过熔接腔13滴落至漏液腔14中。

焊接模具还包括夹持结构，夹持结构可移动地设置在模具本体上，电缆缆芯1能够固定在夹持结构中，这样就可以通过移动夹持结构调整电缆缆芯1之间的距离，有利于提高电缆缆芯1之间的焊接效果和焊接效率。

本实施例的夹持结构通过螺杆机构12可移动地设置在模具本体上。螺杆机构12可以连续平稳地调整电缆缆芯1之间的距离，并且调节精度相对较高。

本发明还提供了一种电缆连接施工工艺，具体工艺步骤举例如下：

(1)电缆处理：

根据工艺要求，将两段电缆由外向内依据外护套层8、铠装层7、内护套层6、铜屏蔽层5、外半导电层4、绝缘层3、内半导电层2为顺序纵向剥削电缆；其中，外护套层8短端剥去约700mm，长端剥去约1100mm；铠装层7留取长度约20mm，同时锯除后端口；内护套层6留取长度约50mm；剥除铜屏蔽层5的长度是A+50mm，为防止铜屏蔽层5散开，在断口处绕两层电工胶带；剥外半导电层4约A长(A的尺寸如表1)；在外半导电层4断口用刀片倒角300，使外半导电层4平滑过渡到绝缘层3，用砂带打磨掉绝缘表面的导电颗粒及刀痕；使用转刀切除电缆绝缘层3，剥切绝缘层定位距离轴端约72mm；保留约2mm内半导电层2；电缆表面用砂纸打磨圆滑，然后清洁电缆。

表1

型号	50-95	120-240	300-400	500-630
					适用截面	50/70/95	120/150/185/240	300/400	500/630
A(mm)	207	215	222	267

(2)预置接头部件：

将热缩套管从其中某一电缆的端部套入使其自动滑动到外护套层8上，将热缩套管套装在铝合金电缆长端，将铜屏蔽网套装在铝合金电缆短端，将中间接头从其中某一电缆的端部套入。

(3)连接线缆导体：

步骤1：熔融。提前除去电缆表面的水汽，把两个待焊接铝合金电缆缆芯1放入熔接腔13内部，调整好电缆的位置后拧动螺杆机构12平行固定铝合金电缆缆芯1，避免导体移动，把焊接药粉放在反应腔9内，点火反应后，焊药通过导流槽11，流经熔接腔13来焊接铝合金电缆缆芯。待反应完成后迅速将电缆线芯冷却。打磨熔融焊接后的导体，使其与电缆线芯等径，进行抛光处理。

步骤2：旋转给进压紧。将中间接头滑动并包裹铝合金电缆熔融焊接部分，使用特定工具拧动受驱动部15来控制抵接部17抵靠住电缆缆芯1并对其产生压力，从而紧固电缆缆芯1。

(4)恢复内半导电层：

用无水乙醇清洗电缆缆芯1、内半导电层2和绝缘层3表面，将半导电聚乙烯带拉紧后从一内半导电层2的外侧绕包至另一内半导电层2的外侧；为确保将中间接头全部包裹，缠绕两层半导电聚乙烯带，同时通过半导电聚乙烯带将压接凹槽处缠平，中间接头端部缠绕SRM-02材料。

(5)恢复绝缘层：

使用与铝电缆本体绝缘厚度一致的交联聚乙烯主绝缘带连续均匀紧密地搭接绕。

(6)恢复外半导电层：

用无水乙醇清洗绝缘修复层的表面，将半导电聚乙烯带拉紧后从一外半导电层3的外侧绕包至另一外半导电层3的外侧；

(7)安装中间主接头：

将热缩套管从外护套层8位置处移动到中间接头部位，用气喷枪对准热缩套管加热，加热方式为在热缩套管中央位置先进行加热，使其向两侧收缩。中间接头收缩时，要保证电缆平直。

(8)恢复铜屏蔽层：

先将铜屏蔽网以半搭接方式，使其缠绕在中间接头主体处，然后将铜屏蔽网外敷设一条铜编织地线，铜屏蔽网和地线的端头使用恒力弹簧固定在铜屏蔽层5上，并用白色电工胶带缠绕以防弹簧松脱。使用黑色阻燃胶带从一端铜屏蔽层5缠绕到另一端铜屏蔽层5上。

(9)恢复内护套层：

使用砂带打磨内护套层6表面，打磨完擦拭干净，用密封胶填充内护套层6与铜屏蔽层5连接处，将防水自粘带拉紧后从一内护套层6外侧绕包至另一内护套层6外侧。

(10)恢复铠装层：

带上橡胶手套打开铠装带外包装口，为防止铠装带硬化，包装打开后的铠装带可以先浸一下水，然后迅速使用。从一端搭接铠装层7大约150mm半重叠绕包铠装带至另一端，然后回缠。多余的铠装带用来在中间接头及附近电缆处缠绕以加强防护，直至将配套的铠装带全部用完，铠装带端口用黑色阻燃胶带固定。

(11)恢复外护套层：

将防水自粘带拉紧后从一外护套层8外侧绕包至另一外护套层8外侧，将预先套在外护套层8上的热缩套管加热使其收缩后包紧在外护套层8上。

应用本发明的技术方案，在现场进行电缆铺设工作时，工作人员只需要将中间接头预先套设在预处理好的电缆缆芯上，然后将两端的电缆缆芯熔融焊接在一起，再将中间接头移动至两个电缆缆芯焊接处并夹紧固定，就能够实现两根电缆的连接。最后将电缆复原埋于地下就能够完成铺设工作，工艺简单、铺设效率高。

按照电缆原材料、主体结构与规格要求，将电缆高压屏蔽、绝缘与外屏蔽熔融结合，形成无应力锥、无气隙界面的电缆电场预置件；运用旋转给进压紧技术，采用一种新型中间接头将熔融后的铝电缆导体紧固，此连接方式增大了导电截面积从而增加了铝合金电缆的导电性；整个工艺流程具有防止铝电缆弯曲、蠕变、焊点处氧化受潮等优点。

Claims (10)

1.一种电缆连接施工工艺，使用焊接模具和中间接头进行焊接和连接，其特征在于，具体步骤为：

(1)露出两根电缆的缆芯；

(2)将中间接头套设在两个电缆中的一个上；

(3)在焊接模具中将两个电缆缆芯焊接在一起；

(4)将中间接头移动至两个电缆缆芯的焊接处通过中间接头紧固电缆缆芯；

(5)修复两根电缆；

其中：

所述的焊接模具，包括：

模具本体，其内部具有多个腔室和多个固定结构，多个所述固定结构用于固定电缆缆芯，所述多个腔室用于提供所述电缆缆芯焊接时所需的空间；

夹持结构，所述电缆缆芯固定在所述夹持结构中，所述夹持结构可移动地设置在所述模具本体上以调整所述电缆缆芯之间的距离；

所述的中间接头，包括：

接头主体，在轴向上设置有用于穿设电缆缆芯的第一通孔，在径向上设置有一个或多个第二通孔；

压紧螺栓，数量与第二通孔的数量一致，可活动地设置在所述第二通孔中，所述电缆缆芯设置在所述第一通孔中，所述压紧螺栓将所述电缆缆芯固定在所述接头主体的内壁上以限制所述电缆缆芯在所述接头主体中移动。

2.根据权利要求1所述的电缆连接施工工艺，其特征在于，

所述的步骤(3)中，将两个待焊接电缆缆芯放入模具本体中，通过夹持结构夹持电缆缆芯端部，并调整位置，然后开始焊接；

所述的步骤(4)中，拧紧压紧螺栓，进一步紧固焊接处的电缆缆芯。

3.根据权利要求1或2所述的电缆连接施工工艺，其特征在于，所述的中间接头中，所述压紧螺栓包括固定部、受驱动部、杆部以及抵接部，所述固定部通过螺纹结构可拆卸地设置在所述第二通孔中，所述杆部通过螺纹结构可活动地设置在所述固定部中，所述抵接部设置在所述杆部朝向所述接头主体内部的一端并与所述电缆缆芯接触，所述受驱动部设置在所述杆部远离所述接头主体内部的一端。

4.根据权利要求1或2所述的电缆连接施工工艺，其特征在于，所述的中间接头中，所述抵接部可活动地设置在所述杆部上，所述抵接部与所述电缆缆芯接触的表面设置为与所述电缆缆芯的表面相适配的曲面。

5.根据权利要求3所述的电缆连接施工工艺，其特征在于，所述的中间接头中，所述受驱动部可分离地设置在所述杆部上。

6.根据权利要求1或2所述的电缆连接施工工艺，其特征在于，所述的中间接头中，所述主体的轴向两端设置有应力锥或应力环，所述电缆缆芯穿设在所述应力锥或应力环中。

7.根据权利要求1或2所述的电缆连接施工工艺，其特征在于，所述的中间接头中，所述第一通孔的孔壁上沿轴向设置有螺纹状凹槽或者多个环状凹槽。

8.如权利要求1或2所述的电缆连接施工工艺，其特征在于，所述的焊接模具中，所述夹持结构通过螺杆机构可移动地设置在所述模具本体上。

9.根据权利要求1或2所述的电缆连接施工工艺，其特征在于，所述的焊接模具中，所述模具本体中设置有反应腔、熔接腔和漏液腔，所述反应腔用于装用于焊接的药粉，所述电缆缆芯的端部伸入所述熔接腔中完成焊接，所述漏液腔设置在所述熔接腔下方，多余的焊接材料通过所述熔接腔滴落至所述漏液腔中。

10.根据权利要求1或2所述的电缆连接施工工艺，其特征在于，所述的焊接模具中，所述固定结构为凹槽状。

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