浅谈模注熔接头在铁路工程中的应用 河南尚升建设发展有限公司 河南郑州 4500001. 中国通号(郑州)电气化局集团有限公司 河南郑州 450000摘要:电缆中间接头是电缆敷设过程中必不可少的重要组成部分,电缆中间接头的制作及性能直接影响电缆运行的可靠性结合沿海区域、东北区域特性、电力工程特点及建设要求,介绍了模注熔接头(Mould Melt Joint,MMJ)的制作及其使用优势,详细阐述了在铁路工程中的应用前景关键词:中间接头、绝缘性能、安全性、机械性能1. 引言长期以来,铁路电力工程中因现场施工及配盘问题电缆长度不足的情况经常发生,但由于工期及更换成本原因,大多数单位均选择电缆接续目前在铁路电力工程中一般电缆接续采用电缆分支箱、热缩式电缆附件或冷缩附件这种电缆接续方式抗拉机械性能差、直流电阻偏高、影响载流能力,在电场力和热场作用下极易发生界面微气隙、杂质极化而产生局部放电在铜芯压接处,电缆不可弯曲、不可受力和位移尤其对现场湿度及温度要求严格在带电运行过程中,电缆接续处通过大量电流,对连接处接触面要求极高(接触面紧固、无气隙),电缆连接处一旦松动,极易发生短路现象,造成停电问题。
这种情况极易影响铁路行车安全,且在排查检修时难度极大本文结合实际工程经验,从MMJ的介绍入手,详细地阐述了该技术的先进性、可靠性,探讨了在铁路电力工程施工过程中的使用价值1. 国内铁路工程电缆中间接头使用现状及分析1.1目前,在铁路施工过程中电缆中间接头主要采用冷缩式电缆附件、热缩式电缆附件及电缆分支箱等三种常用型式1.1.1冷缩式电缆中间接头冷缩式电缆中间接头主要采用的冷收缩管和其他冷缩预制件,安装使用时,仅需拉开支撑芯线就会收缩,并紧箍在预定位置上但冷缩式电缆附件在潮湿环境中无法长时间运行,且对制作及运行环境有较高要求当环境温度变化较大时,易发生短路现象,不适宜用于地下铁路电缆接续施工当中1.1.2热缩式电缆中间接头热缩式电缆附件运用高分子聚合物具备的“弹性记忆”效应的原理,开发出各种热缩管材,在接头处对热缩管进行加热,将热缩管紧箍在预定位置上[1]但热缩电缆附件由于环境温度的变化,会产生界面微气隙,产生电缆局部放电等问题,进而影响供电可靠性1.1.3电缆分支箱在中间接头处,设置电缆分支箱,将两端电缆终端制作电缆终端头,在电缆分支箱内电缆进行固定但此种方式不适宜在道路下方、建筑物内设置,局限性较大1.2现状分析冷缩式电缆中间接头/热缩式电缆中间接头在电缆线芯连接部分采用压接管方式[2],在制作完成后,大都不可弯曲、受力、移动,压接管与电缆原导体抗拉机械性能差,电缆在其接续处直流电阻较高,载流量明显降低;同时应力集中问题无法得到充分解决,电缆场强被弱化,场强的分布形态被破坏;附件绝缘与电缆绝缘之间存在可活动界面,在电场力和热场作用下容易产生界面微气隙、杂质极化的情况,长期在此状态下运行,电缆易发生局部放电现象。
不仅如此,磁场强度及电场应力控制在电缆接续处会有明显降低[3]在电缆接头处,理想状态下环境温度、湿度不宜过高或过低,避免因温度的大幅度变化而引起的接头材料的微变但施工现场情况一般较为潮湿,电缆运行的外部环境与理想运行环境存在较大差异,接续处在恶劣环境下长时间运行,其电气稳定性较差,易发生短路现象在北方寒冷区域电缆分支箱内部易形成凝露,造成电缆相间短路跳闸现象,影响设备运行的稳定;在南方潮湿区域电缆分支箱内部易形成水滴,造成电缆相间短路跳闸现象,影响设备运行的稳定同时在特殊地段还无法设立电缆分支箱,极大地限制了电缆分支箱的使用综上,上述三种方式均无法解决界面及运行安全问题,加大了后期巡查频率及故障点再生的可能性为保证电力线路运行稳定,降低电缆事故率,恢复电缆本体将成为今后发展的主要趋势2 MMJ介绍MMJ是长园电力技术有限公司为主开发研制的以简洁、独特的产品技术和优质的、高可靠电气稳定性为突出特点,应用在部分省份的输变电、发电厂等重要的电缆系统MMJ是一种两端连接电缆之间,按电缆原材料、主体结构与规格要求,采用挤包模注绝缘交联工艺,将电缆高压屏蔽、绝缘与外屏蔽熔融结合形成一致本证特性的无应力锥、无气隙界面的电缆电场屏蔽体。
MMJ不是电缆以外的电缆附件,而是根据电缆原理和构造,以连续、等效再生联合的新电缆[4]3 MMJ适用范围及优势3.1适用范围适用于AC:10kV、20kV、35kV、110kV、220kV交联聚乙烯绝缘电力电缆和海底电缆的中间连接(铁路电力施工中较为常见的高压类型);适用于DC:±10kV、±20kV、±35kV、±110kV、±220kV交联聚乙烯绝缘电力电缆和海底电缆的中间连接(铁路电力施工中较为常见的高压类型)3.1导体连接性能电缆接头部位运用放热焊接技术,具备了等径恢复、低电阻、高强度的特点,极大地复原电缆本体性能,可经受刹时电流的冲击及长时间大电流运转同时电缆模注熔接使电缆等径无缝对接,使电场分布和电场强度极大地接近了自然状态,保证了电缆运行的稳定3.2绝缘性能现场采用与电缆绝缘性能相同的XLPE恢复,使电缆断点与熔接点无气隙界面熔融,电缆绝缘性能与原电缆保持一致,同时对电缆内外半导体、绝缘导体进行无缝熔融,使融合面与原电缆以连续、等效匹配的电缆电场屏蔽体存在,极大地接近电缆本体,使电场分布、电场强度最大接近自然状态避免了微小界面的产生极大地保证了电缆的绝缘性能及耐久性能3.3施工环境MMJ结构简单,操作时仅需极少的部件,部件具有重量轻、体积小、制作简单安装便捷的特点。
在电缆线芯熔接、电缆内外半导体、绝缘导体熔融时,模具及其他辅助施工仪器设备有较高的温度控制,在温度较低、湿度较高的环境中也可以制作(大雨、大雪等天气状况下除外 ),对铁路施工及抢修时,提供了极大的助力,避免了因环境因素而不能施工的情况,适用于电缆所处的各种环境4结语目前,模注熔接头还未在铁路工程中广泛应用模注熔接头有效解决了电场应力控制问题,其电气可靠稳定性得到了保证,同时该技术的运用使接头处与电缆同寿命,避免了除外力破坏下的维修、巡检近年来,科学发展日益提高,对供电稳定有了更高的要求恢复电缆本体结构连接的工艺技术研发起点高、创新强,其接头制作一次性成本虽高,但其寿命长,与电缆有相同的寿命,实现了免巡查、免维护大大降低了电缆事故率及维修成本,使线路运行更加安全可靠近几年铁路工程大多以站改工程为主,既有电缆发生移位,电缆冗余量不满足现场迁改铁路电力系统大多为铁路信号机房、通信机房进行供电,如更换电缆,施工作业时间较短(作业时间多为天窗点作业)、施工难度大、风险较高为避免高风险作业,运营检修单位通常建议进行电缆接续采用模注熔接头,接续点的规格大小近似等于所连接电缆的外形体,在施工后电缆位置摆放不需占用太大的空间,也无需预留,可直接放置在电缆桥架、电缆支架及电缆托架上,并对电缆运行的外界环境没有较大的要求。
总体言之,模注熔接头作为目前较好的复原电缆本体技术,其性能使电缆故障率大大降低,电气可靠稳定性比传统电缆附件连接愈加具有优势,解决了传统电缆附件无法克服的问题,减少了电缆运行的维护、巡查工作,节省了成本的输出,虽制作成本较之传统电缆附件制作成本稍高,但其所带来的经济效益及其他优势也会逐步展现参考文献:[1]马玉红,吴剑,徐剑峰.中压电缆附件的现状和发展[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2010(04):181.[2]黄少辉.浅谈10kV高压电缆安装及电缆头制作工艺[J].江西建材,2016(19):206-207. [3]徐建平.交联聚乙烯电力电缆现场电气耐压试验的转变[J].浙江电力,2005(01):32-35.[4]邹晓华.党旗领航促发展 骑行宣传效果显——博白供电分公司新颖独特的安全用电骑行宣传收效显著[J].广西电业,2018(06):8. -全文完-。