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CN102593764B - 一种大长度海缆软接头制作方法 - Google Patents

一种大长度海缆软接头制作方法 Download PDF

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CN102593764B CN201210070688.1A CN201210070688A CN102593764B CN 102593764 B CN102593764 B CN 102593764B CN 201210070688 A CN201210070688 A CN 201210070688A CN 102593764 B CN102593764 B CN 102593764B
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张超
周厚强
王逢春
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Jiangsu Hengtong Wire and Cable Technology Co Ltd
Hengtong Submarine Power Cable Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种能够满足高压、超高压使用场合的海底电缆软接头的制作方法,该方法包括步骤:1)导体连接;2)导体屏蔽及硫化;3)绝缘挤出;4)绝缘硫化;5)绝缘屏蔽及修复;6)金属护套恢复;其中绝缘硫化过程为:绝缘后的电缆放入硫化模中,确保硫化时充入的氮气无泄漏,同时保持硫化模两端冷却水系统畅通,以保持电缆两端温度在70℃以下;在温度达到235-245℃,氮气压力为1.5Mpa时开始绝缘硫化,通过阀门和电源调节温度和压力;硫化120分钟后,切断电源,保持压力1.5Mpa降温至100℃以下,放气卸压,压力为零时,打开硫化模,取出电缆。本发明制作方法生产的电缆在高压、超高压场合以及用作海底电缆时,其性能优异,满足上述的使用环境的要求。

Description

一种大长度海缆软接头制作方法
技术领域
本发明涉及一种海缆软接头的制作方法,特别是一种用于大长度高压、超高压交联聚乙烯绝缘交流海底电缆的软接头的制作方法。
背景技术
海底电缆是世界各国公认的是一项困难最大、复杂程度最高的大型综合性工程。电缆的设计、制造、运输、敷设、维护也远远地高于其它电缆产品,同时对电缆长度和电缆寿命都有特殊的要求,而现有的海缆生产设备和储缆装置限制了大长度交流海底电缆的生产和使用。海底电缆也因锚害等非正常原因损害的现象常有发生,给使用单位带来了巨大的经济损失。
专利号为200610086196的发明专利申请公开了一种交联聚乙烯绝缘电力电缆的接续方法,其通过导体连接、导体屏蔽与先期硫化、绝缘挤出、绝缘硫化、外屏蔽及修复工序,将长度不合要求的两端交联聚乙烯绝缘电力电缆进行接续,保证了接续后电缆的性能符合有关标准要求。但是,这样的接续方法生产的电缆在高压、超高压以及用作海底电缆时,其性能则不能满足使用的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够满足高压、超高压使用场合的海底电缆软接头的制作方法。
为了解决上述的技术问题,本发明大长度海缆软接头制作方法包括以下步骤:
1)导体连接
采用氩弧焊的焊接方式对导体错层焊接,并保证处理后的焊接部位与电缆导体外径相等。
2)导体屏蔽及硫化
预制导体屏蔽层,导体屏蔽层采用半套管结构,套管长度确保与电缆导体屏蔽层搭接;在焊接导体的两半套管外以搭盖方式绕包一层,以便于脱模和固定套管;装上硫化模加热至235-245℃,切断电源停止加热,并逐步收紧硫化模紧固装置,同时对硫化模进行风冷,拆开硫化模,拆掉绕包材料后,修整导体屏蔽。
3)绝缘挤出
将修整后的电缆放入绝缘挤出模内腔中,并固定好电缆两端后开始升温预热;当绝缘挤出模内腔的温度升至设定温度85-95℃,挤出机通过绝缘挤出模上模的进料口向腔体注料,形成绝缘层,待绝缘挤出模两端均有溢料时,关掉挤出机电源,用多种冷却方式对挤出机连接管及上模注料口进行冷却,待绝缘挤出模的温度降至室温,取出电缆。
4)绝缘硫化
将绝缘后的电缆放入硫化模中进行绝缘硫化。
5)绝缘屏蔽及修复
将半导电漆均匀涂在洁净的绝缘表面,再将半导电自粘带以半搭盖的方式绕包在接头外面,两端与电缆外屏蔽搭接,恢复绝缘屏蔽层。
6)金属护套恢复
导体焊接前套入的预制金属套管覆盖绝缘屏蔽部分,预制金属套管内径略大于绝缘屏蔽后电缆外径,长度略长于电缆绝缘屏蔽恢复长度,采用不同规格的模具将预制金属套管紧压于电缆绝缘屏蔽的外表面。
本发明的关键是绝缘硫化,硫化温度和时长的设定是本方法的关键,不同的硫化温度和时长将会产生不同的效果。聚乙烯的交联原理是在聚乙烯中假如一定量的交联剂,交联剂为过氧化二异丙苯,交联剂在加热到一定温度是迅速分解生成游离基,游离基不稳定,在夺取聚乙烯分子的氢,使得聚乙烯分子生成大分子游离基,大分子游离基相互结合,形成多个交联点,即形成体型机构。
而交联反应速度取决于交联剂的分解速度和绝缘及半导电料的传热速度,交联剂的分解速度取决于它的半衰期,在240℃条件下半衰期仅为0.28秒,由于220kV电压等级的电缆绝缘非常厚,而且绝缘较屏蔽层后得多,所以交联速度主要取决于绝缘的传热速度,绝缘传热速度和导热系数、温度差有关,交联聚乙烯的导热系数是常数,那么只有提高温差,提高硫化的温度才能提高传热速率。
因此,综合聚乙烯硫化的基本原理、绝缘料和半导电料的传热速度、交联度等因素,我们将绝缘后的电缆放入硫化模中,用密封材料将硫化模密封,确保硫化时充入的氮气无泄漏,同时保持硫化模两端冷却水系统畅通,以保持电缆两端温度在70℃以下;在温度达到235-245℃,氮气压力为1.5Mpa时开始绝缘硫化,通过阀门和电源调节温度和压力;硫化120分钟后,切断电源,保持压力1.5Mpa降温至100℃以下,放气卸压,压力为零时,打开硫化模,取出电缆。
本发明提供的海缆软接头制作方法,克服了因电缆生产设备和储缆装置的原因导致不能生产大长度高压、超高压交联聚乙烯绝缘交流海底电缆的难题,由此制作的海缆软接头与电缆本体性能相近,各项指标优于相关标准。本接续方法生产的电缆在高压、超高压场合以及用作海底电缆时,其性能优异,满足上述的使用环境的要求。
附图说明
图1为本发明海缆软接头结构示意图。
图2为本发明硫化模结构示意图。
图3为本发明绝缘挤出模结构示意图。
图4为本发明金属压制模结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1-4对本发明作进一步详细的说明。
1)导体连接
采用氩弧焊的焊接方式对导体2错层焊接,焊接部位经处理后与电缆导体外径相等。
2)导体屏蔽及硫化
预制特殊材料的导体屏蔽层3,导体屏蔽层3采用半套管结构,套管内径与导体外径接近,套管长度确保与电缆导体屏蔽搭接;在焊接导体的两半套管外以搭盖方式绕包一层特殊材料,即便于脱模又固定套管。装上硫化模7加热至预定温度(240±5℃)时,切断电源停止加热,并逐步收紧硫化模紧固装置,同时对硫化模进行风冷,当温度降到一定温度时拆开硫化模,拆掉绕包材料后,修整导体屏蔽。
3)绝缘挤出
将修整后的电缆1放入绝缘挤出模9内腔中,并固定好电缆两端后开始升温预热。当绝缘挤出模9内腔的温度升至设定温度(90±5℃),挤出机通过绝缘挤出模上模的进料口向腔体注料,形成绝缘层4,待绝缘挤出模两端均有溢料时,关掉挤出机电源,用多种冷却方式对挤出机连接管及上模注料口进行冷却,待绝缘挤出模的温度降至室温,取出电缆。
4)绝缘硫化
硫化温度和时长的设定是本步骤的关键,不同的硫化温度和时长将会产生不同的效果。聚乙烯的交联原理是在聚乙烯中假如一定量的交联剂,交联剂为过氧化二异丙苯,交联剂在加热到一定温度是迅速分解生成游离基,游离基不稳定,在夺取聚乙烯分子的氢,使得聚乙烯分子生成大分子游离基,大分子游离基相互结合,形成多个交联点,即形成体型机构。而交联反应速度取决于交联剂的分解速度和绝缘及半导电料的传热速度,交联剂的分解速度取决于它的半衰期,在240℃条件下半衰期仅为0.28秒,由于220kV电压等级的电缆绝缘非常厚,而且绝缘较屏蔽层后得多,所以交联速度主要取决于绝缘的传热速度,绝缘传热速度和导热系数、温度差有关,交联聚乙烯的导热系数是常数,那么只有提高温差,提高硫化的温度才能提高传热速率。
因此,综合聚乙烯硫化的基本原理、绝缘料和半导电料的传热速度、交联度等因素,我们将绝缘后的电缆1放入硫化模8中,用密封材料将硫化模密封,确保硫化时充入的氮气无泄漏,同时保持硫化模两端冷却水系统畅通,以保持电缆两端温度在70℃以下。在温度达到240±5℃,氮气压力1.5Mpa时开始开始绝缘硫化,通过阀门和电源调节温度和压力。硫化120分钟后,切断电源,保持压力1.5Mpa降温至100度以下,放气卸压,压力为零时,打开硫化模,取出电缆;
5)绝缘屏蔽及修复
将半导电漆均匀涂在洁净的绝缘表面,再将半导电自粘带以半搭盖的方式绕包在接头外面,两端与电缆1外屏蔽搭接,恢复绝缘屏蔽层5。
6)金属护套恢复
导体焊接前套入的预制金属套管6覆盖绝缘屏蔽部分,预制金属套管内经略大于绝缘屏蔽后电缆外径,长度略长于电缆绝缘屏蔽恢复长度,采用不同规格的模具13将预制金属套管紧压于电缆绝缘屏蔽的外表面。
本发明所述的海缆软接头制作的六个步骤,可根据海缆的导体截面、电压等级调节上述参数。并可根据需要做海缆生产软接头或海缆修复。
本发明所述的海缆软接头制作方式中,使用了四种专配的模具,即两种硫化模、一种绝缘挤出模以及一种金属压制模。
导体屏蔽硫化和绝缘硫化时用硫化模,均由上、下模体组成。导体屏蔽硫化模采用铜制方形结构。绝缘硫化模采用钢制圆形结构,内腔容积保证氮气充入后硫化效果。
绝缘挤出模由上、下模体组成。上下模体分别由相同的三部分互相契合形成三个圆柱型结构,三部分的材料分别为一套橡皮模10和两套钢模11、12。橡皮模10内腔直径等于绝缘外径,两端采用齿状结构,便于绝挤出缘材料的溢出。上模体设有进料口,所述的进料口由连接管接通挤压机。
金属压制模由数套钢制材料的上、下模体组成。通过不同内径的金属压制模套的滑动使预制金属套管紧压于电缆绝缘屏蔽的外表面。
上述实施例不以任何方式限制本发明,凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种大长度海缆软接头制作方法,包括以下步骤:
1)导体连接
采用氩弧焊的焊接方式对导体错层焊接,并保证处理后的焊接部位与电缆导体外径相等;
2)导体屏蔽及硫化
预制导体屏蔽层,导体屏蔽层采用半套管结构,套管长度确保与电缆导体屏蔽层搭接;在焊接导体的两半套管外以搭盖方式绕包一层,以便于脱模和固定套管;装上硫化模加热至一定温度,切断电源停止加热,并逐步收紧硫化模紧固装置,同时对硫化模进行风冷,拆开硫化模,拆掉绕包材料后,修整导体屏蔽;
3)绝缘挤出
将修整后的电缆放入绝缘挤出模内腔中,并固定好电缆两端后开始升温预热;当绝缘挤出模内腔的温度升至设定温度,挤出机通过绝缘挤出模上模的进料口向腔体注料,形成绝缘层,待绝缘挤出模两端均有溢料时,关掉挤出机电源,用多种冷却方式对挤出机连接管及上模注料口进行冷却,待绝缘挤出模的温度降至室温,取出电缆;
4)绝缘硫化
将绝缘后的电缆放入硫化模中进行绝缘硫化;
5)绝缘屏蔽及修复
将半导电漆均匀涂在洁净的绝缘表面,再将半导电自粘带以半搭盖的方式绕包在接头外面,两端与电缆外屏蔽搭接,恢复绝缘屏蔽层;
6)金属护套恢复
导体焊接前套入的预制金属套管覆盖绝缘屏蔽部分,预制金属套管内径略大于绝缘屏蔽后电缆外径,长度略长于电缆绝缘屏蔽恢复长度,采用不同规格的模具将预制金属套管紧压于电缆绝缘屏蔽的外表面;
其特征在于所述步骤4)的绝缘硫化过程如下:将绝缘后的电缆放入硫化模中,用密封材料将硫化模密封,确保硫化时充入的氮气无泄漏,同时保持硫化模两端冷却水系统畅通,以保持电缆两端温度在70℃以下;在温度达到235-245℃,氮气压力为1.5Mpa时开始绝缘硫化,通过阀门和电源调节温度和压力;硫化120分钟后,切断电源,保持压力1.5Mpa降温至100℃以下,放气卸压,压力为零时,打开硫化模,取出电缆。
2.根据权利要求1所述的一种大长度海缆软接头制作方法,其特征在于:在所述步骤2)中,所述加热温度为235-245℃。
3.根据权利要求1所述的一种大长度海缆软接头制作方法,其特征在于:在所述步骤3)中,在绝缘挤出模内腔的温度升至85-95℃时,挤出机通过绝缘挤出模上模的进料口向腔体注料。
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