关键词 电缆接头 绝缘穿刺 施工工艺
在传统的路灯工程施工中,电缆分支连接必不可少。此时,较为普遍的解决方法多是采用分线箱或预分支电缆,虽可有效解决电缆分支连接问题,但也不可避免地存在着施工效率低、防护性能差、工程造价高等弊端。于是,近年来电缆分支连接的一种全新产品——绝缘穿刺线夹,因其克服了分线箱和预分支电缆的诸多不足,从而在路灯工程中得以广泛应用。笔者将在本文中对绝缘穿刺线夹进行较详细分析,以供参考。
一、绝缘穿刺线夹的组成及使用方法
绝缘穿刺线夹主要由绝缘壳体、穿刺刀片、防水胶垫、力矩螺栓组成。适用于架空低压绝缘线缆的连接、低压绝缘进户T接、大楼配电系统电缆支接、地下低压绝缘线缆连接、路灯系统和接地保护,适用电压等级为10kV及以下。其使用方法如图1—图4所示:
电缆分支连接时,将分支电缆插入支线帽并确定好主线分支位置后,用套筒扳手拧紧线夹上的力矩螺母,随着力矩螺母的拧紧,线夹上下两块暗藏有穿刺刀片的绝缘体逐渐合龙,同时,包裹在穿刺刀片周围的弧形密封胶垫逐步紧贴电缆绝缘层,穿刺刀片亦开始穿刺电缆绝缘层及金属导体。当密封胶垫和绝缘油脂的密封程度和穿刺刀片与金属体的接触达到最佳效果时,力矩螺母自动脱落,此时,安装完成且接触点密封和电气效果达到最佳。
二、绝缘穿刺线夹的工作原理
绝缘穿刺线夹的基本工作原理,就是通过线夹的穿刺刀片和电缆的金属部分接触导电后实现电流传输的。有人可能认为:就这么几个小刺,能承受这么大的电流吗?
事实上,导体与导体间的电流传导可从导体的机械接触面积和电流传导途径两方面进行分析。
在外压力作用下,两个导体的铝-铝界面上活性三氧化二铝(Al2O3)层受挤压或摩擦而使其局部破裂,使铝电子在表面峰-峰间自由流动,形成一定的导电能力。压力越大,接触的峰-峰点就越多,接触电阻就越小。活性三氧化二铝(Al2O3)本身具有的导电能力,使未破损的区域也具有一定的导电能力。由于铝的塑性较好,当两个界面受压接触后,线夹内壁中的部分铝将产生塑性变形,进入导线外层的绞制空隙中,使有效接触面积增大,分子间的相互渗透更加活跃,随着氧化层中铝原子数量进一步增多,电界面上的导电性能得以改善。因导线的蠕变,使导线略微变细,直径减小,有效接触面积减少,线夹电阻增加。而有效接触面的减少主要是由于线夹对导线压力的减小和接触面氧化的加剧造成。
绝缘穿刺线夹靠着刀片的刺穿进导线,犹如手指插入水中,据有关文献介绍,其接触面积比普通线夹大1倍以上。况且穿刺线夹具有安装方便、可靠性高等优点。
三、绝缘穿刺线夹的优势
随着新技术、新工艺的广泛运用,目前路灯施工逐步由以往的分线箱、预分支电缆等老旧技术手段,转变为穿刺线夹配套灌胶盒(见图5-图8)施工的方式。现以武汉路灯管理局常使用的美国泰科SIMEL绝缘穿刺线夹和MM-5型灌胶盒为例,对其相较于传统技术手段在实际施工中的应用优势进行对比:
连接方式 |
分线箱 |
预分支电缆 |
SIMEL绝缘穿刺线夹+MM-5型灌胶盒 |
材料成本(以主线185,支线50,三芯电缆为例) |
箱体,附件(线鼻子、铜排、套线管、绝缘支柱等)约850元 |
预分支头、电缆吊头、电缆挂钩、接线端子等约750元 |
1.无需其他附件和返线等,只需要三只绝缘穿刺线夹,成本远低于其他两项; 2.线路设计时可使用铝芯电缆代替铜芯电缆,大大降低线路构造成本;3.只需要2—4只绝缘穿刺线夹及一个灌胶盒,无需将主缆伸出地面及其他附件。 |
施工成本及效率 |
1.安装工序多,施工周期长; 2.许多人配合安装; 3.费时费工,施工成本高。 |
1.需专门设备吊装,分支头易损坏; 2.安装工序多,许多人配合,施工成本高。 |
1.施工速度极快:每个绝缘穿刺只需约2分钟,只需要相匹配的普通套筒扳手即可; 2.省时省工,施工成本低。 |
占用建筑空间 |
1.需较大施工和维护场地;2.箱体需占用面积≥3m2 ;3.返线电缆占用较大穿墙管或线槽,每层占用≥3m2 ,以5000元/米,计15000元。 |
1.施工场地较小; 2.安装占用空间较小; 3.可安装于桥架,缆沟。 |
1.施工场地非常小,几乎不占用安装空间; 2.可安装于桥架、箱体,管道及缆沟等狭小空间内,使用SIMEL绝缘穿刺线夹,安装完成后免维护。 |
防护性能 |
1.导线裸露不防水,不防潮,易腐蚀; 2.需要考虑震动扭曲等问题; 3.需维护及防触电保护。 |
防水性能和电气性能取决于分支头质量的优劣。 |
1. SIMEL绝缘穿刺线夹防水、防腐,密封性能非常好,可耐受空气中4kV电压1分钟不击穿,水下6kV电压1分钟不击穿; 2.绝缘灌胶盒及胶体具有更高的憎水性、防腐密封性能,达到双重保护的目的; |
防盗性能 |
1.由于主电缆价值较高,伸出地面部分容易被偷窃;2.如果主电缆被偷窃,则会造成线路区域性断电,使照明中断,维修费时费工;3.需投入巨资设立路灯监控系统,并且监控效果不理想。 |
1.由于主电缆价值较高,伸出地面部分容易被偷窃; |
1.主电缆深埋地下,无需伸出地面,防盗性能很高;2.伸出地面的路灯接线价值很低,不容易被盗;如果被盗,也只是维修个别路灯,对整个线路照明没有影响; |
安装便利性 |
1.空间狭小,安装困难; 2.需要安装铜排,线鼻子,套线管等附件。 |
1.预分支电缆需提前定做,不易更改;2.需装用吊装设备和工具以及多个专业人员密切配合,安装费用高。 |
1.无需剥除电缆绝缘层,更不需要截断电缆;2.可带电作业;3.可任意分支,随购随用;4.适用于架空连接线、裸线等导线的简便连接。 |
可靠性及稳定性 |
1.需截断主电缆,增加故障点; 2.无法通过国标GB短路和热循环电流试验; 3.接触点容易出现氧化和电化反应,从而导致接触不良。 |
取决于制造工艺和材料 |
1.绝缘穿刺通过国标短路和热循环电流试验,线夹温升比导线温升低,如果继电保护器工作正常,在发生短路的情况下不会烧坏从主电缆引出的分支电缆; 2.应用经验超过30年; |
结 论 |
主电缆多为铜芯电缆,成本高;主电缆连接方式为串联,故障点多,电气性能较差,容易被盗,且需要维护及防触电保护。综合性价比差。 |
材料成本低于分线箱,施工成本较高,需要提前确定型号订货,灵活度不高。综合性价比高于分线箱。 |
材料和施工成本最低,安装非常简便。使用SIMEL绝缘穿刺,电气性能极好,防腐防水,无需维护。综合性价比高。 使用灌胶式分支技术,可使用铝芯电缆代替铜芯电缆,大大节省成本,电气及机械性能极好,防腐防水防盗,安装简便,无需维护。综合性价比高。 |
近年来的应用实践表明,绝缘穿刺线夹不仅明显优于分线箱和预分支电缆,相较其他普通线夹,也有较为明显的优势:
1.经济性能优势明显;
2.安装简便;
3.接触电阻小,线夹温升低;
4.结构密封、绝缘性高;
5.线夹适用范围广;
6.便于后期维护。
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