高压冷缩电缆终端头在风电项目的安装实践

来源：上海民熔电气集团有限公司发布时间：2025-06-04 11:42:00

以下是关于高压冷缩电缆终端头在风电项目中的安装实践的深度解析，结合风电行业高电压、高可靠性、恶劣环境等需求，从施工准备、关键工艺、场景应对及质量管控等方面展开说明：

一、风电项目环境特性与安装挑战

1. 典型环境参数

海上风电：盐雾浓度≥500mg/m³，湿度＞95% RH，振动频率 1-20Hz（塔筒共振区）。
陆上风电：高海拔（＞3000m）地区气压≤70kPa，温度范围 - 40℃~+50℃，沙尘粒径＜50μm。

2. 核心挑战

机械应力：塔筒晃动导致电缆频繁弯曲（曲率半径≤20D），终端头需承受轴向拉力≥500N。
电气可靠性：35kV 及以上电压等级要求局部放电量≤5pC，耐压试验合格率 100%。
腐蚀防护：海上场景需抵御 Cl⁻腐蚀，内陆沙尘区需防止固体颗粒侵入密封界面。

二、安装前准备：材料与工具适配

1. 冷缩终端头选型要点

项目	陆上风电（35kV）	海上风电（66kV）
材料	硅橡胶（耐紫外型）	氟硅橡胶（耐盐雾型）
结构	单应力锥设计	双应力锥 + 防腐蚀外护套
密封	三层防水胶带	五层密封（含膨胀带 + 氟塑料）
认证	IEC 60502+GB/T 18480	IEC 61373（振动等级 1A）

2. 工器具清单

必备工具：

电缆剥切套装（精度 ±0.1mm）、扭矩扳手（范围 5-50N・m）、局部放电检测仪（分辨率 1pC）。

工具：

海上作业：防爆型液压切刀（适应潮湿环境）、真空干燥箱（露点≤-40℃）。
高海拔：绝缘电阻测试仪（电压等级 5000V）、海拔修正系数计算软件。

三、关键安装工艺与操作要点

1. 电缆预处理工艺

剥切精度：

半导电层断口与绝缘层距离 = 应力管长度 + 20mm，形成 “铅笔头” 过渡面（角度 30°）。
海上电缆需保留 300mm 冗余长度，用于补偿塔筒热胀冷缩（伸缩量 ±150mm）。

2. 冷缩终端头安装流程

套入冷缩管：从电缆末端依次套入外护套、屏蔽层、绝缘主层，注意标记线对齐。
应力管定位：

陆上：应力管中心对准半导电层断口，收缩后与电缆屏蔽层搭接≥50mm。
海上：额外增加应力疏散胶，填充应力管与绝缘层间隙（厚度≥2mm）。

抽除支撑条：

匀速抽除（速度≤30mm/s），同时按压冷缩管贴合，避免气泡残留。

接地与密封：

屏蔽层通过镀锡铜编织带接地（截面积≥25mm²），采用恒力弹簧固定（压力≥150N）。
密封层从下至上缠绕，防水胶带重叠率≥50%，海上场景需在根部加装防蚀帽（材质 316L 不锈钢）。

四、场景安装技术方案

1. 海上风电防腐蚀强化

三重密封结构：

内层：自粘性丁基胶带（耐海水渗透）；
中层：冷缩氟橡胶护套（耐 Cl⁻腐蚀）；
外层：聚脲弹性体涂层（厚度 1mm，耐冲击）。

金属部件防护：
接地端子采用锌镍合金镀层（厚度 25μm），盐雾试验 2000h 无红锈，接触电阻≤5mΩ。

2. 高海拔地区绝缘优化

间隙与爬电距离修正：

海拔每升高 1000m，电气间隙增加 10%（如 35kV 终端头在 4000m 海拔时间隙从 125mm 增至 160mm）。
采用 “裙边 + 锯齿” 结构，爬电距离延长至 450mm（常规 350mm），并喷涂 RTV 防污闪涂料。

3. 抗振动设计

柔性连接技术：

终端头与电缆连接处设置波形弹簧（压缩量 10mm），吸收塔筒振动能量（加速度≤5g）。
固定夹具采用橡胶减震垫（固有频率 5-8Hz），避免共振导致密封失效。

五、质量控制与测试验收

1. 过程管控要点

工序	陆上风电检验标准	海上风电检验标准
剥切尺寸	误差≤±1mm	误差≤±0.5mm
密封层厚度	≥3mm	≥5mm
接地电阻	≤4Ω	≤2Ω
局放测试	≤10pC（1.1U₀）	≤5pC（1.1U₀）

2. 型式试验项目

陆上风电：

振动试验（IEC 60068-2-6）：10-500Hz，2g 加速度，持续 2 小时无位移。

海上风电：

盐雾试验（GB/T 10125）：5% NaCl 溶液，35℃×1000h，绝缘电阻下降≤10%。
湿热循环（GB/T 2423.34）：-30℃~+80℃，循环 50 次，局部放电量增幅≤20%。

六、运维管理与故障应对

1. 定期维护内容

目视检查：每季度用望远镜观察终端头外观，重点检查密封层是否开裂、金属件是否锈蚀。
红外测温：每年一次，温差超过 5K 时进行局放复测，排查接触不良或绝缘劣化。
扭矩复查：每两年对固定夹具、接地端子进行扭矩测试，补拧至标准值。

2. 典型故障处理

故障现象	原因分析	处理方案
终端头表面放电	密封层破损，沙尘侵入	清洁后重新缠绕防水胶带，必要时更换终端头
接地温升过高	编织带氧化，接触电阻增大	更换接地部件，涂抹导电膏（如 3M™ SCOTCHGARD™）
绝缘电阻下降	硅橡胶吸水受潮	用热氮气吹扫（温度 60℃，流量 5m³/h），持续 4 小时

七、工程案例：某海上风电场 35kV 终端头安装

项目背景

场址：江苏如东海上风电场，水深 10m，盐雾腐蚀等级 C5-M。
电缆：YJV22-35kV-3×300，长度 1.5km，终端头共 48 组。

实施要点

安装工期：单个终端头安装时间≤4 小时（含测试），采用吊篮作业平台，施工人员需持海上作业证。
工艺：

电缆终端头在陆上预制厂完成 70% 安装，运输至现场后仅需完成密封层和接地施工。
采用无人机巡检（配备紫外成像仪），每月检测放电情况，发现早期缺陷 2 次（均为密封层轻微破损）。

效果：投运 3 年来，局放量稳定在 3-5pC，绝缘电阻＞10¹³Ω，无腐蚀及振动导致的故障。

八、未来技术趋势

智能化终端头：集成温度、局放、湿度传感器，通过 NB-IoT 实时上传数据，预警准确率≥95%。
免维护设计：采用自润滑密封材料（摩擦系数＜0.1），寿命延长至 30 年，减少海上高空作业风险。
低碳安装技术：冷缩材料可回收比例从 60% 提升至 90%，施工过程能耗降低 40%。

结论

高压冷缩电缆终端头在风电项目中的安装需针对 “高电压、强腐蚀、多振动” 等特性，从材料选型、安装工艺、测试验收至运维管理形成全链条管控。通过精细化施工（如剥切精度控制、密封层冗余设计）与智能化监测（如局放实时预警），可提升终端头在风电场景的可靠性，降低全生命周期成本。未来，随着海上风电向深远海发展，冷缩技术将向更高电压等级（如 110kV）、更强环境适应性方向突破，成为风电电缆系统的核心解决方案。