【摘 要】
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交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆中间接头存在多种安装方式,如预制式、冷缩式、热缩式等,其中铜电缆导体的连接工艺通常采用铜管压接,最后利用应力管和应力锥来克服畸变电场所带来的影响。然而传统的压接工艺主要由操作人员来把控操作工艺,因此稍有不慎,极易导致中间接头的线芯压接部位发热、绝缘受潮、局部电场畸变等情况的发生,最终致使接头被击穿,严重影响供电的可靠性和输配电线路的安全稳定性。目前最新的“电缆熔接接头
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交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆中间接头存在多种安装方式,如预制式、冷缩式、热缩式等,其中铜电缆导体的连接工艺通常采用铜管压接,最后利用应力管和应力锥来克服畸变电场所带来的影响。然而传统的压接工艺主要由操作人员来把控操作工艺,因此稍有不慎,极易导致中间接头的线芯压接部位发热、绝缘受潮、局部电场畸变等情况的发生,最终致使接头被击穿,严重影响供电的可靠性和输配电线路的安全稳定性。目前最新的“电缆熔接接头技术”存在制作电缆中间头工艺复杂、线芯熔接温度高、耗时长、价格高等问题。本论文为解决电缆接头所带来的问题,首先根据现有材料以及微合金化方法改性,筛选出适合10 kV电缆接头使用的电连接材料。其次采用COMSOL有限元仿真软件模拟新型的连接模具,并根据仿真结果对连接模具进行设计。最后通过连接模具和电连接材料实现10 kV电缆中间接头的连接,并对其载流温升、接触电阻、拉力进行测试,验证使用的可行性。本论文主要特色与创新结果如下:1.通过制备二元合金,得出Sn-1.5Cu和Sn-58Bi的热、电、力学、界面特性,二元合金熔点分别为232.4℃、145.4℃;电导率分别为2.841×106S/m、1.445×106S/m;抗拉强度分为22.54 MPa、55.97 MPa;材料的铺展面积分别为57.2mm2、132.5 mm2。2.根据10 kV电缆中间接头的指标参数,对性能不足的参数进行改性,通过添加不同含量的Zn、In、Bi、Cu元素,其性能皆有不同。其中添加In元素的Sn-1.5Cu以及降低Bi元素的Sn-19.4Bi两种三元合金效果最好,但添加含量不同,针对Sn-1.5Cu合金需要添加5%的In元素,针对Sn-19.4Bi合金需要添加2%的In元素。3.基于COMSOL有限元仿真软件,对电缆接头的连接模具进行温度仿真,应采用铝材加热板型电缆中间接头模具作为加热设备,加热时间为350 s时,该模具的连接温度为239.79℃,绝缘层的温度为90.235℃,此时的电缆两端剥除的电缆长度为18 cm,是最佳方案。4.采用四种不同的三元合金材料作为电连接材料与现有的压接接头进行对比。电连接材料所制接头性能皆优于传统接头,其中Sn-19.4Bi-2In作为电连接材料的电缆中间接头效果最佳,在温升载流试验中间接头温度达到80.6℃,相比电缆本导体低11.7℃;接触电阻为10.23μΩ,接触电阻下降相比传统的压接接头下降了151.12%;所制的10 kV电缆中间接头的最大拉力达到了8676.354 N,满足并优于10 kV电缆中间接头所要求的最大拉力,同时符合相对应的电连接材料抗拉强度数值。Sn-19.4Bi-2In材料作为电连接材料,应用于电缆中间接头是可行的,且性能良好,满足各项要求。
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