一、110～220kV插拔式电缆终端
在GIS组合电器应用中,变压器或GIS出线有时不采用传统的套管引出,而选用高压电缆直接从变压器或GIS内引出。高压电缆的设备终端类型有多种,选型是否恰当对GIS、变压器与电缆的安装、 试验以及今后的运行维护极为重要。
1.1、设备终端的类型
高压设备上的电缆进线仓,用于实现电缆进线的机械固定以及与变压器或GIS组合电器本体的电气过渡连接。电缆终端的环氧树脂套管有效地防止了进线仓内的绝缘油或SF6气体渗入电缆本体。为了解决电缆终端头在环氧树脂套管腔内的电气绝缘问题, 传统的解决办法是向套管腔内充油或充SF6气体，这类高压电缆的设备终端被称为充油(或充气) 型，也称湿式。其充气方式较少采用, 一般多为充油。
充油的湿式设备终端须在现场完成其与电缆进线仓的电气和机械连接和安装，在现场的试验及安装工作中均需要高压设备厂方人员配合完成电缆进线仓的充、放气(油) 等工作，工作程序比较麻烦。有的充油终端要附加一个呼吸器(具有类似变压器的油枕功能); 有的还需利用抽真空方式来实现向环氧树脂套管内注油，十分不便。下图为即将装配在GIS组合电器上的充油型110kV电缆终端。
另一类高压电缆终端通过优化的结构设计, 实现了电缆终端头应力锥与环氧树脂套管内壁的无间隙接触和理想的电力线的均匀分布, 在无须向环氧树脂套管内充油(气) 的情况下良好地解决了套管腔内的电气绝缘问题,这类设备终端被称为干式终端。干式高压电缆终端实现了无油化和全封闭,因此电缆终端的体位不受限制, 可根据现场的需要以不同方位灵活地实现电缆与 GIS组合电器或变压器的连接。下图为从位于变压器侧面的电缆进线仓下部装配的干式电缆终端。
从位于变压器侧面的电缆进线仓下部装配的干式电缆终端
根据干式高压电缆终端的装配特点, 又可将其分为 3大类。
第1类为常规型,即环氧树脂套管与电缆、应力锥整体安装和试验。在现场的安装步骤几乎和湿式终端一样,只是套管内不充油(气)。在现场的试验及安装工作中仍然需要高压设备厂方人员现场配合完成对电缆进线仓的充、放气(油)工作,整体安装的工作程序和交叉作业相当烦琐。
第2类为插入式, 这类电缆终端的环氧树脂套管与电缆、应力锥可分开安装, 但不能分开进行试验。压接在电缆缆芯的导电棒上装有弹簧锁定装置,当电缆头插入环氧树脂套管到位后, 弹簧锁定装置自动弹出,将缆头锁定在环氧树脂套管内,从而保证其不会滑脱。这类电缆终端的电缆头一旦插入就无法再拔出。插入式电缆终端的安装步骤基本上与第1类相同,如用于 GIS组合电器,环氧树脂套管可提前在工厂安装到GIS的电缆进线仓上,环氧树脂套管能够完全将电缆进线仓内的SF6气体与外部隔离,减少了厂家现场配合工作量。但当电缆在试验中发生问题需要进行处理时,仍然需要对电缆进线仓内的气体进行充放处理。另外插入式电缆终端如用在变压器时,其安装、试验与第1类常规型电缆终端的工作量相同。下图为插入到GIS组合电器的插入式电缆终端。
插入到GIS组合电器的插入式电缆终端
第3类为插拔式电缆终端,其套管与电缆、应力锥可分开安装, 也可分开试验;电缆缆头可插入, 也可拔出。其结构最简单,安装最简便。插拔式电缆终端还分为可重复使用和不可重复使用两种。可将电缆端部插头的零部件拆下重装的电缆终端, 称为可重复使用的插拔式电缆终端, 否则为不可重复使用的插拔式电缆终端。
插拔式电缆终端的现场安装具有如下特点:
①环氧树脂套管可提前安装到GIS或变压器上并进行连接, 可与 GIS或变压器同时进行试验; ②只需在现场完成好电缆头部分的装配;③可单独用试验套管对电缆进行试验,无须设备厂家配合; ④试验合格后将电缆插入环氧树脂套管, 在安装好接地线后就完成了全部的安装工作。下图为典型插拔式终端结构示意图。
利用插拔式电缆终端和GIS箱体可以方便地构成电缆的“T”型接头, 实现电缆的“T”型接线。图5为安装于隧道内的电缆“T”型接头, 可实现电缆的一进两出。其可灵活地实现以下几个功能:①在老变电站改造中需要增加出线时, 采用“T”型接线可以避免增加 GIS间隔; ②在电缆线路中间段利用“T”型接线可以方便地为新增用户供电; ③当远期有出线但尚不具备条件时, 可先不安装出线并利用“T”型接线方式预留出线位置并安装好专用的绝缘堵头,主干线可先投入运行;④当两条电缆从变电站中并行铺设较长时, 选用单条电缆出线并在分支点用“T”接方式供电较为经济。此外, 当“T”接的三条运行电缆中有一条出现故障时, 可将故障电缆拔出, 安装上专用绝缘堵头后另两电缆可继续运行。
1.2、高压电缆设备终端的性能对比及选型原则
各类高压电缆终端在电气性能都经过严格的试验, 能够满足国家标准IEC60859的要求, 在安装、试验、运行维护和故障处理等方面各类电缆终端具有不同的特点。电缆终端在选型中必须保证电缆终端具备与电缆同样的电气性能、工作温度与使用寿命。电缆终端在结构上要有保证获得良好的电场分布和防止绝缘收缩的措施。原则上有以下几个方面：
（1）电气性能。主要考虑电缆附件的电场分布是否合理，改善电场分布的措施是否恰当，材料的电气强度、介质损耗和产品的绝缘余度等。同时，还须考虑电气性能的稳定性，包括电缆附件材料的化学、物理性能和结构的稳定性等。例如应力控制材料性能是否稳定，应力锥是否容易变形，电缆绝缘回缩对电缆附件的电场分布的影响及防止措施，各种材料结合的相容性，结合界面性能的稳定性等。此外，还应考虑电缆附件的热性能，如介质损耗、导体连接的接触电阻及其稳定性、热量的传导释放、热胀冷缩对各部件电性能和机械性能的影响等。
(2)密封性能。密封防潮性能直接影响电缆附件的电气性能和使用寿命。终端的密封结构是否可靠、稳定。
(3)机械性能。终端应该有足够的抗弯、防震的能力。
(4)工艺性能。工艺性能是电缆附件设计和选型的一个重要的条件，安装工艺应尽量简单，便于现场施工，工期要短；品质优良的产品对现场环境要求和对安装工人技术水平依赖不高；安装质量容易控制，质量可靠等。应选择现场安装工作少、操作简单, 受人为因素和环境影响小, 电缆终端的安装可独立完成而无需变压器或 GIS厂家的放油、放气配合,并且安装质量容易得到保证。
(5)适合本工程的要求。众多类型的电缆附件各有特点，电缆附件的选型应该根据实际使用要求决定。
(6)制造厂商的质量保证体系。预制型电缆附件出厂时，制造厂提供的是橡胶预制件、预制应力锥、瓷套、外壳、浸渍剂等零部件和材料，在现场安装时再装配成整体终端或接头。每一个零部件的制造质量和安装工艺好坏都直接影响电缆附件的质量。这套质量保证程序至少应包括以下内容：①出厂时，应该严格对关键零部件（例如橡胶应力锥、GIS的环氧树脂套管、浸渍剂等）进行出厂试验。仔细检查（审查）试验和测量设备是否可靠，试验方法是否有效、试验人员是否训练有素和试验记录是否齐全；②制造厂派遣的安装和施工人员是否受到严格培训和有足够的施工经验；③制造厂不同部门之间的协调是否良好；④以往的销售和运行记录。
电缆终端在选型中还应充分考虑电缆装配后的试验、维护及电缆故障的测试与检修的需要,应保证易于实现电缆、变压器和GIS的分别试验和维护,互不干扰。当然,电缆终端的互换性、可重复使用性、免维护、结构紧凑和产品价格等因素也是选型中所应考虑的重要方面。
二、10～35kV插拔式电缆终端
2.1、设备终端的类型
电缆插拔头的类型比较多，型号一般分为美式和欧式这两种。电缆插拔头的主要作用是可实现单相或三相电缆与开关柜、变压器、环网柜、电缆分接箱等其他电气设备的连接。
构成中设有前插头和至少一个后插头，前插头、后插头本体为T型套管结构，T型套管内为互相垂直的水平通孔和垂直通孔，前堵头、前插头、后插头和后堵头水平方向顺序插接在一起，T型套管的垂直通孔内设有压线端子，压线端子顶端设有压线口，前插头和后插头的水平通孔内设有连接装置，连接装置与压线口连接，压线端子与电缆连接。插接头和前后堵头均为工厂预制件，进出线灵活，体积小，结构紧凑，安装过程简单，安全性高，可使用在开关柜和电缆分支线等场所，适用于户内或户外安装。
电缆插拔头拥有的别称比较多，肘型接头，T型接头，可分离式电缆终端等等一系列名称。通常应使用电压等级集中在10kV和35kV两大类，应用型号通常分为欧式，美式两类。美式与欧式主要区别母排与电缆头的排列方式不同，美式为横向排列，欧式为纵向排列。下图为欧式。
欧式电缆插拔头采用屏蔽型螺栓式连接;它适用于环网开关柜、电缆分接箱、箱式变电站的(交联电力电缆)进出线终端，与双通绝缘套管用螺纹联接。外层有起屏蔽作用的半导电层，可触摸，确保人身身安全;独特的应力锥结构，有效地疏散电场应力，解决电缆屏蔽层切断处;电场应力问题;可扩展性，拆装灵活，可完成电缆的“T”型连接;全密闭，全绝缘，全防护，免维护，抗淹没，抗污秽。
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