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SWA 電纜密封接頭中鎧裝錐體的作用

了解 SWA 鎧裝錐體如何支撐鋼絲、如何配對錐體與夾持環組件,以及如何檢查密封、等電位連接與電纜支撐。

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Henry Xu,倍拓電纜接頭的產品工程總監(金屬產品)

關於作者

Henry Xu

產品工程總監(金屬產品)

具 13 年以上精密金屬產品經驗,負責協調螺紋標準、加工可行性與黃銅及不鏽鋼零件的生產規劃。

作者文章Henry@bepto.com

SWA 電纜密封接頭中的鎧裝錐體,會支撐已準備好的鋼絲,而配對的夾持環則在預定接觸帶上固定這些鋼絲。SWA 代表鋼絲鎧裝。我會將鎧裝錐體與夾持環作為已識別接頭套件的配套零件選用。護套密封、外殼密封、抵抗短路電動力的約束,以及電氣等電位連接,仍須透過各自的介面和檢查來確認。

重點摘要

  • 鎧裝錐體與配對夾持環須選自同一已識別接頭套件;外觀相似的散裝零件不可互換。
  • 除了外護套與內墊層直徑,也要配對聲明的鎧裝範圍。僅憑標稱導體尺寸無法確認配合。
  • 將留存的 SWA 鎧裝線均勻分布在預定錐體接觸帶上,並使其避開密封件與螺紋。
  • 依接頭尺寸及電纜結構遵循指定的準備尺寸、零件方向、閉合條件及扭矩。
  • 分別檢查鎧裝固定保持、電纜密封、引入口密封、電纜支撐及設計要求的電氣路徑。

SWA 電纜密封接頭中的鎧裝錐體是什麼?

鎧裝錐體是在錐體與夾持環式 SWA 端接中,位於被固定保持鎧裝線下方的成形支撐件。「armour cone」是「armor cone」的另一種拼法。鎧裝線沿接觸帶環繞錐體,配對的環、套筒或本體再從外側閉合。這能將鎧裝負荷傳遞至接頭;若設計包含電氣功能,也可能構成電氣路徑的一部分。

我會使用為該接頭指定的錐體。其角度、直徑、長度、表面、方向及配對零件,皆屬於該結構與鎧裝範圍的一部分。有些設計使用分離式錐體與環;另一些則使用可反向安裝的零件或不同幾何形狀。判定適用配置前,應先檢查標記及組裝圖。

BS 6121-1:2005規定鎧裝接頭的性能要求及試驗方法。IEC 62444:2010涵蓋供應狀態的完整接頭。我會在這些標準的適用範圍內採購及評估完整接頭組件。單獨的錐體不能自行證明固定保持、密封或電氣性能。

將接頭的各項功能對應至正確介面

鎧裝固定保持是留存的 SWA 鎧裝線在指定錐體與配對夾持環之間的機械咬合。錐體支撐並定位鎧裝線環;配對零件則從外側閉合。完整接頭也可能固定電纜、提供密封並形成電氣路徑。我會分開處理這些功能,讓每個零件及檢查都有明確目的。

功能 主要介面 鎧裝錐體的作用 配套檢查
鎧裝固定保持 錐體與配對夾持環之間的留存 SWA 鎧裝線 在預定接觸帶支撐並定位鎧裝線環 正確的夾持環零件、方向、閉合狀態、鎧裝線分布及鎧裝範圍
電纜固定保持 完整接頭中聲明的電纜夾持介面 可能透過鎧裝端接間接提供作用 完整接頭固定保持額定值、夾持區內的電纜層及電纜支撐
導電鎧裝端接 在設計提供此路徑時,鎧裝層至夾持環至本體的路徑 提供一處金屬接觸介面 接頭設計、配件、外殼路徑、保護導體設計及試驗結果
外護套密封 作用於電纜外護套的彈性密封件 錐體須避開此介面 護套直徑、圓度、表面狀態、密封範圍及指定壓縮量
外殼引入口密封 端面墊圈、O 形環、螺紋密封或經合格驗證的引入口接合處 錐體位於鎧裝夾持堆疊內部 引入口幾何、面板或凸台、配件、螺紋嚙合及密封面
短路力約束 電纜固定夾及其支撐件 錐體在引入口處端接鎧裝層 固定夾類型、間距、安裝方式、電纜排列及聲明的機電性能

應分別檢查兩個常見失效點。

鋼絲與金屬錐體可見接觸,並不能證明已安裝路徑具有保護接地或故障電流額定值。鎧裝夾持牢固,也不能證明外殼具備 IP 防護等級。應分別參考鎧裝接地與等電位連接檢查以及引入口螺紋密封檢查,確認各自介面。

檢視完整的鎧裝夾持堆疊

鎧裝夾持堆疊是按順序排列、用來端接鎧裝層的電纜各層、錐體、夾持環及相鄰接頭零件。只有準備方式與零件位置正確時,該堆疊才能正常運作。我會從電纜往外殼方向檢查組裝,並依各介面判斷,不把所有金屬零件都視為可互換的接頭五金件。

  1. 外護套在乾淨、圓整且未受損的位置抵達環境密封件。
  2. 外護套切口邊緣須止於接頭說明圖示的準備位置。
  3. 留存的 SWA 鎧裝線須足夠長,能覆蓋錐體接觸帶,且不得進入密封件或螺紋。
  4. 錐體下方的內墊層或內護套須保持完整;若設計指定內密封件,也須延伸至該處。
  5. 錐體須依指定方向及位置安裝;可反向安裝的零件,應按已識別鎧裝結構的標記方向放置。
  6. 配對環、套筒或本體須依設計環繞完整鎧裝線周向閉合。
  7. 接頭本體、引入口密封件、鎖緊螺帽、接地配件及外殼介面須保持正確順序,並可分別檢查。

我會依已識別接頭與電纜的現行說明操作。不同設計可能有不同剝線長度、零件方向、鎧裝線成形方式、閉合判準及中間檢查步驟。沿用其他設計的組裝順序,可能使鎧裝線端落在接觸帶之外,或被推入密封件。

SWA 鎧裝錐體與夾持環介面 窄幅垂直示意圖呈現準備後的電纜各層、由錐體支撐的鎧裝線、環繞鎧裝線閉合的配對夾持環、彼此獨立的電纜密封與引入口密封,以及完成引入口的五項檢查。 沿鎧裝層路徑檢查 1 · 準備 SWA 電纜 留存鎧裝線 · 內墊層完整 2 · 將鎧裝線放在錐體上 鎧裝線環均勻 · 錐體方向正確 3 · 固定保持鎧裝層 夾持均勻 · 無鎧裝線脫出 4 · 讓電纜密封與引入口密封各自獨立 電纜密封 · 接頭本體 · 引入口端面密封 5 · 檢查每個介面 鎧裝固定保持 · 電纜位置 外護套密封 · 外殼引入口密封 電氣路徑 · 電纜支撐 零件識別 · 設定 · 試驗結果
鎧裝錐體支撐均勻環繞的留存 SWA 鎧裝線,配對夾持環則將其固定。電纜密封、外殼引入口密封、電氣等電位連接及外部電纜支撐仍須分別檢查。

採購前配對電纜、鎧裝錐體與夾持環

錐體選型從電纜結構與各層尺寸開始。M25 或 M32 引入口螺紋並未說明鎧裝線尺寸、內墊層外徑、外護套直徑或夾持範圍。內墊層是位於鎧裝層下方的電纜層。我會核對接頭密封、固定或夾持的每一個電纜層。

例如,電纜可能符合外部密封範圍,但其鎧裝尺寸卻超出錐體與夾持環範圍,這仍然不匹配。引入口螺紋即使符合外殼,也不能解決此問題。應選用公開尺寸範圍涵蓋所有需密封、固定保持及鎧裝夾持之電纜層的接頭。

IEC 60502-1:2021規定特定電壓等級電力電纜的結構、尺寸及試驗。我會先取得電纜製造商提供的完整電纜型式資料。接頭說明要求現場量測時,應在預定密封及夾持位置量測。橢圓、老化、有肋紋或修補過的電纜,可能需要特別檢查其實際狀況。

我會向供應商或設計人員提供以下固定輸入。EMC 代表電磁相容性;AC 代表交流電。除了實體電纜資料,也須識別這些電氣功能要求:

  • 電纜製造商、完整型式、額定電壓、芯數及導體尺寸;
  • 鎧裝材質與結構、必要時的單根鎧裝線尺寸,以及量測的鎧裝外徑;
  • 內墊層或內護套外徑與外護套直徑的量測值;
  • 必要的接頭類型、引入口螺紋與長度、面板厚度或螺紋凸台細節,以及可用安裝空間;
  • 室內、戶外、腐蝕性、浸沒、清洗噴淋、振動、溫度或危險場所條件;
  • 固定保持、侵入防護、火災、電氣等電位連接、EMC、認證及配件要求;
  • 電纜排列、支撐或固定夾計畫,以及電氣設計中的單芯 AC 限制。

若要比較電纜與接頭整體的選擇,請參考鎧裝與非鎧裝接頭的功能。若選項包含單壓縮與雙壓縮結構,請使用單壓縮與雙壓縮接頭比較確認各設計密封哪些電纜層;無論哪種標示,仍須驗證錐體及鎧裝範圍。

已準備的 SWA 電纜端,旁邊放著已識別的鎧裝錐體、配對夾持環、接頭本體、卡尺及電纜結構資料表。

先將已識別的鎧裝錐體及配對夾持環與接頭套件放在一起,再於組裝前比對準備好的電纜各層與聲明的鎧裝及密封範圍。

正確準備 SWA 電纜,讓鎧裝錐體發揮作用

正確的準備標記,是鎧裝錐體接觸良好的起點。剝線前,我會先取得電纜圖面及接頭現行說明。設定基準,即一致的量測起點,並分別標示外護套切除長度及鎧裝線長度。依文件化順序排列零件。套用別種剝線長度,可能使鎧裝線未到達接觸帶,或進入密封件。

準備作業也須遵循現場安全作業制度。英國 HSE 的電氣作業安全實務指南是電氣設備作業的官方參考資料之一。遵循適用法律、能力要求、隔離與儲能控制、確認無電程序、個人防護裝備(PPE)及授權要求。

以受控切割方式剝除外護套,避免劃傷鎧裝線。切除不需要的鎧裝線時不得損傷內墊層,清除碎屑並檢查整圈。若鎧裝線部分切斷或缺失、嚴重刮傷、過度腐蝕或急劇折彎,應停止作業。膠帶無法恢復鎧裝線狀態,也不能改變接頭適用範圍。

依允許的方法成形留存鎧裝線,並沿鎧裝錐體周向均勻分布。不可編辮、重疊、填塞或選擇性剪短鎧裝線來迫使夾持環閉合。切口端應位於預定區域,並避開密封承靠面與螺紋。若錐體或環可反向安裝,放置電纜前先檢查標記。

近距離可見留存的 SWA 鎧裝線放在黃銅鎧裝錐體上,另有獨立缺口環退回放在外護套上。
閉合前,留存的 SWA 鎧裝線沿可見錐體表面放置,獨立的缺口環則仍退回停在外護套上。

BS 6121-5:2005在其規定範圍內,提供電纜及鎧裝接頭的選型、安裝與檢查建議。其公開適用範圍也排除爆炸性環境,因此涉及 Ex 設備時,BS 6121 安裝慣例不能取代經認證的說明及危險場所規定。

閉合鎧裝夾持環時不可掩蓋不匹配

正確閉合時,指定零件會配合到位,使電纜與接頭保持同軸,且鎧裝線均勻就位。手動起牙,並對向固定相鄰本體以防其旋轉。鎖緊時不得扭轉電纜、拖動鎧裝線沿錐體移位或擾動外殼接合處。依指定的扭矩、轉數、金屬對金屬位置、檢查步驟或其他閉合判準操作。

不可套用相似接頭的扭矩。摩擦、鍍層、螺紋形狀、密封負荷、錐體幾何、零件狀況及允許的組裝輔助材料都可能不同。若說明要求為檢查鎧裝咬合而重開一次,請依該步驟操作。否則,除非另有指定,不要打開已完成的夾持組件。

遇到非預期阻力時應停止。

若接合處錯牙、鎧裝尚未固定保持但螺帽已到底、內墊層從錐體滑出、鎧裝線集中在一側,或零件剩餘螺紋嚙合不足,應停止。比對完整套件及零件圖,並重新核對電纜尺寸。額外施力無法修正超出範圍的錐體、方向錯誤、接頭尺寸混用或切除長度錯誤。

將電氣等電位連接與機械固定保持分開檢查

被固定保持的鎧裝線環可構成電氣路徑中的一個環節;仍須設計並測試完整路徑。IEC 60364-5-54:2011+A1:2021涵蓋接地配置、保護導體及保護等電位連接導體。應依適用安裝規範及專案設計,判定鎧裝層、獨立保護導體、接地片、接頭本體及外殼是否屬於保護路徑。

安裝前先繪出預定路徑:

SWA 鎧裝層 → 錐體與夾持環介面 → 接頭本體 → 引入口介面或接地配件 → 外殼/保護導體 → 接地配置

我會檢查路徑中每個可能的中斷點:絕緣塗層、不適用的墊圈、鬆動的鎖緊螺帽、腐蝕接點、未核准的螺紋材料、缺少接地配件,或不適合作為必要電流路徑的外殼。電氣設計與規範須決定試驗方法及允許結果、故障工況、導體配置、儀器及驗收準則。錐體電阻沒有通用目標值。

這份 金屬接頭接地檢查清單有助於追蹤路徑的外殼端。若需要 EMC,也要驗證完整的屏蔽端接策略。高頻轉移阻抗描述屏蔽路徑中的耦合;這與低頻保護等電位連接是不同的性能問題。

將 IP 防護與鎧裝錐體分開評估

鎧裝錐體不會密封外護套或外殼引入口。 IEC 60529分類外殼侵入防護(IP)。結果取決於密封件、接觸的電纜層、引入口端面或螺紋、配件、組裝、方向及試驗配置。

我會在指定範圍內檢查未受損外護套上的外部密封,再檢查外殼接合處。螺紋凸台是凸起的螺紋引入口部位,須配合正確螺紋及嚙合長度。通孔則須核對指定孔洞、厚度、端面密封、防轉措施及鎖緊螺帽。增加後螺帽扭矩無法修復缺少的密封、受損塗層、錯誤螺紋或傾斜墊圈。

界定外殼要求時,應採用IEC 60529 選型準則。不得在連接設備上臨時進行噴水、浸沒或加壓試驗;應在現場試驗程序中,為實際組裝件界定安全方法及驗收依據。

讓電纜固定夾承受電纜系統的外力

接頭在引入口處完成端接;外部負荷則由電纜固定夾與支撐件承受。電纜固定夾是用來固定電纜路徑的夾具。IEC 61914:2021涵蓋電纜固定夾與中間約束件,包括聲明的機電力耐受能力。應安排電纜位置,避免重量、彎曲、振動、熱移動及安裝拉力撬動錐體與夾持環。

我會依專案計算及系統聲明性能,選擇短路力約束。納入固定夾、間距、電纜排列、固定部件及支撐結構。電纜固定夾與接頭的關係區分電纜路徑負荷與接頭功能。

垂直電纜段未受支撐、外殼外緊鄰處彎曲過急,或固定夾配置未依預期故障工況選型,都可能使牢固的接頭過載。反過來說,經合格驗證的固定夾系統也無法修正接頭內鬆動的鎧裝線。送電或恢復使用前,須分別檢查兩套系統。

依症狀診斷鎧裝錐體與夾持環問題

錐體故障會留下可見的接觸痕跡。拆動已安裝端接前,先隔離設備並遵循現場安全作業管制。只有在安裝規範、環境條件及危險區域管制允許該檢查方式時,才可打開接頭。

觀察結果 可能需檢查的介面 必要處置
依指定方式閉合後,鎧裝仍鬆動 鎧裝範圍、錐體或環的方向、零件組合及準備長度 停止作業;依說明找出不匹配,並更換或重新準備。不可加墊片或備用鎧裝線。
鎧裝線集中在某一側 電纜置中、鎧裝線成形、鎖緊時電纜是否旋轉 若允許,重新準備;閉合前恢復完整且均勻的鎧裝線環。
個別鎧裝線脫出夾持環 切割長度、接觸帶位置、鎧裝線損傷及夾持環對位 拒收此夾持狀態並檢查每根留存的鎧裝線。
內墊層被劃傷或夾傷 鎧裝切割深度、錐體位置、電纜尺寸及夾入碎屑 依電纜製造商及專案規範評估;接頭無法使隱藏的內墊層損傷變得可接受。
鎧裝仍可移動時,螺帽已到底 尺寸錯誤、零件缺失或反裝、電纜超出範圍 隔離零件,並依套件圖面比對標記及量測值。
導通結果缺失或不穩定 完整設計電氣路徑,包括錐體接點 依指定試驗方法追查每個介面及配件。
引入口處出現水分 外部密封、電纜表面、外殼端面或螺紋、安裝方向 找出實際侵入路徑;鎖緊鎧裝夾持環不能修復密封。
電纜在使用負荷下移動 電纜支撐、接頭固定保持介面及鎧裝固定保持 卸除負荷、檢查損傷,並在恢復使用前修正支撐及引入口系統。

檢查完成的 SWA 引入口

完成的 SWA 引入口應符合電纜與接頭規格,並通過分配給它的各項檢查。我會記錄電纜識別資訊及各層量測值、接頭製造商與料號、錐體或環的設定、密封件、配件及剝線尺寸。另記錄閉合值、受控扭矩工具識別、外殼細節、電氣方法與結果、支撐件、檢查人員及日期。

在已閉合接頭外側,檢查電纜是否置中、外護套有無扭轉或擠出、接合處是否依預期嚙合、引入口密封面是否平整、配件順序是否正確,以及接頭本體是否防轉。若說明要求在閉合前檢查鎧裝,當時就應記錄均勻夾持狀態。後續檢查還要查看移動、鬆動、腐蝕、密封件位移、損傷及支撐變化。

對危險場所,IEC 60079-14:2024增加 Ex 電氣裝置的設計、選型、安裝、文件、人員能力及初始檢查要求。IEC 60079-17:2023涵蓋爆炸性環境中電氣裝置的檢查與維護;依確切接頭連結至證書的說明操作,並保留檢查該配置所需的安裝紀錄。

對經認證設備,絕不可只依通用 SWA 錐體配置授權替換零件。

結論

鎧裝錐體支撐留存的 SWA 鎧裝線,配對夾持環則將其固定保持。可靠性能仍取決於完整且已識別的組裝件。依接頭範圍配對電纜鎧裝及密封尺寸,使鎧裝錐體與配對夾持環成套使用,依指定尺寸準備每個電纜層,均勻分布留存的鎧裝線,並僅依文件化條件閉合接合處。

送電或恢復使用前,我會分別驗證五項結果:鎧裝固定保持、電纜固定保持與支撐、外護套密封、引入口密封,以及設計要求的電氣路徑。如此有助於釐清故障。鎖緊鎧裝夾持環不能取代密封、等電位連接、引入口或電纜約束問題的修復。

SWA 電纜密封接頭鎧裝錐體常見問題

SWA 電纜密封接頭沒有鎧裝錐體仍可使用嗎?

若已識別的接頭設計將錐體列為鎧裝夾持堆疊的一部分,就不可省略。缺少錐體會改變組裝配置,也會移除留存鎧裝線下方預定的支撐。依指定順序使用所有規定零件;零件缺失或受損時,只能依製造商說明更換套件或零件。

如何確認鎧裝錐體適用於我的 SWA 電纜?

將接頭聲明的鎧裝接受範圍及必要電纜尺寸,與實際電纜結構及現場量測比較。依規定確認鎧裝材質與鎧裝線尺寸、內墊層外徑、外護套直徑、錐體或環方向及接頭尺寸。僅有引入口螺紋尺寸不能證明配合。

所有留存的鎧裝線都應均勻放置在錐體上嗎?

依接頭說明排列留存的鎧裝線環,並在預定接觸帶內完整周向分布。鎧裝線缺失、交叉、集中、縮短、脫出或部分切斷時,須檢查完整準備端,且通常要依接頭現行說明重新準備。不可選擇性剪短鎧裝線或加填料,來迫使可疑的夾持環閉合。

鎧裝錐體會提供電纜的接地連接嗎?

鎧裝錐體可能是設計鎧裝端接路徑中的一處導電介面,但不能證明完整的保護或功能電氣路徑。應確認完整安裝的接頭設計、接地配件、外殼介面、保護導體配置、適用規範、故障工況及指定試驗結果。

鎧裝錐體組件應施加多少扭矩?

只採用該確切接頭、尺寸、零件、電纜結構及說明版次所規定的扭矩或其他閉合判準。不可借用相似螺紋的扭矩。對向固定相鄰本體;若接合處到底、錯牙、零件變形或鎧裝仍鬆動,應停止作業。

資料來源與技術參考

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