近年來,6~35kV電壓等級的電纜,使用熱縮、冷縮及預制電纜終端頭的越來越多,由于這些電纜終端頭外形尺寸較小,爬電距離較短,不少單位和個人持置疑態度。現將影響電纜終端頭外絕緣放電電壓的若干因素簡介如下。
1.外絕緣表面特性
材料的表面特性,會影響污穢條件下絕緣的表面電阻。表面特性主要是指材料對水的親和力(憎水性或親水性),以及材料的靜電效應。作為高壓絕緣的無機材料一般具有親水性,受潮后表面形成水膜。而有機材料通常都具有憎水性,受潮后表面形成水珠。硅橡膠的憎水性尤為突出,zui大限度地提高了放電電壓。但是有機材料一般都具有靜電效應,而靜電效應的不良影響是使絕緣表面吸塵,從而在潮濕狀態下降低表面電阻和放電電壓,同時,靜電效應降低了材料的自潔性。硅橡膠的靜電效應較其他有機材料更強。
2.絕緣結構形狀系數
污穢條件下運行的戶外終端頭是否放電,與電纜終端頭外絕緣的澧漏電流有關,而泄漏電流又與外絕緣表面電阻有關。污穢嚴重時,表面電阻下降,泄漏電流就增加,放電電壓就下降。而外絕緣表面電阻是與形狀系數成正比的。形狀系數隨兩極之間距離的增加而增加,隨絕緣外徑的減小而增加。有機材料作為外絕緣的終端頭(熱縮、冷縮、預制)一般都不填充絕緣劑,因此外徑小、形狀系數大,對提高放電電壓有利。但是必須指出,當終端頭外絕緣縮頸部位(兩雨裙之間)直徑很小時,雨裙不能太大,以免縮頸部位表面電流密度遠大于雨裙上的表面電流密度,造成縮頸部位發熱干燥,從而承受較高電壓,導致長期局部放電(電暈),形成漏電痕跡。
3.電應力集中狀況
放電是由于電場高引起的。而電纜終端頭低壓端(電纜屏蔽切斷處)電場zui高,電應力zui集中,如果處理不當,外絕緣的放電電壓就很難提高。傳統的應力錐,對改善電纜屏蔽切斷處的電場很有效,但對終端頭外絕緣低壓端電場改善效果不明顯,從等位線的分布可以看出,外絕緣下部幾個雨裙承受著很高的電位差,說明該處電場很高,容易引起放電。適當提高應力錐位置和增大應力錐處外絕緣直徑,都能適當降低該處外絕緣電場強度,從而提高放電電壓。
4.采用應力控制材料
20世紀70年代以后,應力控制材料在電纜附件里得到了推廣應用。所謂應力控制材料,通常是指具有高介電系數( ε>20)或可變電阻率(Pv ∞I/E)的材料,將這類材料制成帶材、管材或片材,施加到電纜屏蔽末端的絕緣表面上,從而降低該處沿絕緣表面的阻抗,使電位降低,達到降低該處電場的目的。應力控制材料的應用不僅使電纜屏蔽末端電場降低,同時也使終端頭外絕緣的電位分布趨于均勻,也就是說,終端頭外絕緣各雨裙承受的電位不均勻性減小,詆壓端附近電場相應降低,從而達到提高放電電壓的目的。另外,由于使用了應力控制材料,使終端頭的外徑減小,形狀系數增大,這也有利于放電電壓的提高。所以,電纜終端頭采用應力控制材料,比用應力錐對提高放電電壓更為有效。
總之,電纜終端頭外絕緣耐受放電電壓的能力,不僅僅與泄漏距離(或泄漏比距)有關,還與外絕緣的形狀系數、材料特性、電纜屏蔽末端的電應力處理方式,以及應力控制材料的應用等有關,也就是說,它是由多方面因素綜合作用的結果。不能單從增大泄漏距離來提高耐受放電電壓的能力。
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