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塑料电缆的屏蔽技术 - 无图版
2131231 --- 2018-05-15 10:29:56
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塑料电缆的电气性能与其绝缘结构密切相关。影响塑料电力电缆运行寿命的树枝放电 和局部放电都与屏蔽结构、屏蔽性能的好坏有直接的关系。因此,屏蔽结构与屏蔽性能的 好坏直接影响高压塑料电力电缆的运行寿命。
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塑料绝缘电力电缆的屏蔽包括内半导电屏蔽.防发射屏蔽、外半导电屏蔽和绝缘外金 属薄带屏蔽,现分述如下。
(-)内半导电屏蔽层
电力电缆绝缘层内侧(即导电线芯表面)的半导电薄层,称为内半导电屏蔽层。其作 用是:
(1) 消除导电线芯表面的气隙,提高耐局部放电、树枝放电的能力。
(2) 均匀导电线芯表面电场,减少因导丝效应所增加的导体表面最大场强。一般可降 低导丝表面电场强度的20%?30%。
(3) 抑制树枝的引发。当导体表面金属毛刺直接刺人绝缘层时,尖刺高场强的场致发 射会引发电树枝。内半导电屏蔽将有效地减弱毛刺附近的电场强度,减少场致发射,从而 提高耐树枝放电的特性。
(4) 热屏蔽作用。当电缆温度突然升高(线芯发热)时,有了半导电层的隔离,高温 不会立即冲击到绝缘层,在一定程度上降低了绝缘的温升,保护主绝缘,故有热屏障作 用。从“IEC20A29” 文件中对聚乙烯电缆的规定可以看出,用合适的半导电材料屏蔽后, 其最大额定短路温度可由130°C提高到150°C。
半导电屏蔽材料的电阻率《0<1050 ? cm。
(二)防发射屏蔽层
塑料电缆向高压等级发展,面临着局部高场强K域场致发射电子,引发电树枝而绝缘 击穿的重大技术问题。国内外不少电缆技术专家正致力于高压塑料电缆绝缘结构屮界面引 发电树枝性能的研究。防发射屏蔽是这种研究中的一项专利技术,是目前研究复合介质抑 制界面电树枝在电缆屮应用的一项重要成果。这对于llOkV以上高压塑料电力电缆具有 十分重要的意义。
防发射屏蔽层能有效地防止绝缘层中电场畸变导致电子的发射,控制电树枝的引发。
电缆绝缘层中电场分布的均匀性与绝缘材料的介质常数e、绝缘结构中介电常数的分 布情况有很大关系。特别是中高压塑料电力电缆出现了不可缺少的内、外半导电屏蔽层 后,又带来了新的问题,如果半导电界面不平整.半导电层有尖凸物、半导电层有凹陷、 或分阶式绝缘(接头部位多采用分阶绝缘)、复合绝缘界面有缺陷,都将严重恶化绝缘层 中电场的均匀性。
根据电场知识,圆心电缆绝缘层中电场强度E可写成
式中L;——额定电压;
r——绝缘层内任意点半径;
R——绝缘层外半径; ro——-绝缘层内半径。
对于具有分阶绝缘的电缆绝缘层中,若其具有n层复合介质,第々层中的电场£4一 般可表示为
丄 in^
m= 1 6m 广m
式中rk, ek——第々层绝缘内半径和该层绝缘的相对介电常数。
由上式可见,£是介电常数£的函数,随着e分布情况的改变,电场分布的均匀性也 在变化。
防发射屏蔽层就是基于聚乙烯和交联聚乙烯的e值较小(2.3),而在半导电尖刺或半 导电层表面可能混人的杂质尖刺处,这些尖刺的高场强区容易导致冷发射而引发树枝。若 取一薄层介质(e>2. 3)将内半导电层再屏蔽t一层,这时,尖刺周围以较大的e取代原