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塑料電纜的電氣性能與其絕緣結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。影響塑料電力電纜運(yùn)行壽命的樹枝放電 和局部放電都與屏蔽結(jié)構(gòu)、屏蔽性能的好壞有直接的關(guān)系。因此,屏蔽結(jié)構(gòu)與屏蔽性能的 好壞直接影響高壓塑料電力電纜的運(yùn)行壽命。
ETGZ-II電纜故障測試儀電纜檢測儀器
塑料絕緣電力電纜的屏蔽包括內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽.防發(fā)射屏蔽、外半導(dǎo)電屏蔽和絕緣外金 屬薄帶屏蔽,現(xiàn)分述如下。
(-)內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層
電力電纜絕緣層內(nèi)側(cè)(即導(dǎo)電線芯表面)的半導(dǎo)電薄層,稱為內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層。其作 用是:
(1) 消除導(dǎo)電線芯表面的氣隙,提高耐局部放電、樹枝放電的能力。
(2) 均勻?qū)щ娋芯表面電場,減少因?qū)Ыz效應(yīng)所增加的導(dǎo)體表面最大場強(qiáng)。一般可降 低導(dǎo)絲表面電場強(qiáng)度的20%?30%。
(3) 抑制樹枝的引發(fā)。當(dāng)導(dǎo)體表面金屬毛刺直接刺人絕緣層時,尖刺高場強(qiáng)的場致發(fā) 射會引發(fā)電樹枝。內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽將有效地減弱毛刺附近的電場強(qiáng)度,減少場致發(fā)射,從而 提高耐樹枝放電的特性。
(4) 熱屏蔽作用。當(dāng)電纜溫度突然升高(線芯發(fā)熱)時,有了半導(dǎo)電層的隔離,高溫 不會立即沖擊到絕緣層,在一定程度上降低了絕緣的溫升,保護(hù)主絕緣,故有熱屏障作 用。從“IEC20A29” 文件中對聚乙烯電纜的規(guī)定可以看出,用合適的半導(dǎo)電材料屏蔽后, 其最大額定短路溫度可由130°C提高到150°C。
半導(dǎo)電屏蔽材料的電阻率《0<1050 ? cm。
(二)防發(fā)射屏蔽層
塑料電纜向高壓等級發(fā)展,面臨著局部高場強(qiáng)K域場致發(fā)射電子,引發(fā)電樹枝而絕緣 擊穿的重大技術(shù)問題。國內(nèi)外不少電纜技術(shù)專家正致力于高壓塑料電纜絕緣結(jié)構(gòu)屮界面引 發(fā)電樹枝性能的研究。防發(fā)射屏蔽是這種研究中的一項(xiàng)專利技術(shù),是目前研究復(fù)合介質(zhì)抑 制界面電樹枝在電纜屮應(yīng)用的一項(xiàng)重要成果。這對于llOkV以上高壓塑料電力電纜具有 十分重要的意義。
防發(fā)射屏蔽層能有效地防止絕緣層中電場畸變導(dǎo)致電子的發(fā)射,控制電樹枝的引發(fā)。
電纜絕緣層中電場分布的均勻性與絕緣材料的介質(zhì)常數(shù)e、絕緣結(jié)構(gòu)中介電常數(shù)的分 布情況有很大關(guān)系。特別是中高壓塑料電力電纜出現(xiàn)了不可缺少的內(nèi)、外半導(dǎo)電屏蔽層 后,又帶來了新的問題,如果半導(dǎo)電界面不平整.半導(dǎo)電層有尖凸物、半導(dǎo)電層有凹陷、 或分階式絕緣(接頭部位多采用分階絕緣)、復(fù)合絕緣界面有缺陷,都將嚴(yán)重惡化絕緣層 中電場的均勻性。
根據(jù)電場知識,圓心電纜絕緣層中電場強(qiáng)度E可寫成
式中L;——額定電壓;
r——絕緣層內(nèi)任意點(diǎn)半徑;
R——絕緣層外半徑; ro——-絕緣層內(nèi)半徑。
對于具有分階絕緣的電纜絕緣層中,若其具有n層復(fù)合介質(zhì),第々層中的電場£4一 般可表示為
丄 in^
m= 1 6m 廣m
式中rk, ek——第々層絕緣內(nèi)半徑和該層絕緣的相對介電常數(shù)。
由上式可見,£是介電常數(shù)£的函數(shù),隨著e分布情況的改變,電場分布的均勻性也 在變化。
防發(fā)射屏蔽層就是基于聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯的e值較。2.3),而在半導(dǎo)電尖刺或半 導(dǎo)電層表面可能混人的雜質(zhì)尖刺處,這些尖刺的高場強(qiáng)區(qū)容易導(dǎo)致冷發(fā)射而引發(fā)樹枝。若 取一薄層介質(zhì)(e>2. 3)將內(nèi)半導(dǎo)電層再屏蔽t一層,這時,尖刺周圍以較大的e取代原