Управление электрическим полем и механическими напряжениями в термоусаживаемых кабельных муфтах.
Принадлежности для кабелей с холодной усадкой. Управление электрическим напряжением относится к управлению распределением электрического поля и напряженностью электрического поля.
Это включает в себя использование соответствующих мер для обеспечения оптимального состояния распределения электрического поля, силовых линий и эквипотенциальных линий, тем самым повышая общую надежность и срок службы. Из-за искажения электрического поля в месте разрыва экрана кабеля и разрыва концевой изоляции неравномерное и неупорядоченное электрическое поле существует одновременно как в осевом, так и в радиальном направлениях, причем 50-60% распределяется в месте радиального разрыва экрана. Для устранения влияния неравномерного электрического поля необходимо управление электрическим напряжением. Без управления электрическим напряжением срок службы концевой муфты зависит от электрического напряжения на конце экранирующего слоя и сопротивления разряду основного диэлектрика, и его срок службы обычно не превышает одного года. Для улучшения распределения электрического напряжения на срезе изоляционного экранирующего слоя кабеля обычно используются следующие методы: (1) Метод геометрической формы – использование конуса для снятия концентрации электрического поля (т.е. увеличение радиуса кривизны); (2) Комплексный метод управления – использование емкостного конуса для снятия концентрации электрического поля; (3) Метод параметрического управления – ① использование материалов с высокой диэлектрической проницаемостью и резистивных материалов для снятия концентрации электрического поля; ② использование нелинейных резистивных материалов для снятия концентрации электрического поля. В устройствах для холодной усадки кабелей обычно используются параметрические или геометрические методы, но параметрический метод требует добавления большого количества высокодиэлектрического материала в силиконовую резину, что снижает механическую прочность и делает ее склонной к растрескиванию или расслоению во время расширения, что приводит к нестабильному качеству. В настоящее время чаще используется метод геометрической формы.
Механизм проводимости жидкой полупроводниковой силиконовой резины отличается от механизма проводимости проводников и изоляторов. Он обусловлен перескоком электронов от одного агрегата сажи к другому через полимер. Общая структура сшитых кабелей включает проводящий экран (внутренний полупроводящий слой) и изоляционный экран (внешний полупроводящий слой). Поэтому для принадлежностей для кабелей с холодной усадкой необходима полупроводниковая силиконовая резина. На основе теоретических основ пределов удельного сопротивления полупроводникового экрана напряжение, распределенное по полупроводниковому экранирующему слою, составляет одну тысячную от напряжения изоляционного слоя, что достаточно безопасно и не приведет к пробою изоляции. Таким образом, для обеспечения безопасной эксплуатации кабеля обычно требуется, чтобы удельное сопротивление полупроводникового слоя составляло ρ ≤ 10 Ом·см [7]. Однако полупроводниковый экранирующий слой термоусаживаемых кабельных муфт после расширения на кабеле подвергается ограниченному сжатию на 20–30%. Из-за этого расширения (растяжения) на 20–30% расстояние между частицами углерода в полупроводниковом экране увеличивается, что неизбежно приводит к увеличению объемного удельного сопротивления полупроводникового экрана. Поэтому для соответствия стандартным требованиям необходимо выбирать удельное сопротивление ρv ≤ 10 Ом·см.
