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关于场强控制 设计的发展 趋势
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关于 场强控制 设计的发展趋势

July 24, 2015 • Columns, Focus on Cable Accessories, 最近文章汇总

由于外部半导体层切口边缘处的电场强度较高,在中高压电缆附件的绝缘中, 场强控制元件永远是必不可少的。就大多数当代的复合绝缘电缆来说,有两种 设计不同、材料各异的场强控制元件,均已得到市场的广泛认可,且各有所长, 但也存在各自的局限性。 图一所示为传统的几何型场强控制系统,图中所示用于高压,但也适用于从中 压至超高压交直流的各种电压等级。图中黑色元件为半导体材料,电阻率约为 10-2Ω m,外形为圆锥体,以持续延长导体与外部半导体层之间的距离。  
图一:高压电缆终端的 典型场强控制元件。 关于 场强控制 设计的发展趋势 关于 场强控制 设计的发展趋势 Pic115

图一:高压电缆终端的 典型场强控制元件。

  这种几何型场强控制系统是一种无损耗的解决措施,这对于超高压交流系统来 说尤为重要。但研究证明,该系统在中压附件中存在缺陷,这是因为中压附件需 要一个非常宽的横截面范围,并且其圆锥的厚度可能限制了安装中的灵活性。在 这种情况下,制造中将圆锥形结构嵌入绝缘材料中更加复杂。   目前有一种明显的趋势,采用折射型 场强控制,以制造出性价比更高的中压电缆 附件,其原因就在于此。这种场强控制元件是一只细长的管子,不仅更容易制造 加工,而且适用于全系列的“冷缩”或“滑套式”技术。图二中的黑色材料不是半 导体,而是由绝缘材料制成,其电阻率约为1011Ω m并涂覆炭黑,使其介电常数 达到10-20之间。      
图二:装有折射型场强 控制元件的中压电缆 终端,场强控制 关于 场强控制 设计的发展趋势 关于 场强控制 设计的发展趋势 Pic24

图二:装有折射型场强 控制元件的中压电缆 终端。

  该场强控制系统还能够弥补电缆制备过程中的偏差乃至附件安装位置的误差。 折射型场强控制材料主要的负面结果是场强最高点处的热损耗。虽然对于中压 附件来说,证明热损耗的问题可以忽略不计,但对超高压交流附件来说却变得 极其重要。然而,在超高压直流的应用中,已知绝缘中的空间电荷现象,结合使 用电阻式场强控制却证明是优势。目前,使用折射进行直流场强控制的实验正在 进行之中。   图三是用于中压附件的几何型场强控制系统,改进了场强控制元件的外形,使关 健区域的管壁更薄。对中压附件来说,折射型与几何型场强控制都适用,两种方 法各有优点和缺点。      
图三:装有几何型场强 控制元件的中压电缆 终端。 关于 场强控制 设计的发展趋势 关于 场强控制 设计的发展趋势 Pic34

图三:装有几何型场强 控制元件的中压电缆 终端。

  Klaus-Dieter Haim教授 University of Applied Sciences Zittau/Görlitz, Germany KDHaim@hs-zigr.de

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