冷缩电缆附件技术性能培训资料

超过1/2的界面范围内都预置应力控制材料
应控层
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电应力控制措施的效果
高介电常数法控制内界面电场强度的效果
EA=9.44 kV/mm EB=0.91 kV/mm EC=0.81 kV/mm ED=2.63 kV/mm ELECTRODE EE=1.82 kV/mm
无应控层时， 屏蔽断口处电场强度为 9.44 kV/mm
电场控制
是否有助于降低局部放电水平和有利于散热 是否有长期的安全运行经验 是否与主绝缘分层
屏蔽结构
是否有足够的厚度 和均匀的电阻率 设计是否合理
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衡量冷缩电缆附件性能的因素
电气性能方面：
1. 抗局部放电的性能 2. 电应力控制措施的效果 3. 电缆中间接头的屏蔽层结构
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抗局部放电的性能
什么是局部放电？
Hi-K法控制电场强度的效果非常明显！
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电应力控制措施的效果
与应力锥法相比，高介电常数法对终端外绝缘 电场强度的控制更加有效 使用Hi-K法 的电缆附件 更加轻薄、 短小，所以 散热性能更 好，对电缆 附件的热场 均匀更有效 在相同的电 势落差情况 下，Hi-K法 将其分散在 终端表面的 距离更长， 表面电场更 加均匀
厂家 3M W S H U Z L 芯绳外径D(mm) 收缩后管内径d(mm) 芯绳上扩张率(%) 240mm 电缆外径X(mm) 电缆上的扩张率(%) 60 17.6 240.9 30.6 73.86 47.00 23.32 101.54 30.6 31.21 49.40 27.63 78.79 30.6 10.75 50.00 23.86 109.56 30.6 28.25 45.52 20.95 117.28 30.6 46.06 43.40 24.74 75.42 30.6 23.68 54.88 23.54 133.14 30.6 29.99
降低局部放电 避免沿面爬电
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抗局部放电的性能
3M冷缩电缆中间接头的100% 工厂测试
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QS1000 100%出厂电气测试
40 35 30 25 20 15 10 5 0
先将电压升至 38kV，1分钟击发放电， 然后降至18kV电压下测 量局部放电量。公司规 * 1 pC 定小于3pC 视为合格品, 测试标准远高于国家标 准10pC 的要求 100%的严格出厂局放测试保证电缆附件
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电应力控制措施的效果
3M中压冷缩电缆附件对电缆屏蔽 断开处电应力的独特控制方法：
高介电常数材料(High-K)折射法
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电应力控制措施的效果
高介电常数折射控制法
在电缆外屏蔽处设置高介电常数的材料 , 利用其与主绝缘的介电常数的差异，从而 电力线在相邻的界面产生折射现象，由此 来降低屏蔽口的电场强度。
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抗局部放电的性能
怎么降低电缆附件的局部放电？
避免界面和内部的放电气隙
有效控制电场强度
气隙尺寸与局部放电量的相关性：
气隙尺寸 um 局放量 pC，1.5Uo,
200 0.4 400 3.4 700 20
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显微镜下的放电现象
导体屏蔽 (电缆附件内部)
电缆附件内部的放电气隙一般为： 界面气隙：安装留下的刀痕，绝缘材料表面 凹凸和半导电层台阶等 内部气隙：材料的缺陷，应力锥结构的分层
3M将一般仅应用于110kV以上的铜屏蔽罩设 计引入到35kV电缆中间接头中，内部电场得到有
效均匀，电气性能和运行可靠性明显提高！
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衡量冷缩电缆附件电气性能的主要因素
电缆预处理时 电缆外半导电屏蔽层被剥去
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电应力控制措施的效果
此时，若不采取任何电应力控制措施， 电场将集中在屏蔽断口附近，此处电应力可能 超过空气或周围介质的击穿强度
空气击穿强度约为:
3 kV/mm
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电应力控制措施的效果
如何衡量电缆附件电应力控制措施的效果？
是否能够有效降低内部和外界面的电 场强度 是否能有助于提高其他电气性能，如 局放性能 是否经过长期的运行实践来证明
无论是在芯绳上的扩张率或是在电 缆绝缘上的扩张率，3M都远远领先。
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抗局部放电的性能
3M电缆附件与其他同类产品在电缆上扩张大小的比较
在电缆上安装后剖面开口 很窄，证明扩张率较小，对 绝缘界面压力不足
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抗局部放电的性能
3M电缆附件与其他同类产品在电缆上扩张大小的比较
3M QS1000：在电缆上安装后 剖面开口很宽，证明扩张率较 大，对绝缘界面压力充分
1
Insulation K1
Tan 2 Tan 1
=
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K2 K1
35
Result
有效缓解电应力集中！
高介电常数 应控管 Voltage Gradient
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电应力控制措施的效果
应力控制管材料特点
采用高介电常数制成的高弹性应力控制管也为绝缘体
这种材料在长期电场作用和高温下各项参数保持稳定 一体式设计于3M 35kV及以下级电缆附件中
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电应力控制措施的效果
• 介电常数 (K) ----衡量材料储存电荷的能力
材料名称 空气 电缆绝缘 130C 胶带 高介电常数材料 K 1 3 3 30
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电应力控制措施的效果
高介电常数 (High K) 电场控制材料
基于界面折射原理
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电应力控制措施的效果
K2 > K1
2
Insulation K2
涂抹过P55
未涂P55
可看出， 在相同情况下， 涂抹过P55绝 缘混合剂的中 间接头的电气 性能更优异。
在电缆上的扩张率
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抗局部放电的性能
3M P55绝缘混合剂的特点
3M P55绝缘混合剂 一直保持液态膏状
3M P55绝缘混合剂在 复合界面上永不固化， 不被硅橡胶吸收，填充 绝缘作用长期有效
P55绝缘混合剂
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抗局部放电的性能
3M P55绝缘混合剂与同类冷缩厂家 硅脂的比较
硅脂短时间以后 即开始固化
一般的硅脂在短时间 内即开始固化或与硅 橡胶相互吸收，丧失 了应有的填充作用
U 中间接头
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抗局部放电的性能
3M冷缩附件极大 的径向压力
3M P55绝缘混合剂
有效填充界面 上的放电气隙
获得较长的运 行寿命和运行 可靠性
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抗局部放电的性能
3M的冷缩中间接头与同类产品局部放电的比较
局部放电量 pC 20 18 16 14 12 10 8 6 4 循环前 2 0 1. 同类产品在53kV时局部放电大于20pC 2. 3M冷缩中间接头在电压升到60kV时， 仍然没有局部放电发生（小于1pC) 注：国标标准为小于10pC
当界面或绝缘内部气隙内的场强大于3kV/mm 时，局部放电开始产生
U
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抗局部放电的性能
为什么说局部放电是危害电缆附件的安全 运行寿命的最重要因素？
交变电场下电荷冲撞绝缘材料，加速其老化
放电产生热量积累，长期导致绝缘劣化击穿
在现场试验中很难测试电缆附件的局放性能 这也是为什么电缆附件能通过交接实 验，但是在运行一段时间后却击穿的 原因之一
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抗局部放电的性能
3M 独特的P55绝缘混合剂
• 采用 红色的P55混合剂 涂在外屏蔽口及主绝缘上, • P55 在接头部位永不固化，成液体状，能充分填补半导 电切口台阶、刀痕等界面放电气隙，有效减少局放
P55绝缘混合剂
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抗局部放电的性能
P55绝缘混合剂在同一冷缩中间接头内 抗爬电效用的对比
如果在绝缘材料内部 或界面上存在着气隙，由 于交流电场中电场强度与 介电常数成反比，即 E2/E1= 1/ 2，气隙内电场 强度是绝缘体内部的好几 倍，所以气隙内空气当大 于其击穿场强时，就会产 生重复击穿和熄灭的现象， 称之为局部放电。
6
1
2
+ 2 E 2 1 E 1 _
抗局部放电的性能
应力锥法
Hi-K法
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电应力控制措施的效果
增强的电应力控制系统
高介电常数应力控制 泥+应控管结构 可靠地填平半带电层切 口处空隙，抑制局部放电 发生 有效控制内界面和外界 面的电场强度，避免内部 放电和外部闪络 终端1/2以上范围内均有 应力控制措施
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电应力控制措施的效果
相比于应力锥法， 高介电常数法的电缆附件为什么能够具有更低 的局放水平？ 电场控制的范围更长，降低内外界面电场强度更 加有效，特别对于电缆终端
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抗局部放电的性能
什么是冷缩扩张率？
即预制的硅橡胶管主 体被撑开后在芯绳或者电 缆主绝缘表面被扩张的大 小程度。一般可分为 芯绳上的扩张率(D-d)/d%
电缆绝缘 外径X 支撑前 冷缩管 内径d
被撑开后冷缩管内径D
电缆上的扩张率(X-d)/d%
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抗局部放电的性能
3M的冷缩中间接头与同类冷缩厂家扩张率的比较
电场模拟计算结果: Emax=4.7kV/mm
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3M冷缩可靠的屏蔽层结构 3M 35kV中间接头的铜屏蔽罩设计
铜罩
电场模拟计算结果: Emax=1.8kV/mm 使用铜屏蔽后, 中间接头内部的变形得到有效修正， 最大电场强度得到明显降低
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3M冷缩可靠的屏蔽层结构 3M 35kV中间接头的铜屏蔽罩设计
一体式的预制 内、外电极 3M公司的所有冷缩式中间接头内外半导电层均为 整体预制式，不是喷半导电漆，所以层间无任何气隙， 不会有放电现象发生
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3M冷缩可靠的屏蔽层结构 3M 35kV中间接头的铜屏蔽罩设计
与绝缘等径的铜屏蔽罩完整覆盖住 接管，并与内电极相接
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3M冷缩可靠的屏蔽层结构 如果35kV中间接头无铜屏蔽罩时。。。…
3M QSIII 5468 中间接头 同类产品
循环后
小于1pC
循环后
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抗局部放电的性能
相比于同类冷缩产品， 3M的电缆附件如何避免放电气隙进而获得优异 的局放性能的？ 较大的冷缩扩张率
独特的永不固化绝缘填充剂
领先的材料工艺及100%局放出厂检验
具有较大的冷缩扩张率是3M冷缩预扩张技术的 核心优势，也是领先于其它同类冷缩产品的技术 特点之一。
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电缆中间头的屏蔽层结构
电场集中@ 接管上明显的尖角，台阶
*空气电离 *气隙放电 *电晕放电
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电缆中间头的屏蔽层结构
( 法拉第笼 )
电极 / 接管 / 导体
处于
等电位
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无放电
电缆中间头的屏蔽层结构
如何判别中间接头屏蔽层的优劣？
是否会与主绝缘产生分层情况
是否具有足够的厚度和均匀的电阻率
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抗局部放电的性能
同一冷缩中间接头在不同扩张率下 抗沿面放电电压的关系曲线
可看出， 在相同情况下， 沿面放电电压 基本与中间头 在电缆上的Fra Baidu bibliotek 张率成正比。
在电缆上的扩张率
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抗局部放电的性能
3冷缩电缆附件
保密预扩张技术
大扩张率
对电缆主绝缘产生恒定持久的巨大压力 有效排除电缆附件与绝缘界面上可能产 生局放的气隙 3冷缩电缆附件局放一般小于1PC，正 常寿命可达30年
能够获得更大的冷缩扩张率，特别对于中间接头
添加了高介电常数材料的主绝缘，不会产生结构 分层 由于采用了高介电常数材料控制法，3M中压
冷缩电缆附件获得了更低的局部放电水平。
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衡量冷缩电缆附件性能的因素
电气性能方面：
1. 抗局部放电的性能 2. 电应力控制措施的效果
3. 电缆中间接头的屏蔽层结构
衡量冷缩电缆附件性能的主要因素
1
从哪几方面来衡量一个电缆附件是否 能够达到长期稳定的运行寿命？
1. 电气性能
2. 物理性能
这同样也是评定冷缩电缆附件优 劣与否的两个主要方面！
3
衡量冷缩电缆附件电气性能的主要因素
能否有效去除 界面放电气隙
抗局放性能
能否有效避免本体 的气隙缺陷
电气 性能 方面
能否有效降低内外界面的电场强度
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电应力控制措施的效果
高介电常数法控制内界面电场强度的效果
EA=3.65 kV/mm
EB=0.31 kV/mm EC=0.81 kV/mm
ELECTRODE ELECTRODE
ED=2.63 kV/mm EE=1.82 kV/mm 有高介电常数应控层时， 屏蔽断口处电场强度降低到 3.65kV/mm
电压 (kV)
0 1 2 3 5 6 时间 (分) 本体内部无放电气隙缺陷，从而保证100%的 优质品
Electrical Products Division
衡量冷缩电缆附件性能的因素
电气性能方面：
1. 抗局部放电的性能 2. 电应力控制措施的效果
3. 电缆中间头的屏蔽层结构
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电应力控制措施的效果
内屏蔽层设计是否合理
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电缆中间头的屏蔽层结构
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冷缩电缆附件的整体预制式内外屏蔽结构
内屏蔽 3M整体模制式内外屏蔽层结构，保证了均
3M QS1000
3M QSIII
匀的较低电阻率，不会脱落，无任何分层现象的 结构体现了较高的生产工艺水平 外屏蔽
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电缆中间头的屏蔽层结构
3
冷缩电缆附件的整体预制式内外屏蔽结构