Выравнивание напряженности электрического поля в конструкции кабельной арматуры

Для кабелей с пластмассовой изоляцией коаксиальной конструкции полупроводящий (ПП) экран обеспечивает однородное радиальное распределение электрического поля по изоляции кабеля и предопределяет соответствие рабочей и проектной напряженностей электрического поля (НЭП). Это соответствие нарушается, когда кабельный полупроводящий экран удаляется во время разделки кабеля и на срезе экрана появляется высокий уровень НЭП (рисунок 1).

Имеются два основных способа выравнивания напряженности электрического поля (ВНЭП) для того, чтобы распределить электрическое поле в зоне среза экрана и вдоль изоляции до приемлемого уровня. Первый метод использует геометрию форм электродов (объемный), второй — полимерную технологию (поверхностный). Эта статья посвящена второму методу ВНЭП.

Внедрение сажевого наполнителя в полимерную молекулярную структуру стало основой для создания стресс-контроль-материала. При изменении количества сажевого наполнителя в полимерном диэлектрике меняется его объемное сопротивление. Это позволяет осуществлять ВНЭП на срезе экрана (рисунок 2). При создании материала для ВНЭП среднего класса напряжения требуется тщательный подбор типов полимера и сажевого наполнителя, а также точность соблюдения концентрации сажевого наполнителя при его изготовлении (рисунок 3).

С точки зрения эффективности поверхностные технологии ВНЭП можно разделить на линейные, нелинейные и варисторные. На рисунке 4 показана зависимость постоянного тока в µА от НЭП в кВ/см.

Материалы с сажевым наполнением дают линейные характеристики (рисунок 4а). Кроме сажевого наполнителя для ВНЭП используются и другие добавки (например, SiC и FeO), которые имеют нелинейные характеристики (рисунок 4б). Нелинейная зависимость поведения электрического поля внутри полимера, выполняющего ВНЭП, позволяет уменьшить НЭП при перенапряжениях и испытаниях.

Новая система управления ВНЭП основана на специальной керамической пудре и действует по другому принципу. Множество микро-варисторов составляют объемную структуру, электрические свойства которой обязаны свойствам оксидо-цинковой (ZnO) структуры. Такая структура совершенно отлична от технологии сажевого наполнителя, где свойства материала для ВНЭП определяются соотношением содержания сажевого (или другого) наполнителя и выбранного полимера. Этот материал демонстрирует крайне нелинейное поведение и имеет пороговое напряжение аналогично тому, как это происходит в диодах и варисторах. Эта технология компенсирует избыточную НЭП материала, вызванную переходными процессами и импульсами перенапряжения, которые присущи электрическим сетям, что обеспечивает дополнительную надежность работы. Семейство концевых муфт на основе ZnO объединяет варисторную систему ВНЭП с трекингостойким термоусаживаемым полимером. Система ВНЭП гарантирует эффективное распределение НЭП вдоль концевой заделки и защищает материал в местах повышенной НЭП, включая эффект ограничения при скачках напряжения. В муфтах торговой марки RT Raytech / «РТ Райтек» мы применяем все перечисленные здесь технологии ВНЭП, выбирая оптимальную для решения проектной задачи. Надежность и запас прочности муфт с применением той или иной технологии ВНЭП подтверждаются дополнительными внутренними (в лаборатории ООО «Райтек») испытаниями муфт с измерением уровней частичных разрядов (ЧР).

Продолжая традиции, накопленные за 30 лет работы в России и странах СНГ, компания Райтек разрабатывает и производит кабельную арматуру (до 52 кВ) и гарантирует надежность ее работы. Мы приглашаем заинтересованных специалистов посетить нашу производственно-техническую площадку в Угличе.