电场应力在高压电缆头制作中的控制

李莹 冯惠平

摘要：在工程施工的高压电力系统中，电缆头的电场应力控制问题容易被忽视，电场应力的大小是影响电缆寿命的重要因素之一。为了电缆的长期有效使用，必须对电场应力进行有效控制。本文通过电场应力产生原因的分析，总结电场应力控制的方法。并结合工程实际情况，进行系统阐述。

关键词：电场应力  应力管  应力锥 参数控制

中图分类号：F407文献标识码： A

Electric field in high voltage cables stress control the production of head

Li Ying

Abstract: I In the construction of high voltage power system, cable head electric stress control problems easy to be neglected, electric field stress is one of the important factors affecting service life of the cable. In order to cable 's long-term effective use, must be on the electric stress control. In this paper, the stress field of the analysis of the causes, summarizes the electric stress control method. Combined with the actual engineering situation, carry on the system elaboration.

Key words: Electric field stre ssStress pipeStress coneParameter control

0前言

随着近年来莱钢新建项目的建设，电气安装工程量日益增多。在整个电气安装工程施工过程中，高压电气工程的质量优劣直接影响到了项目建设工期及其用电的安全运行。而电缆头的制作质量直接影响工程后期质量及安全运行.。通过对以往施工经验及事故的总结分析发现，高压电气工程中出现最多的问题就是由于电缆头被击穿导致整个电力系统停电事故。而电缆头被击穿的主要原因往往就是在制作电缆头时忽略了对电场应力的控制，造成电缆头衔接处应力异常增大，最终导致电缆损坏，停电事故发生。针对这一问题，我们在此次莱钢银山型钢炼钢厂4#LF精炼炉工程中，将如何控制电场应力，优化冷缩电缆头制作工艺作为重点攻关课题，首次引入应力管控制技术，在控制电场应力方面取得了良好效果，积累了丰富经验。

1电场应力形成的原因

在高压电力电缆头制作安装过程中，高压电缆每一相线芯外均有铜屏蔽层，导电线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。也就是说，正常电缆的电场只有从铜导线沿半径向铜屏蔽层的电力线，没有芯线轴向的电场，电场分布是均匀的。在做电缆头时，由于剥去了屏蔽层，改变了电缆原有的电场分布，将产生对绝缘极为不利的切向电场（沿导线轴向的电力线）。在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。在屏蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。

2电场应力的控制方法

通过对电场应力产生原因的分析，结合此次4#LF精炼炉工程实际情况，我们从以下几个方面对电缆头质量进行控制。

2.1 采用应力锥缓解电场应力集中

应力锥设计是常见的方法，从电气的角度上来看也是最可靠的最有效的方法。应力锥通过将绝缘屏蔽层的切断处进行延伸，使零电位形成喇叭状，改善了绝缘屏蔽层的电场分布，降低了电晕产生的可能性，减少了绝缘的破坏，保证了高压电缆的运行寿命。

采用应力锥设计的电缆附件有绕包式终端、预制式终端、冷缩式终端。

从右图中可以看出，应力锥的弧形设计使绝缘屏蔽层切断处的电场分布加以改善，电场强度分布相对均匀，避免了电场集中。

2.2参数控制法

采用高介电常数材料缓解电场应力集中高介电常数材料：采用应力控制层---上世纪末国外开发了适用于中压电缆附件的所谓应力控制层。其原理是采用合适的电气参数的材料复合在电缆末端屏蔽切断处的绝缘表面上，以改变绝缘表面的电位分布，从而达到改善电场的目的。另一方法是增大屏蔽末端绝缘表面电容（Cs），从而降低这部分的容抗，也能使电位降下来，容抗减小会使表面电容电流增加，但不会导致发热，由于电容正比于材料的介电常数，也就是说要想增大表面电容，可以在电缆屏蔽末端绝缘表面附加一层高介电常数的材料。

目前应力控制材料的产品已有热缩应力管、冷缩应力管、应力控制带等等，一般这些应力控制材料的介电常数都大于20，体积电阻率为108-1012Ω.cm。应力控制材料的应用，要兼顾应力控制和体积电阻两项技术要求。

3应力管的选择

采用高压热收缩式终端、预制式终端、冷缩式终端中电缆附件包含应力管。

冷缩式附件所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。它是采用几何结构法与参数控制法来处理电应力集中，即采用应力锥缓解电场集中分布的方式。

它的优势在于机械强度高，安装方便，对电缆的绝缘层外径尺寸要求也不是很高，只要电缆附件的内径小于电缆绝缘外径2mm就完全能够满足要求。因此冷缩式附件施工安装比较方便。

价格与预制式附件相当，比热收缩附件略高，是性价比最合理的产品。

4应力管的安装

冷缩技术又称预扩张技术，即将弹性橡胶在弹性范围内预先撑开，套入塑料线芯加入固定.橡胶具有“弹性记忆”特征，犹如弹簧,安装时只需在正确位置上抽出电缆附件内衬芯管，弹性便迅速收缩并紧箍于电缆本体上，安装无需专用工具，简便快捷；不用动火，安全可靠。

冷缩应力管用于终端和中间连接中电缆外屏蔽切断处，缓和电缆屏蔽端部电场应力集中的管材，起到疏散电场应力作用

5总结

通过对上述几种基本方法的研究分析发现，采用应力管缓解电场应力集中的办法是最为简单有效，现场可操作性也是最强的。从目前已经完成的工程项目来看，应力管的采用可以在莱钢大多数高压动力电缆施工中进行推广，能够有效减少电缆事故，发挥电缆最大的安全寿命，保证生产的顺利顺行。

参考文献

[1] 王仁祥. 电力新技术概论[M]. 北京：中国电力出版社，2009.

[2]李金伴、陆一心. 电气材料手册[M]. 化学工业出版社，2005.

[3]刘天琪、邱晓燕. 电力系统分析理论[M]. 北京：科学出版社，2005.

[4]国家标准GB50168-2006《电缆线路施工及验收规范》

[5]国家标准GB50217-2007《电力工程电缆设计规程》