Получайте компоненты с завода-изготовителя со стабильным качеством, практичными сроками поставки и поддержкой экспорта.
Заполните форму ниже, чтобы получить наш каталог и цены.
По ссылкейойо шиТермический уплотнитель восстанавливает целостность изоляции в месте окончания силового кабеля, однако более сложная инженерная задача кроется на один слой ниже: необходимо справиться с электрическим полем, возникающим в месте, где заканчивается изоляционный экран кабеля.
Контроль напряжений — это конструктивный слой (геометрический, емкостной или их комбинация), который регулирует это поле таким образом, чтобы оно оставалось в пределах диэлектрических характеристик окружающих материалов, а не концентрировалось в одной точке до тех пор, пока не пробьет изоляцию или не вызовет поверхностный пробой.
В заводском экструдированном кабеле среднего напряжения взаимодействуют три слоя: проводник, первичная изоляция (как правило, XLPE или EPR) и полупроводящий изоляционный экран, нанесенный поверх изоляции и заземленный. Этот экран удерживает электрическое поле радиально-симметричным вокруг проводника, точно так же, как коаксиальный кабель удерживает поле между внутренним и внешним проводниками. Поле остается однородным до тех пор, пока экран остается непрерывным.
Для выполнения заделки необходимо удалить экран на определенном участке, чтобы обнажить изоляцию для подключения разъема. В момент разрезания экрана симметрия поля нарушается. Именно на границе разреза линии поля, которые ранее равномерно распределялись вокруг проводника, теперь сконцентрируются в гораздо меньшем объеме изоляции — в точке концентрации напряжений, а не в точке их распределения. В кабеле класса 15 кВ неконтролируемая концентрация поля на этом крае может значительно превысить предел непрерывной прочности изоляции, поэтому в любой конструкции оконечного соединения — будь то холодное термоусаживаемое, теплоусаживаемое или насадочное соединение — непосредственно над этой точкой разреза предусматривается элемент контроля напряжений, а не рассматривается как простой механический переход.
Контроль напряжений — это функция, отличная от двух основных задач, которые обычно приписываются кабельному концевому изделию: изоляции и герметизации. Кабельное концевое изделие может идеально защищать от проникновения влаги, но при этом выйти из строя по электрическим причинам уже в течение первого года эксплуатации, если геометрия элемента контроля напряжений в месте обрезания не соответствует толщине изоляции кабеля или классу напряжения. Именно поэтому комплекты холодной термоусадки указываются с учетом класса напряжения (обычно в диапазонах 8,7/15 кВ или 26/35 кВ) и диапазона диаметров проводника/изоляции, а не в виде одной универсальной муфты — геометрия, заложенная в конструкции комплекта, должна соответствовать условиям эксплуатации, для которых он предназначен.
На краю полупроводящего экрана электрическое поле перестает распределяться радиально — оно становится тангенциальным и крайне неоднородным, достигая резкого пика именно в той точке, где заканчивается экран. Это является геометрическим следствием удаления заземлённой проводящей поверхности из непосредственной близости от системы изоляции, которая по-прежнему несет полный потенциал «фаза-земля». Поле не ослабевает постепенно по мере удаления от проводника, как это происходит под неповрежденным экраном; вместо этого оно локально резко возрастает в месте разрыва, часто достигая значений, в несколько раз превышающих напряженность поля под неповрежденной изоляцией кабеля, расположенной на небольшом расстоянии.
Частичный разряд — небольшой локализованный электрический пробой, который не приводит к полному пробою изоляции, но при каждом возникновении вызывает эрозию материала — начинается, как только локальная напряженность поля на краю экрана превышает порог возникновения разряда в окружающей изоляции или на границе раздела «воздух—изоляция». На типичном распределительном кабеле класса 15 кВ, работающем при нормальном напряжении системы, неконтролируемая точка обрезания может привести к тому, что локальная напряженность поля достигнет диапазона, в котором начинается активность частичных разрядов на уровнях, которые никогда не возникли бы в неповрежденной, экранированной части кабеля — это основная причина, по которой контроль напряжений является обязательным в классах среднего напряжения. Каждый разряд разрушает микроскопическое количество материала, а повторяющиеся циклы в течение месяцев или лет приводят к образованию электрического дерева, которое в конечном итоге перемыкает достаточную толщину изоляции, чтобы вызвать пробой.
Связь между классом напряжения и требуемыми характеристиками контроля напряжений не является линейной. Концевой узел в системе 35 кВ требует не просто “большего” градиента, чем в системе 8,7 кВ — геометрия и диэлектрическая проницаемость элемента должны быть специально рассчитаны для этого более высокого рабочего поля, поскольку с повышением класса напряжения уменьшается запас между нормальным напряжением системы и напряжением начала разряда. В этом заключается физическая причина того, почему комплекты для холодной усадки продаются как продукты, предназначенные для конкретных классов напряжения: геометрия, которая адекватно регулирует концентрацию поля при напряжении 8,7/15 кВ, окажется недостаточной для применения в системах с напряжением 26/35 кВ.
Два инженерных подхода позволяют решить одну и ту же задачу распределения поля в точке отвода кабеля, и в большинстве холодноусадочных концевок используется либо один из них, либо их гибридная комбинация в зависимости от класса напряжения и конструкции концевки.
Геометрический конус напряжения действует за счет физического увеличения эффективного переходного расстояния между заземлённым экраном и открытой изоляцией. Вместо резкого перехода формованный профиль конуса создаёт постепенно расширяющуюся проводящую границу, которая распределяет поле по более длинному физическому пути, снижая пиковую напряжённость поля в любой отдельной точке. Данный подход основан исключительно на форме — не требуется никаких специальных диэлектрических свойств, помимо базового эластомера (как правило, силиконовой резины или EPDM), уже используемого в корпусе холодной термоусадочной изоляции. Геометрический контроль широко применяется в концевых изделиях класса 8,7/15 кВ, где требуемое расстояние рассеивания поля укладывается в пределы практической длины конуса.
В отличие от этого, рефракционный, или емкостный, метод контроля напряжений основан на использовании материала с диэлектрической проницаемостью, значительно превышающей диэлектрическую проницаемость окружающей кабельной изоляции — зачастую относительная диэлектрическая проницаемость такого материала в несколько раз превышает показатель XLPE. Это несоответствие диэлектрических проницаемостей приводит к перераспределению поля электрическим, а не механическим образом: материал с высокой диэлектрической проницаемостью притягивает силовые линии к себе и высвобождает их более плавно по всей своей длине, сглаживая пик, который в противном случае образовался бы на краю экрана. Этот метод позволяет получить более компактный профиль оконечной заделки, что становится важным по мере повышения класса напряжения и когда становится все сложнее выделить физическое пространство для длинного геометрического сужения.
| Параметр | Геометрический конус напряжений | Рефрактивный (емкостной) |
|---|---|---|
| Типовой класс напряжения | 8,7/15 кВ | 15 кВ–35 кВ и выше |
| Механизм | Увеличение физической длины трассы | Диэлектрическая проницаемость (εr) оценка несоответствий |
| Профиль прекращения действия | Большая длина конуса | Более компактная осевая длина |
| Чувствительность к ошибкам при установке | Умеренный — допуск по положению конуса | Выше — решающее значение имеют правильное размещение соединений и отсутствие зазоров при контакте |
На практике в условиях эксплуатации некоторые комплекты для кабелей 26/35 кВ сочетают оба механизма — более короткий геометрический конус в сочетании с рефрактивным слоем — чтобы удержать общую длину концевой заделки в приемлемом диапазоне, при этом обеспечивая характеристики градиента заземления, требуемые для более высокого класса напряжения. Ни один из методов не является по сути более предпочтительным; правильный выбор зависит от толщины изоляции кабеля, доступного монтажного пространства и проверенной конструкции комплекта, разработанной производителем именно для данного класса напряжения, а не от общих эмпирических правил.
Неисправности в системе контроля напряжений редко проявляются на этапе ввода в эксплуатацию. Соединение с неправильно установленным конусом или неполностью склеенным рефрактивным слоем, как правило, без проблем проходит первоначальные испытания высоким напряжением или измерение сопротивления изоляции, поскольку дефект представляет собой локальную концентрацию поля, а не проблему общей изоляции — а испытания, ориентированные на общую изоляцию, не всегда достаточно чувствительны, чтобы его обнаружить. Неисправность развивается впоследствии, при нормальном рабочем напряжении, в течение периода, который может составлять от нескольких месяцев до нескольких лет, в зависимости от того, насколько установка отклонялась от правильной геометрии.
В одном из типичных случаев, наблюдаемых в полевых условиях, термический разъем с холодной усадкой на напряжение 15 кВ выходит из строя значительно раньше ожидаемого срока службы — иногда уже в течение первых 12–18 месяцев — и осмотр после отказа позволяет установить, что причиной неисправности стал конус напряжения, установленный на несколько миллиметров ближе к вырезу экрана, чем предусмотрено техническими требованиями. Эта небольшая погрешность в позиционировании оставляет узкую полоску края экрана за пределами зоны выравнивания поля конуса, вновь создавая ту самую точку концентрации, которую конус был призван устранить. Характерный признак отказа — обугленная траектория пробоя, берущая начало в одной конкретной точке, а не диффузное разрушение изоляции, — является убедительным диагностическим индикатором того, что первопричиной стала геометрия системы контроля напряжений, а не объемная изоляция кабеля.
Процесс, ведущий от неправильно установленного элемента контроля напряжения к полному выходу из строя, обычно проходит три этапа. Во-первых, возникает частичный разряд в точке с неконтролируемой концентрацией напряжения, часто при уровнях напряжения, которых разряд не достиг бы нигде в другом месте на кабеле с правильным замыканием. Во-вторых, каждый цикл разряда обугливает микроскопическое количество изоляционного материала, углубляя видимый путь пробоя — обычно называемый «электрическим древовидным разрядом» — вглубь толщины изоляции. В-третьих, как только «дерево» перекрывает достаточную часть оставшегося пути изоляции, снижение выдерживаемой способности приводит к пробою, как правило, во время переходных процессов напряжения, таких как коммутация или грозовой импульс, а не при стационарной нагрузке.
Поскольку частичные разряды такого масштаба не сопровождаются видимыми внешними признаками и вызывают лишь незначительное, трудноуловимое изменение тока утечки, бригады на местах и владельцы объектов, как правило, не получают никакого предупреждения о предстоящем отказе, если на объекте не организован постоянный мониторинг частичных разрядов — что редко встречается на объектах распределительного класса за пределами крупных подстанций. В этом заключается практическая необходимость правильного выбора положения элементов контроля напряжений уже на этапе монтажа, а не полагаться на обнаружение на последующих этапах.
Контроль напряжений при холодной усадке работает в точном соответствии с проектом только в том случае, если геометрия установки соответствует параметрам, подтвержденным производителем в ходе типовых испытаний — поэтому размеры кабельной заделки и расположение конуса являются двумя переменными, которые наиболее непосредственно определяют, сможет ли кабельный наконечник прослужить весь предусмотренный срок эксплуатации в 20–30 лет.
В каждом комплекте для холодной термоусадки приводится таблица размеров для подготовки кабеля: на какую длину следует зачистить внешнюю оболочку, где разрезать полупроводящий экран и на какую длину скосить или сузить край разреза. Эти размеры не являются произвольными — конус напряжения или преломляющая трубка отливаются таким образом, чтобы располагаться на определенном расстоянии от места разреза экрана, и ошибка при подготовке даже в 5–10 мм может сместить конус с его расчетного положения относительно точки концентрации поля, которую он должен регулировать. На практике наиболее распространённой ошибкой при подготовке является разрезание экрана слишком близко к разъёму, в результате чего остаётся недостаточно обнажённой изоляции для правильной установки конуса, и монтажникам приходится прибегать к компенсационным мерам, на которые комплект не рассчитан.
Перед тем как размотать съемный сердечник и дать силиконовому корпусу осесть на кабель, монтажники проверяют положение конуса по контрольным линиям, нанесенным производителем — в большинстве комплектов для холодной термоусадки метки выравнивания напечатаны непосредственно на подготовленном участке кабеля или для этой цели предоставляется отдельный инструмент для разметки. Конус, который на этом этапе находится даже слегка впереди или позади своей ориентировочной отметки, ещё можно исправить; как только сердечник удален, а корпус сжался под действием собственной упругой памяти, перепозиционирование, как правило, невозможно без отрезания набора и начала работы заново с новым.
| Ошибка | Последствия | Точка контроля качества |
|---|---|---|
| Вырез на экране сделан слишком близко к разъему | Недостаточно места для размещения конусов | Проверка размеров перед монтажом |
| Сердечник был извлечен до подтверждения выравнивания | Конус зафиксирован в неправильном положении | Визуальный осмотр перед подачей напряжения |
| Загрязнённая или поцарапанная поверхность изоляции | Зона образования пустот под действием напряжений | Проверка поверхности на этапе подготовки |
| Выбран неверный класс напряжения комплекта | Недостаточная геометрия уклона поля | Сверка данных на заводской табличке с комплектом |
Проект по контролю напряжений при холодной усадке не подтверждается исключительно опытом эксплуатации — производители комплектов демонстрируют эксплуатационные характеристики в соответствии с международно признанными протоколами типовых испытаний до того, как семейство продуктов будет допущено к эксплуатации в сетях среднего напряжения, и подразделениям по закупкам, занимающимся приобретением концевых заделок, следует требовать предоставления этой документации, а не принимать заявления о результатах эксплуатации на слово.
Стандарт IEC 60502-4 определяет методы испытаний и требования к принадлежностям, используемым в силовых кабелях с номинальным напряжением от 1 кВ до 30 кВ, и это стандарт, на который чаще всего ссылаются при испытаниях холодноусадочных концевых муфт; он охватывает характеристики частичных разрядов, импульсной прочности и термоциклирования готовой сборки — включая элемент контроля напряжения — а не испытания самого элемента контроля напряжения в отдельности. Для концевых заделок, предназначенных для более высоких классов напряжения, стандарт IEC 60840 охватывает принадлежности для кабелей с номинальным напряжением от 30 кВ до 150 кВ, с соответственно более строгими критериями приемлемости по импульсной прочности и частичным разрядам.
Типовые испытания не подтверждают, что каждая серийная единица будет работать одинаково — эту роль выполняют плановые испытания, проводимые на 100% готовой продукции перед отгрузкой. Вместо этого типовые испытания подтверждают правильность самой геометрии системы контроля напряжений: образец заделки, изготовленный в точном соответствии с размерами и материалами, указанными в производственной документации, подвергается измерению частичных разрядов при повышенном напряжении (обычно в 1,5–2,0 раза превышающем номинальное напряжение для скрининга частичных разрядов), после чего проводится испытание на импульсную прочность при уровнях, соответствующих базовому уровню импульсной изоляции кабеля (BIL). Конструкция, прошедшая эти испытания, доказала, что её геометрия, обеспечивающая градиент напряжения в поле, удерживает разрядную активность ниже применимого порогового значения даже в условиях испытаний, более суровых, чем нормальное рабочее напряжение.
Специалисты по закупкам, оценивающие поставщиков термоусадочных трубок, в полном праве запрашивать сертификат типовых испытаний для конкретного класса напряжения и размера кабеля, заказываемого в данном случае, поскольку сертификат, выданный для одного класса напряжения или диапазона сечений проводников, не распространяется автоматически на другие — геометрия зависит от класса напряжения, как уже упоминалось ранее в данном руководстве. Заказчики могут ознакомиться с Стандарт IEC 60502-4 по испытаниям кабельной арматуры непосредственно в соответствии с конкретными требованиями к испытаниям, которые должны быть подтверждены сертификатом поставщика.
Геометрия системы распределения напряжений — это одна из деталей, которая отличает соединение, надежно работающее более 20 лет, от соединения, выходящего из строя уже в течение первого цикла эксплуатации, — и этот вопрос нельзя решать, просто подбирая изделие по каталогу. Если вы выбираете Аксессуары для кабелей холодной усадки В рамках предстоящего проекта по прокладке кабельной сети техническая команда ZeeyiElec может подтвердить правильный тип системы контроля натяжения и размер комплекта с учетом толщины изоляции вашего кабеля и класса напряжения, прежде чем вы оформите заказ.
Для проектов, в которых вопрос о технологии прекращения деятельности пока рассматривается в широком плане, наше Руководство по выбору кабельной фурнитуры подробно рассматривает всю структуру принятия решений для различных классов напряжения и условий установки, а также наше сравнение Технологии холодной и термоусадки рассматривает, чем отличаются подходы к управлению стрессом в этих двух случаях.
Поиск поставщиков по всему спектру аксессуары для трансформаторов или кабельные аксессуары Пакет услуг для развертывания на нескольких объектах? Сообщите нам технические характеристики кабеля, класс напряжения и условия на объектах, и мы предоставим вам технические рекомендации вместе с коммерческим предложением; по запросу мы также предоставим протоколы испытаний для конкретного класса напряжения, который вам необходим.
Йойо Ши
[email protected]
Контроль напряжений представляет собой специально сконструированный слой — геометрический или емкостной — который распределяет или сглаживает концентрированное электрическое поле в месте, где изоляционный экран кабеля обрезан, предотвращая локальный диэлектрический пробой на этом границе раздела.
Разрез экрана приводит к образованию резкого разрыва между заземлёнными и незаземлёнными поверхностями, в результате чего на этом крае электрическое поле концентрируется с напряжённостью, значительно превышающей нормальное рабочее напряжение кабеля, особенно в системах среднего напряжения класса 15–35 кВ.
При геометрическом регулировании напряжения используется эластомерный конус определенной формы, который физически распределяет поле по более длинному пути, тогда как при рефракционном (емкостном) регулировании используется материал с высокой диэлектрической проницаемостью для электрического перераспределения поля; выбор, как правило, зависит от класса напряжения и типа разъема.
В низковольтных развязках с напряжением до примерно 1 кВ контроль напряжений, как правило, не требуется, однако в системах среднего напряжения с напряжением выше нескольких кВ его отсутствие обычно приводит к усилению частичных разрядов и преждевременному выходу из строя.
Как правило, монтажные бригады проверяют расположение конуса или трубки в соответствии с указанными производителем размерами для подготовки кабеля и проводят визуальный осмотр, чтобы убедиться в полном контакте без пустот по всей площади обрезанной экранирующей сетки, прежде чем завершить монтаж соединения.
Ранние признаки редко заметны внешне; неисправности обычно проявляются в виде частичных разрядов, обнаруживаемых в ходе диагностических испытаний, или же позже — в виде следов пробоя и локального нагрева, выявляемых при осмотре после выхода из строя.
Да — изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE) и этилен-пропилен-каучука (EPR) обладает разными диэлектрическими свойствами, поэтому элемент контроля напряжений, прошедший испытания для одного типа изоляции, не обязательно подходит для другого без подтверждения производителем совместимости именно для данной комбинации.
English English
한국어
العربية
Español
हिन्दी
தமிழ்
Deutsch (Sie)
Français
Português do Brasil
Русский