ケーブル、ジョイント、および終端の電気的ストレス制御

ケーブルの接合部と終端の電気的ストレスを制御する方法

はじめに

電力ケーブルは、送電および配電システムにおいて非常に重要です。

終端とジョイントは基本的なアクセサリです 電源ケーブルのライン間または電気機器への接続を行うために必要です。 。

ケーブルの終端とジョイントを設計する際にさまざまな側面が考慮されます 同じ整合性を持っている必要があるからです 関連するケーブルとして すべての屋内および屋外アプリケーションの両方を接続しながら。

最も重要な側面 高電圧ケーブルの接続と終端 絶縁耐力の制御 画面終了の時点で発生 –電気的ストレス制御 。

電気的ストレスとストレス制御

高電圧ケーブルと中電圧ケーブルの端子とジョイントは電界を管理する必要があります 終わりで 。 断熱シールド ケーブルから取り外されている、高電位勾配 カットバックポイントに集中している 、図1に示すように

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この図では、ケーブルのアースシールドがわかります。 （ 0％ ）はカット f、等電位線 （ 20％から80％ ）端に集中する アース電極の 、高い電気的ストレスを引き起こす 。

電界の強化 これらの時点で、局所放電が発生する可能性があります これにより、絶縁表面に沿ってフラッシュオーバーするか、絶縁破壊が発生してケーブルが故障する可能性があります 。

ケーブルの取り付けでは、シールドされた電源ケーブル 電気的ストレス制御が必要 終了したとき。

ケーブルの終端と接続 画面終了時のストレス集中を排除するように設計されています ケーブルの故障を避ける –電界 制御する必要があります ケーブルの終端と接合 。

ストレス分散 導体ジョイントでかなり変化します フェルールの使用によって導入されたプロファイルの変更による 。

鋭いエッジと突起 ジョイントで 、安心しないままにした場合 また、応力勾配の急激な変化が発生します 。

これはしたがって不可欠です 指揮者が滑らかなプロファイルを持つために 過度のストレスの集中がないように 。

ただし、ストレスコントロールのより重要な側面 断熱スクリーンが終了する場所に適用されます 。

絶縁耐力が増加するだけではないことに注意してください 終了領域 、だけでなく、潜在的な勾配 誘電体と周囲の媒体の間の界面に沿って設置されます 。

誘電体の応力 画面終了 はるかに上になります 設計ストレス 早期の失敗につながる可能性があります 。

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さらに、周囲の媒体が空気である場合 、または誘電体と充填媒体の間にボイドがあります 、次にその地域のストレス 空気が動作電圧でも放電を許可する原因となる可能性があります 。

紙 これらの放電に対してある程度耐性があります 、ただし高分子断熱材 、 XLPEのように （架橋ポリエチレン）、このような放電は誘電体を急速に侵食し、最終的には故障につながります。

ストレスコントロールを適用せずに 、放電が発生します 、人生に悪影響を与える ジョイントとターミネーションの 。

図2 応力制御の有無による電界の分布を示します。

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原因

主な弱点 ストレス制御を必要とする高電圧ケーブルと中電圧ケーブルの終端と接合部の領域 は：

• 湿気が導体コアに浸透することを可能にする圧縮ラグ
• エアポケットの排除に失敗しました
• 部分放電を引き起こすコア交差
• ケーブルの準備が不十分
• 湿気の浸透
• 不十分な相間および相間クリアランス
• 追跡
• 不十分な接合手順

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ストレスコントロールの方法

ユニバーサルターミネーションやジョイントはありません。さまざまな種類の終端とジョイントがあり、それぞれに長所と短所があります。

ケーブル終端の最適化は、さまざまな構造を調査することで実現されます。

適切な終端方法により、電気的および機械的な完全性が向上します。

適切な終端を設計するには、電界分布分析を重要な領域で実行する必要があります 。

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ストレスコーンメソッド

ストレスコントロールに使用される一般的な方法 ストレスコーンの使用です これは図3に示されています 。

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ストレスコーン 静電容量の制御の平均です 画面終了の領域 、それによって絶縁耐力を低減 終了時点での許容限界までの勾配に沿って 。

ストレスコーン スクリーン終端を超えて拡張されるため、誘電体表面での電位勾配は、放電が発生しないレベルまで減少します。

高電圧と中電圧の紙ケーブルの接合部 、ストレスコーン 通常、絶縁紙テープを手作業で貼り付けることにより、所定の輪郭に合わせて作成されます。 、終了時にストレスコーン 手作業で適用または実行されます 。 ポリマーケーブルとエラストマーケーブルの開発に伴い 、プレモールド ストレスコーン も紹介されています。

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ストレスコーンの前 適用される場合、電気的ストレスを減らす必要があります コンダクタージョイント 、前述の理由から生じる 。

コンセプト ストレスが均等になるように滑らかなプロファイルを提供することです 。これは、ケーブルペーパーの「ステッピング」によって取得されます。 、これは一連の手順で断熱材を取り除くことによって達成されます 、導体の内側の表面から絶縁の外側の表面までのライザーとトレッドがある 。

ケーブルの両端 そのように処理され、一緒に結合された、手で塗布された含浸紙テープ アセンブリ上に適用されて、ジョイント誘電体を形成します。

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熱収縮ストレス制御チューブ法

もう1つの一般的な方法は、熱収縮ストレス制御チューブです。 これは、高い電気的ストレスを制御するために使用されます 中電圧の絶縁スクリーンの終端点でプラスチックと紙で絶縁 36 kVまでのケーブルジョイントと終端 。

また、高いストレスを制御しますジョイントのコネクタ 。

ストレスコントロールチューブ 熱的に安定化された架橋高誘電率および高抵抗率高分子材料から作られています 。

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ストレスを制御するその他の方法

その他の方法は次のとおりです：

• 高抵抗テープまたはコーティング、および非線形抵抗層を備えた材料。一定の表面抵抗を持つ材料は、小さな電流を流し、それによってその長さに沿って線形電圧勾配を設定します。より良い応力分布は、非線形抵抗率の材料を使用することによって達成されます。これにより、層内の小さな電流の増加、材料の落下の抵抗、および適用された長さに沿った滑らかな線形電圧勾配が実現されます。
• ケーブル誘電体よりも比誘電率の重要性が高い材料。この方法は、誘電率の異なる材料がそれらを合わせた厚さ全体にわたって電位勾配を受ける場合、誘電率が最も低い材料が最大の応力を経験するという原理に基づいています。概略図から、等電位線が誘電体から徐々に現れ、誘電体表面に滑らかな勾配が生じることがわかります。

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作者について：Manuel Bolotinha

-電気工学のライセンス学位–エネルギーおよび電力システム（1974 –InstitutoSuperiorTécnico/リスボン大学）
–電気およびコンピューター工学の修士号（2017 –FaculdadedeCiênciaseTecnologia/リスボン大学）
–変電所および電力システムのシニアコンサルタント。プロのインストラクター