USA3M冷缩电缆头的技术特点

3M冷缩中间产品

主要内容

一、中压电缆中间接头的分类和发展

二、3M中压电缆中间接头的技术特点

三、中间接头的电场屏蔽原理

中间接头的类型

    在电缆附件的整个发展历史中，主要有如下5种类型的中间接头，其中冷缩型接头是3M于1973年发明，它有利于安装、性能稳定等优点，是目前市场上的主流产品。

各种中间接头的特点：

灌胶式：                      优点：

                                      防水性能好，适用性广，                               

                                 电气强度高

                             缺点：

                                      安装不方便，耗时长，如 

                                 内部掺有气泡，容易发生开裂，

                                 一般仅作为外护套防水恢复

胶带绕包式：                 优点：

                                      成本低，无适应范围限              

                                 制，油交电缆中间接头适用

                             缺点：

                                      安装工艺复杂，要求较高 

热缩式：                      优点：

                                     适应多种线径，轻巧、廉                             

                                价，广泛使用

                             缺点：

                                      安装需要动火，对电缆径 

                                 向压力不够，有材料限制

预制推入式：                      优点：

                                      整体式设计，安装快捷，                             

                               在高压附件中常用

                             缺点：

                                      适应单种线径，材料较硬 

                                 弹性差，对电缆主绝缘界面径      

                                向压力较小

3M中间接头产品分类

  

在中国，目前应用于10kV系统的产品主要有：绕包式91-A系列、冷缩QS1000型、冷缩QS2000型；目前应用于35kV系统的产品主要是冷缩QSIII型，冷缩QS3000型是新开发的35kV产品，将取代QSIII型中间接头。后面将重点介绍这几款常见中间接头的结构及特点。

冷缩QS1000型中间接头

接头的结构：

原理：

•   预制式内半导电层直接与金属压接管接触，起到屏蔽内部电场的作用，相当于电缆内半导电层；

•   高介电常数材料的绝缘层除了起到隔开高低电位的绝缘效果以外，还可以有效控制电缆外半导电层端口处的集中电场；

•   预制式外半导电层则起到绝缘屏蔽的作用，相当于电缆外半导电层。

  QS1000型接头的主要特点：

• 绝缘层添加了高介电材料，兼有电应力控制和电气绝缘两重功能

• 主绝缘开剥距离短，爬距较短，对电缆预处理工艺要求比较高

• 外护套恢复主要使用2228#防水胶带+装甲带的方式

• 2004年武高所型式试验局放为<2pC，电气性能良好

• 通过严格的VDE防水试验和并有客户长期防水试验的证明

  冷缩QS2000型中间接头

  接头的结构：

  原理：

•    预制式内半导电层直接与金属压接管接触，起到屏蔽内部电场的作用，相当于电缆内半导电层；

•   硅橡胶绝缘层主要起到隔开高低电位的绝缘功能；

•   高介电常数应控层有效控制电缆外半导电层端口处的集中电场；

•   预制式外半导电层则起到绝缘屏蔽的作用，相当于电缆外半导电层。

  QS2000型接头的主要特点：

• 具有单独的电应力控制层结构，介电常数为20；

• 设计爬距较长，裕量较大，可适用于20kV电缆；

• 武高所的抽样试验报告中，测量局部放电<3pC，电气性能优良；

• 通过严格的VDE防水试验并有客户出具的长期防水试验证明。

  冷缩QSIII型中间接头

  接头的结构：

  原理：

•   单独安装的铜罩与金属接管连接，外径与电缆主绝缘相等，避免冷缩接头主体在中部凹陷，有利于均匀内部电场；

•   预制式内半导电层直接与铜罩接触，有效屏蔽内部电场，相当于电缆内半导电层；

•   硅橡胶绝缘层主要起到隔开高低电位的绝缘功能；

•   专门设计的应力锥结构有效控制屏蔽口处的集中电场；

•   预制式外半导电层则起到绝缘屏蔽的作用，相当于电缆外半导电层。

  QSIII型中间接头的主要特点：

• 控制电应力的方式为应力锥式

• 分为直通接头和绝缘接头两种包装方式

• 增加了铜罩作为接管部分的屏蔽，更有效均匀内部电场

• 武高所型式试验测试局部放电量< 2pC，电气性能优良

• 控制电应力的方式为应力锥式

• 分为直通接头和绝缘接头两种包装方式

• 增加了铜罩作为接管部分的屏蔽，更有效均匀内部电场

• 武高所型式试验测试局部放电量< 2pC，电气性能优良

  冷缩QS3000型中间接头

  QS3000型中间接头的主要特点：

• 内电极长度及厚度充足，确保适用多种电缆截面与接管

• 优化应力锥设计，得到最佳应力控制效果，降低局部场强

• 独特配方的高品质硅橡胶材料，增强绝缘厚度，绝缘性能优异，交流耐压裕度达160kV，超过国家标准

• 整体模压式外屏蔽层结构，保证了均匀的电阻率与良好的屏蔽性能，不会脱落分层，接地效果良好

• 增加绝缘界面长度，有效杜绝沿面放电的发生

• 有专门设计的直通接通和绝缘接头，满足不同的应用需求

  中间接头结构的相同点

• 电极、外屏蔽。

•     其中，中间接头的内半导电层会与金属压接管接触，能将高电位延伸到外半导电层的外表面，有效屏蔽金属接管、线芯不规则表面的集中电场，避免发生局部放电。其功能与电缆的内半导电层相似。

•     中间接头的外半导电层则与铜网套接触，即与零电位接触，能将电场屏蔽于接头的内部，且整体模制的外半导电层内表面是平滑的圆面，电场可以在内半导电层与外半导电层之间较均匀地分布。

  电场屏蔽的原理

      中间接头内电极、外屏蔽的结构主要应用了电场屏蔽的原理。以内电极为例，如果中间接头没有内电极，则电场的起点位于金属压接管和电缆线芯，在接管的尖角和台阶处，会发生空气电离、尖端放电以及电晕放电，进而导致绝缘劣化及整个接头的故障如下图：

      中间接头增加了内电极结构以后，电场的起点延伸至内电极的外表面，由于内电极的外表面为圆滑结构，可以有效均匀电场。另一方面，内电极的内部则电位相同，不存在电位差，避免了在接管的尖角和台阶处发生各种放电的现象，这种结构成为“法拉第笼”，在如下图红色部分为等电位，所以内部不会产生放电：

  总  结

项 目 型 号	电压等级	主要结构	产品特点
绕包式接头	35kV以下	使用多种胶带绕包，包括13#半导电胶带、23#绝缘自融胶带、2220#应力控制带。如绕包应力锥，则不需2220#胶带。	适用性广，成本低； 但工艺要求高，安装费时。
QS1000系列	10kV	包括整体预制的内/外半导电层、高介电常数主绝缘层，它既作为主绝缘，又可以控制屏蔽口处的集中电场。	结构新颖，安装简便； 局放小，电气性能良好； 防水密封性能好。
QS2000系列	20kV	包括整体预制的内/外半导电层、硅橡胶主绝缘层以及单独的高介电常数应力控制结构	应用于10kV系统有较大耐压裕度，可靠性高； 电气及防水性能好。
QSIII系列	35kV	包括整体预制的内/外半导电层、硅橡胶主绝缘层，其中外半导电层两边设计成“肩膀状”的应力锥结构。	有屏蔽铜罩，内部电场均匀； 设计独特的应力锥结构。
QS3000系列	35kV	包括整体预制的内/外半导电层、硅橡胶主绝缘层以及在主绝缘内部的专门应力锥。	有屏蔽铜罩，内部电场均匀； 爬距大，耐压裕度高； 有专门的直通头和绝缘头可供选择。