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电缆绝缘技术原理主要包括以下几个方面:
基础材料原理:
交联聚乙烯(XLPE)是高压电缆的主要绝缘材料,通过交联改性使聚乙烯分子形成网状结构,显著提升机械性能、耐热性能和电性能,长期工作温度可达90℃,瞬时短路温度可达250℃。
XLPE的介电常数约为2.3-2.5,介质损耗小,绝缘性能优异。
耐火电缆采用云母材料作为耐火层,可在火焰中保持电路完整性。
电场控制原理:
电缆绝缘层内电场遵循对数分布规律,电场强度随半径增大呈反比例衰减。
设计需保证最大场强小于材料本征击穿场强除以安全系数(2-4),XLPE本征击穿场强为20-30kV/mm。
屏蔽涂料层和半导电层用于避免电场应力集中击穿。
绝缘保护技术:
熔接接头技术采用连接组和护套组双重保护,避免气隙产生局部放电。
德国BAUDE公司的SEMOCORE绝缘技术使电缆内芯与填充条不通过连接和胶粘方式缠绕,提高柔韧性和耐腐蚀性。
矿井电缆采用附加低频电源检测技术实现对绝缘参数的在线监测。
老化与修复技术:
水树老化是XLPE电缆的主要问题,通过缆芯压力注入有机硅液体可修复老化电缆,提高击穿电压。
局部放电检测是绝缘劣化的早期预警手段,电晕放电和树状放电是主要放电类型。
制造工艺原理:
拉丝工艺通过金属压力加工使金属横截面积压缩,获得精确尺寸和表面光洁的线材。
绝缘层设计需综合考虑电场理论、材料科学、机械力学和热力学等多学科因素。
这些技术原理共同确保了电缆在不同电压等级和应用环境下的安全可靠运行。