地下电缆分级。类型，优点和缺点

为了保证电缆内静电应力的均匀分布，必须对电缆进行分级。不可靠或不一致的静电应力分布在电缆中是不可取的，因为它需要更大的绝缘厚度，这增加了电缆的尺寸。这篇文章将讨论地下电缆的分级，其类型，即电容和护套间分级，优点，缺点和介电应力。

什么是地下电缆分级

分级定义为平衡电缆介电介质中静电应力的方法。分级使相同尺寸的电缆在工作电压和更高电压下正常工作。

分级的地下电缆是电缆中静电应力均匀分布的必要条件。如果应力分布不均匀，则外绝缘层击穿的几率较大。有人可能会认为，如果增加保温层的厚度，那么就可以防止击穿。是的，但是这样做会增加电缆的尺寸，这是不可取的。最合适的方法是保持应力均匀分布地下电缆分级。

图1 -地下电缆

这是通过两种评分方法来实现的，即:

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• 电容分级
• Inter-Sheath分级

要理解地下电缆分级的概念，必须了解介质应力。

什么是单芯电缆的介电应力

绝缘材料在不丧失绝缘性能的情况下所能承受的最大电场或静电应力称为介电应力。它也可以定义为通过材料产生介电击穿所需的最大电压。

它以伏特每单位厚度表示。它也是在特定点的势梯度的测量。

图2 -电缆中的介电应力

由上图可知，距离电缆中心(x)米处的势能梯度(g)可由公式计算，

在那里,E_x=电强度，根据定义g = E_x

导体与护套之间的电位差(V)由

将Q的值代入，得到Potential Gradient (g)，如下式所示。它还指出，势梯度(g)与距离(x)成反比。

g的比值_马克斯和g_最小值是:

导体表面经历最大的应力变化，并在远离导体的层上显著减小。这是设计电缆时的一个重要因素。

地下电缆的分级类型

分级的地下电缆可分为两类，即:

• 电容分级
• Inter-Sheath分级

电容分级

电容分级是通过使用复合介质实现的，即不同的介电层被安排以确保势梯度保持恒定。它与它到中心的距离成反比。

使用这种方法，在电缆中保持均匀的介电应力。通常使用两种或三种相对介电常数不同的介质。具有最高介电常数的介电常数被放置在电缆的核心附近，随后其他介电常数层按介电常数的递减顺序排列。

图3 -电容分级

在上图中，我们考虑了三个介质层，它们的内半径为r, r₁, r₂外径是d d_1，d₂．各层的相对介电常数为ε_1，ε_2，ε_3.分别。如果三个介电层承受最大应力，则各层电位差为:

同样，其他两层的电位差V₂, V_3.是:

核心与外鞘之间的总电位差为V = V₁+ V₂+ V_3.

我们可以得出结论，通过分级绝缘，电缆工作在一个更大的潜力相比非分级电缆，而不增加电缆的直径。

Inter-Sheath分级

护套间分级采用均质介质。通过在核心和外护套之间插入金属间护套，将其分为不同的层。这为充电电流提供了通道。金属间护套在连接到辅助变压器时保持在适当的电压水平。这确保了均匀的电势梯度在整个电缆的电介质。

图4 -鞘间分级

在上图中，三层绝缘由两个inter - sheath在一定电压V下分开₁”_，“V₂'，核心或导体电压为' V '。由于每个护套间层经历不同的电位水平，它可以被视为均匀的单芯电缆。

因此，使用以下公式计算每一层的应力:

由于所使用的介质是均匀的，所以每一层的应力是相等的。因此,克_1马克思= g_2马克斯导体与外护套之间的电压为V = V₁+ V₂

我们可以得出结论，所有的电位都是相的，因为电缆的功能就像三个串联的电容器。此外，充电电流的存在导致鞘间层的损耗相当大。

地下电缆分级的优点

地下电缆分级的优点有:

• 由于介质厚度减小，电缆尺寸更小。
• 电容分级降低了介电失效的几率。
• 电压越低，介质损耗越小。

地下电缆分级的缺点

地下电缆分级的缺点有:

• 在鞘间分级法中，鞘电位的确定是一个难点。
• 护套间在运输或安装过程中容易损坏。
• 电压越高，介质损耗越大。

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