Способ защиты муфты от электрического пробоя

007172 Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельной технике и может быть использовано при прокладке, ремонте и эксплуатации линий электропередачи. В процессе эксплуатации кабельных линий электропередачи нередко возникают электрические пробои кабельных муфт. Наиболее уязвимым местом кабельной муфты является область в непосредственной близости от среза металлических оболочек кабелей. В процессе монтажа муфты присутствует операция разведения жил кабелей. При раздвигании жил кабелей во время монтажа муфты изоляция жил продавливается и прорезается острой кромкой металлической оболочки, в результате в смонтированной муфте расстояние между жилами и кромкой оболочки меньше толщины изоляции жил в кабеле до места разделки, т.е. ближайшей точкой оболочки до жилы является кромка оболочки, вокруг которой образуется электрическое поле с напряженностью, намного превышающей напряженность в любой другой точке изоляции внутри кабеля до места разделки, в результате напряженность поля в непосредственной близости от кромки может достигать десятков кВ/мм, при которой начинается ионизация материалов изоляции посредством экстракции электронов, а затем и ударная ионизация, что ведет к разрушению поясной изоляции жил и к ее пробою. Кроме того, процесс старения пропитки из масла при таких напряженностях существенно ускоряется. На фиг. 1 показан механизм образования повышенной напряженности поля в собранной муфте,продольный разрез. Для упрощения штриховка изоляции не показана. Жила 1 в процессе разделки кабеля и монтажа муфты изогнута, изоляция 2 жилы продавлена оболочкой 3 и полупроводящей бумагой 4,скопление заряда на кромке оболочки образует повышенную напряженность поля, что показано распределением силовых линий 5. Проводящая поверхность 6 является корпусом муфты либо ее экранирующим элементом. В известных способах соединения электрических кабелей с рабочим напряжением от 1 кВ применяются различные методы понижения напряженности электрического поля в указанной области. Широко применяется метод защиты от пробоя поясной изоляции и изоляции жил (источник неизвестен), при котором срезу оболочки каждого кабеля придают форму раструба, делая надрез оболочки в месте предполагаемого среза и обрывая ее по надрезу, при этом кромка оболочки отодвигается от жил кабеля. Однако данный метод не дает надежного результата, возникают новые неровности и заусеницы. Такой способ трудоемок, требует применения специфического инструмента. Кроме того, при такой обработке существует большая вероятность повреждения поясной изоляции и изоляции жил инструментом. Известен способ защиты от пробоя посредством муфты марки Scotchcast типов 92-ОТ 411-3 и 92 ОТ 421-3 производства 3 М Electrical Products (инструкция по монтажу муфт 92-ОТ 411-3, 92-ОТ 421-3,3 М Deutschland GmbH, 14.04.2003). При данном способе соединения кабели зачищаются от поясной изоляции, полупроводящей бумаги, оболочки, брони и джутового покрова, на зачищенный участок поясной изоляции кабелей наматывается лента Scotch 23 с высокой диэлектрической прочностью и высоким удельным сопротивлением, поверх нее с заходом на оболочку намотана герметизирующая мастикаElastoseal, поверх мастики наматывается лента Scotch 23 с толщиной подмотки 4 мм. На фиг. 2 показано распределение силовых линий поля в корешке кабеля в смонтированной муфтеScotchcast, продольный разрез. Жилы кабеля 1 поверх фазной изоляции 2 стянуты плотной намоткой изолирующей ленты 3, поверх которой намотаны мастика Elastoseal 4 и второй слой изолирующей ленты 5. Полупроводящая бумага 6 оборвана по краю оболочки 7. Проводящая поверхность 8 является экраном муфты. Для упрощения чертежа штриховка изоляции и лент не показана. Между полупроводящей бумагой и жилой поле однородно, на срезе оболочки полупроводящей бумаги наблюдается увеличение плотности силовых линий. Основным недостатком такого способа является отсутствие механизмов выравнивания эквипотенциальных полей, т.е. снижения напряженности поля. Кроме того, мастика Elastoseal имеет большую текучесть, что затрудняет ее намотку, а выдержать толщину намотки второго слоя ленты Scotch 23 в 4 мм не представляется возможным. Известен способ защиты от пробоя муфты посредством регулирования распределения силовых линий поля, использованный в муфте марки Raychem типа GUSJ12 производства Тусо Electronics (монтажная инструкция ESD-1084-RU-8/01), при котором кабели зачищаются от джута, брони, оболочки и полупроводящей бумаги, причем полупроводящая бумага обрывается по ниточному бандажу на расстоянии 5 мм от среза оболочки, корешок кабеля обматывается лентой с высокой диэлектрической проницаемостью. Корешок кабеля в смонтированной муфте показан на фиг. 3, где 1 - жила, 2 - фазная изоляция, 3 полупроводящая бумага, 4 - оболочка, 5 - экран, 6 - лента. Для упрощения штриховка диэлектриков не показана. Как видно из чертежа, поле 7 имеет высокую неоднородность. Недостатком данного способа является большой расход дорогостоящей ленты при высокой результирующей неоднородности поля. Кроме того, показанное на рисунке расположение ленты является схематическим, не достижимым на практике, практически же намотать ленту с таким прилеганием к полупроводящей бумаге невозможно, в результате форма силовых линий между жилой и кромкой полупроводящей бумаги аналогична показанной на фиг. 2 и, таким образом, применение ленты не дает положительного результата.-1 007172 Технической задачей изобретения является создание способа защиты от пробоя, имеющего эффективный механизм регулирования напряженности электрического поля, не требующего большого расхода дорогостоящих лент, простого в осуществлении и не требующего обработки кромки среза оболочек кабелей специальным инструментом. В предлагаемом способе кабели зачищаются по стандартной технологии от джута, брони, оболочки,полупроводящей бумаги, причем полупроводящая бумага обрывается на расстоянии 3 мм от среза оболочки кабеля. Корешок каждого кабеля с натяжением обматывается несколькими витками ленты с высоким удельным сопротивлением и высокой диэлектрической прочностью (типа Scotch 23, ShuShi 10 или аналогичной), с заходом на оболочку кабеля на 20 мм при ширине намотки 50 мм. На край намотки этой ленты со стороны другого кабеля наматывается один виток ленты с высокой диэлектрической постоянной шириной 20 мм (типа Scotch 2220 или аналогичной), после чего производится монтаж муфты согласно инструкции к монтируемой муфте. Достигаемым техническим результатом является: изменение формы силовых линий поля, приводящее к снижению напряженности электрического поля в области среза оболочек кабелей при сохранении общей однородности поля, как следствие, повышение надежности муфты, отсутствие операций по дополнительной обработке кромки оболочек, простота осуществления. Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 4 показан корешок силового кабеля, соединенного посредством муфты, продольный разрез. Жилы кабеля 1 зачищены от оболочки 2 и полупроводящей бумаги 3, полупроводящая бумага выступает за край оболочки на 3 мм, жилы поверх фазной изоляции 4 обмотаны лентой 5 с высоким сопротивлением и высокой диэлектрической прочностью с заходом на оболочку на 10 мм, на край подмотки наложен виток ленты 6 с высокой диэлектрической постоянной. Проводящая поверхность 7 является корпусом муфты либо ее экранирующим элементом. Изгиб жилы начинается дальше среза оболочки, т.к. жилы зафиксированы между собой плотной намоткой изолирующей ленты. Наибольшая напряженность поля создается в непосредственной близости от края полупроводящей бумаги, однако наличие диэлектрика с диэлектрической постоянной, превышающей проницаемость материала изоляции жил и заливаемого в муфту компаунда снижает ее ниже уровня, при котором происходит пробой диэлектрических компонентов муфты. Силовые линии электрического поля распределены следующим образом: между полупроводящей бумагой и жилой поле однородно, вокруг намотки ленты с высокой диэлектрической постоянной силовые линии поля искривлены таким образом,что в месте обрыва бумаги создано снижение напряженности. Данный эффект обусловлен преломлением силовых линий на границе раздела диэлектриков (фиг. 5), т.е.: 1E1n = 2E2n, E1 = E1,где 1, 2 - диэлектрические постоянные сред 1 и 2,E1n, E2n - нормальные составляющие векторов Е 1 и Е 2 в средах 1 и 2,E1, Е 1 - тангенциальные составляющие векторов E1 и Е 2 в средах 1 и 2. Если 21, тогда E2nE1n и, следовательно, силовые линии удаляются от нормали, входя в диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью. Испытания способа защиты от пробоя подтвердили простоту осуществления по сравнению с аналогами. Типовые и сертификационные испытания муфт для 10 кВ кабелей с использованием при монтаже муфты заявляемого способа испытательным напряжением 40 кВ переменного тока показали отсутствие пробоя муфты в 100% случаев в выборке из десяти образцов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ защиты муфты от электрического пробоя, при котором кабели зачищаются по стандартной технологии от джута, брони, оболочки, полупроводящей бумаги, отличающийся тем, что полупроводящая бумага обрывается на расстоянии 3 мм от среза оболочки кабеля, корешок каждого кабеля с натяжением обматывается несколькими витками ленты с высоким удельным сопротивлением и высокой диэлектрической прочностью, с заходом на оболочку кабеля на 20 мм при ширине намотки 50 мм на край намотки этой ленты со стороны другого кабеля наматывается один виток ленты с высокой диэлектрической постоянной шириной 20 мм, после чего производится монтаж муфты согласно инструкции к монтируемой муфте.