3.9电缆应力锥起什么作用？

3.9电缆应力锥起什么作用？

  在电缆终端和接头中，自金属护套边缘起绕包绝缘带（或者套橡塑预制件），使得金属护套边缘到增绕绝缘外表之间，形成一个过渡锥面的构成件称为应力锥（在设计中，锥面的轴向场强应是一个常数）。

  应力锥的作用是改善金属护套末端电场分布、降低金属护套边缘处电场强度，以下是应力锥能起这种作用的简单原理。

注：应力锥  stress-cone

用来增加高压电缆绝缘屏蔽直径的锥形装置 ，以将接头或终端内的电场强度控制在规定的设计范围内。-------GB/T 2900.10-2013 电工术语 电缆

  电缆终端和接头端部，在剥去金属护套后，其电场分布与电缆本体相比发生了很大变化，金属护套边缘处的电场强度E可用与剥切长度L有关的双曲余切函数表示：

  式中，为导体对地电压；为电缆绝缘层材料的相对介电常数；为周围媒质的相对介电常数；等效半径，R为绝缘层外半径，为导体半径；K为与周围媒质和绝缘层表面有关的常数；L为剥去金属护套长度。

  当L达到一定数值时，双曲余切函数，则上式可简化为

  从以上公式可知，为了减小金属护套边缘处的电场强度，可采用增绕绝缘以增大等效半径。另外，也可以增大周围媒质的，这就是采用高介电常数材料制成应力控制管的原理。

  图3-7是电缆终端和电缆接头处的电压分布等位线示意图。图（a）是没有应力锥时电压等位线分布情况；图（b）是有了应力锥后电压等位线分布情况。有了应力锥之后，在锥面绝缘厚度逐渐增加，绝缘表面的电场强度逐渐递减，于是疏散了电力线密度，提高了过渡界面的游离电压。

  应力锥锥面形状，是按其表面轴向场强等于或小于允许最大轴向场强来设计的。图3-8是应力锥电气计算的说明图。图中以电缆导体中心线为X轴，以应力锥起始点为Y轴。

  设沿应力锥表面轴向场强为一常数，增绕绝缘半径为，电缆本体绝缘半径为R，导体半径为，U为相电压。假定增绕绝缘的介电常数和电缆绝缘介电常数相等。经数学推导应力锥面上沿电缆轴向长度可用下列简化公式表示

  上述公式表明，应力锥的锥面曲线应是复对数曲线。它取决于电缆的运行电压、结构尺寸、电缆和增绕绝缘的厚度和材料性能。决定应力锥锥面的几个要素相互间有以下关系：

  1）轴向场强越小，应力锥长度越长。因此，设计时为减少接头尺寸，应取为绝缘层最大允许轴向场强。

  2）当确定时，增绕绝缘半径越大，轴向场强越大所以增绕绝缘的 “坡度”不能太陡。

  当U和确定后，增绕绝缘半径随应力锥长度加长而增大，而且当越是增大时，的斜率也随之增大。

  当U和确定后，增绕绝缘半径随应力锥长度加长而增大，而且当越是增大时，的斜率也随之增大。（以上文字内容节选自《电力电缆安装运行技术问答》）

扩展阅读：

请参阅：

电线电缆手册第4册/魏东主编，第三版

第14篇 电力电缆附件、安装敷设及运行维护

第2章  中低压电力电缆附件

第3章 高压电缆终端与接头相关部分

参考文献：

[1]史传卿主编.电力电缆安装运行技术问答. 北京：中国电力出版社，2007.

[2]魏东主编.电线电缆手册第4册（第三版）. 北京：机械工业出版社，2017.