浅析应力锥与应力管在

10kV

电缆终端上的应用

应力锥与应力管顾名思义均为电缆附件电应力控制元件，是中高压电缆附件中的重要部件，

对电缆附件内部电场分布和电场强度控制起着积极和有效的作用。

终端结构设计主要依据电场分布特点和规律，准确地分析其电场分布，制定相应的均化电场

的措施

[1]

。理论告诉我们，电缆终端安装时，电缆开剥后，电场分布比电缆绝缘层内的分布

复杂得多，突出表现在靠近金属护套边缘处电场强度明显增强，具有较大的轴向应力，即电

场有沿着电缆长度方向分布不均匀的分量。

控制和均化畸变的场强，将终端简化为链形的等效回路，是常用的分析和解决问题最有效的

方法。经推导，最大电场强度发生在靠近金属护套边缘处，该处电场强度

E

可用与剥切长度

L

有关的双曲余切函数表示

[2]

：

（

kV/mm

）

……

（

1

）

式中：

E

—

为绝缘界面切向场强；

—

为相电压；

—

为等效半径，即

 R

为绝缘外半径

r1

为线芯半径；

—

为电缆绝缘材料相对介电常数；

—

为媒质相对介电常数；

 L

—

剥去电缆金属护套的长度；

 k

—

为与表面情况有关的常数。

当剥去电缆金属护套的长度

L

达到一定数值时，双曲余切函数：

……

（

2

）

则式（

1

）可简化为：

（

kV/mm

）

……

（

3

）

为改善金属护套边缘处电场分布，从公式（

3

）可知，通过采取诸多措施：如在工厂绝缘上

施加新的绝缘层，以增大等效半径；也可将绝缘浸入介电常数较大的油中；也可以采取增大

周围媒质的相对介电常数，或者减小电缆绝缘材料的相对介电常数；在金属屏蔽层边缘的绝

缘表面涂以半导电漆，可以减少沿表面的阻抗和金属屏蔽层附近的电位梯度；采用应力锥；

采用电容锥式接头盒，强迫电场均匀分布等。

实际应用中，

10kV

挤包绝缘电缆外屏蔽切断处的场强处理有两种方法：即应力锥（几何型）

和应力控制层（参数型）

[3]

，此参数型以应力管分析为例。

几何型主要是采用应力锥缓解电场应力集中，是目前最为流行，且应用最为广泛的一种方法。

它是根据理论曲线，以直代曲的方法，让应力锥从绝缘屏蔽层的切断处开始延伸，使零电位

形成喇叭状，从而改善绝缘屏蔽层的电场分布，使电场强度控制在规定的设计范围内，保证

电缆的运行寿命和安全。（图

1

：应力锥电位分布示意图）

图

1

：应力锥电位分布示意图

 1

—

金属屏蔽；

2--

导体；

3--

等位线；

4--

应力锥