Kiểm soát điện trường và ứng suất trong các phụ kiện cáp co nguội

Kiểm soát ứng suất điện trong phụ kiện cáp co nhiệt đề cập đến việc kiểm soát sự phân bố điện trường và cường độ điện trường.
Điều này bao gồm việc sử dụng các biện pháp thích hợp để đảm bảo rằng sự phân bố điện trường, đường sức điện trường và đường đẳng thế ở trạng thái tối ưu, từ đó cải thiện độ tin cậy và tuổi thọ tổng thể. Do sự biến dạng của điện trường tại điểm đứt lớp chắn cáp và điểm đứt lớp cách điện cuối, điện trường không đồng đều và hỗn loạn tồn tại đồng thời trong cả phân bố trục và hướng tâm, với 50% đến 60% được phân bố tại điểm đứt lớp chắn hướng tâm. Để loại bỏ ảnh hưởng của điện trường không đồng đều, việc kiểm soát ứng suất điện là cần thiết. Nếu không có kiểm soát ứng suất điện, tuổi thọ của đầu nối phụ thuộc vào ứng suất điện ở cuối lớp chắn và điện trở phóng điện của chất điện môi chính, và tuổi thọ của nó thường không vượt quá một năm. Để cải thiện sự phân bố ứng suất điện ở đầu cắt của lớp chắn cách điện cáp, các phương pháp sau thường được sử dụng: (1) Phương pháp hình học – sử dụng hình nón giảm ứng suất để giảm sự tập trung ứng suất điện trường (tức là tăng bán kính cong); (2) Phương pháp kiểm soát toàn diện – sử dụng hình nón điện dung để giảm sự tập trung ứng suất điện trường; (3) Phương pháp kiểm soát tham số – ① sử dụng vật liệu có hằng số điện môi cao và vật liệu điện trở để giảm sự tập trung ứng suất điện trường; ② sử dụng vật liệu điện trở phi tuyến tính để giảm sự tập trung ứng suất điện trường. Việc kiểm soát ứng suất của phụ kiện cáp co nhiệt thường sử dụng phương pháp tham số hoặc hình học, nhưng phương pháp tham số yêu cầu thêm một lượng lớn vật liệu có hằng số điện môi cao vào cao su silicon, làm giảm độ bền cơ học và dễ bị nứt hoặc tách lớp trong quá trình giãn nở, dẫn đến chất lượng không ổn định. Hiện nay, phương pháp hình học được sử dụng phổ biến hơn.
Cơ chế dẫn điện của cao su silicon bán dẫn lỏng khác với chất dẫn điện và chất cách điện. Nó được tạo ra bởi các electron nhảy từ cụm carbon đen này sang cụm khác thông qua polyme. Cấu trúc tổng thể của cáp liên kết ngang bao gồm lớp chắn dẫn điện (lớp bán dẫn bên trong) và lớp chắn cách điện (lớp bán dẫn bên ngoài). Do đó, phụ kiện cáp co nhiệt cần cao su silicon bán dẫn. Dựa trên cơ sở lý thuyết về giới hạn điện trở suất của lớp chắn bán dẫn, điện áp phân bố trên lớp chắn bán dẫn bằng một phần nghìn điện áp của lớp cách điện, khá an toàn và sẽ không gây ra sự cố cách điện. Do đó, để đảm bảo hoạt động an toàn của cáp, điện trở suất của lớp bán dẫn thường được yêu cầu phải đạt p ≤ 10 Ω·cm [7]. Tuy nhiên, lớp chắn bán dẫn của phụ kiện cáp co nhiệt lạnh trải qua sự co lại hạn chế từ 20%–30% sau khi được giãn nở trên thân cáp. Do sự giãn nở (kéo căng) 20%–30% này, khoảng cách giữa các hạt carbon trong lớp chắn bán dẫn tăng lên, dẫn đến sự tăng điện trở suất thể tích của lớp chắn bán dẫn. Do đó, cần phải chọn điện trở suất pv ≤ 10 Ω·cm để đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn.