內(nèi)絕緣的設計計算(1)橡塑絕緣電纜的預制式終端接頭盒的內(nèi)絕緣及應力錐的設計計算和連接盒的計算基本相同。
而油紙絕緣電纜增繞式終端接頭盒的內(nèi)絕緣主要是確定增繞絕緣的厚度△n = Rn - R、應力錐的形狀和長度 AD、增繞絕緣末端至線芯頂點的距離 DG。
如圖 29 - 2 所示。
D、G 兩點附近的場強較集中，為式中，r 為屏蔽環(huán)環(huán)半徑(一般約等于線芯半徑 rc )；d 為屏蔽內(nèi)表面至線 芯表面的距離；U 為電纜絕緣承受的相電壓。
圖 29 - 2 計算增繞式終端接頭盒內(nèi)絕緣說明圖1—線芯 2—工廠絕緣 3—增繞絕緣 4—環(huán)氧樹脂套筒 5—屏蔽環(huán) 6—銅皮喇叭(接地屏蔽) 7—應力錐面上鉛絲包繞(接地屏蔽) 8— 電纜鉛套增繞絕緣末端至線芯頂點的距離，一般由瓷套長度所確定。
因為內(nèi) 絕緣浸在油中，要求放電距離較小，故對其形狀和長度要求不甚嚴格，但 應力錐相對于瓷套下屏蔽罩的位置應適當選擇。
若將內(nèi)絕緣應力錐放得 太低，則電場將會在瓷套屏蔽罩處集中，由于瓷套外部與空氣接觸，比內(nèi) 絕緣放電場強低，這樣會降低終端接頭盒的放電電壓。
反之，若將內(nèi)絕緣 應力錐相對瓷套屏蔽位置放得太高，就會縮短瓷套有效放電距離，同樣降 低終端接頭盒的放電電壓。
根據(jù)經(jīng)驗，一般內(nèi)絕緣的接地屏蔽環(huán)中心線 高于瓷套屏蔽罩的距離約為瓷套放電長度的 10% ~ 15% 時，終端接頭盒 具有很佳放電性能。
(2)電容錐式終端的內(nèi)絕緣設計 電容錐式終端內(nèi)絕緣結(jié)構(gòu)如圖 29- 3 所示。
根據(jù)強制電場分布的條件，其等值電路如圖 29 - 4 所示。
設電容錐極板數(shù)為 n，第 k ＋ 1 極板與第 k 極板間電容為 C( k＋ 1) k，圖 29 - 4 電容錐式終端接頭盒內(nèi)絕緣等值電路k 極板與電纜線芯間電容為 C億，根據(jù)克希荷夫定律，在 億 點的電流應有下 列關系i( 億 + 1) 億 = i( 億 - 1) + i億( U億 + 1 - U億 )oC(億 + 1) 億 = ( U億 - u億 - 1 )oC億( 億 - 1) + U億oC億式中 U億 為第 億 極板對線芯電位差，o = 2rf，f 為頻率，在電容錐式終端接 頭盒設計中，一般取相鄰電容錐極板間電壓相等，即式中，re 為線芯半徑；rk 為第 k 極板半徑；入2 k為第 k 極內(nèi)伸長度，1'k 為第 k 極板工作長度(參見圖 29 - 3)每個極板長度 1k = 1'k + 入1 k，入1 k為電容錐極板外伸長度。
為了使電場沿電容錐表面呈均勻分布，應使相鄰極板間軸向場強相等。
令
裁線機各相鄰極板間電壓相等( = )。
因此，取各極板內(nèi)伸長度 入2 k和外伸長度入1 k均各自相等(即 入21 = 入22 = … = 入2 k = … = 入2 n = 入2；入11 = 入12 = … = 入1 k = … = 入1 n = 入1 )。
這樣，方程式仍包含六個待定數(shù)值：rk - 1，rk，rk + 1，1'k，1'k - 1，入2，因此， 還必須借助其他關系或經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定其中五個，方能用式(8 - 50)確定第 六個待定數(shù)值。
電容極板尺寸(1k )、位置(rk )及其內(nèi)伸(入1 )和外伸(入1 )長度，可根據(jù) 下述關系式來確定。
首先確定第 n 極板長度 1n (圖 29 - 5)。
為了保證第 n 極板對外絕緣 (瓷套)的屏蔽作用，分散瓷套低壓屏蔽罩處電場集中，以提高終端接頭盒 的放電電壓，第 n 個極板的端點(圖 29 - 5 中 C 點)一般選擇高于瓷套接 地屏蔽罩的距離 h1 為瓷套有效放電距離 Lf 的 10% ~ 15% 。
另外 1n 的長 度不能太短，否則為了保證每一電容器要求值，極板間距離將會太小，以 致包纏紙帶弱點重疊會大大降低電容器極板間擊穿電壓。
1n 也不可選擇 太長，太長會使整個終端太長而不經(jīng)濟。
考慮這些因素，根據(jù)經(jīng)驗一般選 取1n =(0 . 15 ~ 0 . 20)Lf其次，第 0 極板的端點(圖 29 - 5 中 0 點，在線芯表面與 極板端點 距離為 入1 )與高壓屏蔽罩的距離為 h2，一般為瓷套有效放電距離的 20%~ 30% ，于是，第 n 極板端點 C 與第 0 極板間距離L0 n = Lf - h1 - h2 =(0 . 5 ~ 0 .7)Lf從圖 29 - 4 可以看出，L0 n等于n 個極板外伸長度之和，即nλ1 = L0 n電容錐極板數(shù) n 一般根據(jù)經(jīng)驗選定。
λ1 的數(shù)值一般應小于 40mm，當 λ1 大于 40mm 時，放電電壓不隨 λ1 的增加而增加。
n 取得愈大，即極板數(shù) 愈多，λ1 愈短，則軸向電場分布愈均勻，但另一方面，極板數(shù)增加。
工藝復 雜。
一般建議 110kV 電纜終端接頭盒取 6 ~ 8，220kV 取 14 ~ 16，500kV 取 24 ~ 28 。
有的設計采用比上述大得多的數(shù)值，對于 60 ~ 70kV 電纜終端接 頭盒取 18，140kV 取 34，250kV 取約 45，350kV 取約 65 。
隨著電容錐制作工 藝的改進，電纜終端接頭盒電容錐內(nèi)絕緣趨向在工廠用機器繞包，然后到 工地裝配。
因此，趨向采用較多電容極板，以提高終端接頭盒的質(zhì)量。
電容錐極板內(nèi)伸長度 λ2，系根據(jù)容許軸向場強來確定，即λ2 = 如 U 取為終端接頭盒干放試驗電壓(kV)，對于中、低油壓充油電纜 ET 可取 0 . 5 ~ 1MV/m。
當 λ1，λ2，ln 確定后，任一極板長度 lk 可用下式求定lk = ln +(λ1 - λ2 )( n - k) 極板半徑 r1 = r0 + △1，r0 為線芯半徑，△ 1 為 電容器絕緣層 厚度，可取為電容器極板間容許很小厚度的 110% ~ 300% 。
一般電容器 極板間紙層數(shù)不得小于 3 ~ 10。
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