Kabel Shanghais Shenghua (Gruppe) Co., Ltd.
Technische Einblicke von Shenghua Cable
Datum: 19. März 2024
Isolationsdurchschläge von Kabeln sind eines der schwerwiegendsten Risiken in Stromübertragungssystemen. Sobald die Isolierung versagt, kann dies zu Kurzschlüssen, Schäden an Geräten, großflächigen Stromausfällen und sogar zu Bränden führen.
Basierend auf jahrzehntelanger Betriebs- und Fertigungserfahrunghat Shenghua Cable (Shanghai Shenghua Cable Technology Group Co., Ltd.)Isolationsversagensmechanismen in Stromkabeln kontinuierlich untersucht. Durch die Anwendung der Theorie fester Dielektrika und die Kombination mit realen Ingenieurfällen hat das Unternehmen wichtige Ursachen und präventive Strategien zusammengefasst, um die Kabelzuverlässigkeit zu verbessern und die Lebensdauer zu verlängern.
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In Stromkabeln fungieren Isoliermaterialien alsfeste Dielektrika. Wenn die angelegte Spannung die kritische elektrische Feldstärke überschreitet, die das Dielektrikum aushalten kann, tritt ein plötzlicher Stromstoß auf. Die Isolierung verliert ihre Fähigkeit, Strom zu blockieren — dies wird alsdielektrischer Durchschlagbezeichnet.
Es gibt drei Hauptformen des Durchschlags fester Isolierung:
Wenn die Spannung hoch genug ist, beschleunigen freie Elektronen im Dielektrikum unter einem starken elektrischen Feld. Diese Elektronen kollidieren mit Atomen und erzeugen Ionisierungsketten und mehr freie Ladungsträger.
Dieser Lawineneffekt zerstört schließlich die Isolationsstruktur.
Elektrischer Durchschlag tritt typischerweise auf bei:
Wenn Kabel lange Zeit unter Spannung betrieben werden, erzeugen dielektrische Verluste Wärme in der Isolierung.
Wenn die Wärmeerzeugung die Wärmeabfuhr übersteigt:
Überlastbetrieb und schlechte Wärmeabfuhr sind häufige Ursachen.
Im Laufe der Zeit werden Isoliermaterialien ausgesetzt:
Alterung führt zu einer allmählichen Leistungsverschlechterung. Wenn Blasen oder Luftspalte vorhanden sind, können Teilentladungen oder Koronaentladungen auftreten, die zu lokaler Karbonisierung und schließlich zum Durchschlag führen.
Durch jahrelange Feldforschung hat Shenghua Cable mehrere wichtige Einflussfaktoren identifiziert:
Die elektrische Feldstärke (E) ist umgekehrt proportional zur Isolationsdicke (d):
E = V / d
Wobei:
Eine dickere Isolierung reduziert die elektrische Feldstärke und erhöht die Durchschlagsspannung.
Deshalb kontrolliert Shenghua Cable die Isolationsdicke und -gleichmäßigkeit während der Fertigung sorgfältig, insbesondere bei Mittel- und Hochspannungskabeln.
Verunreinigungen und Mikroblasen in der Isolierung sind extrem gefährlich.
Weil:
Diese Schwachstellen werden zu Ausgangspunkten für den Durchschlag.
Strenge Materialtrocknungs- und Vakuumdegasierungsverfahren sind während der Produktion unerlässlich.
Spalte zwischen dem Leiter und der Isolierschicht erzeugen Ionisierungszonen, ähnlich wie Blasen, die die dielektrische Festigkeit verringern.
Präzise Extrusions- und Haftungskontrolle sind entscheidend für die langfristige Leistung.
Feuchtigkeit reduziert die Isolationsfestigkeit drastisch durch:
Sobald die Isolierung Wasser aufnimmt, sinkt die Durchschlagsspannung stark ab.
Die Isolierung hält einer höheren Spannung in einem gleichmäßigen elektrischen Feld stand. In ungleichmäßigen Feldern sinkt die Durchschlagsspannung erheblich.
Bei Kabeln mit einer Nennspannung von 35 kV und höher werden an den Enden Spannungskegel und Erdungsabschirmringe verwendet, um die Verteilung des elektrischen Feldes zu optimieren.
Shenghua Cable entwickelt seine Hochspannungssysteme mit kontrollierter Spannungsverteilung, um die Druckfestigkeit und Zuverlässigkeit zu verbessern.
Basierend auf Betriebsfällen sind die Hauptursachen für Ausfälle:
Mechanische Beschädigung bleibt eine Hauptursache für Isolationsversagen.
Häufige Beispiele:
Eine ordnungsgemäße Installation und mechanischer Schutz sind unerlässlich.
Kabelendverschlüsse und Zwischenmuffen sind Schwachstellen.
Typische Ursachen:
Hochspannungsendverschlüsse müssen sorgfältig konstruiert werden, um eine Konzentration des elektrischen Feldes zu vermeiden.
Feuchtigkeitseintritt tritt auf aufgrund von:
Sobald Feuchtigkeit eindringt, nimmt die dielektrische Festigkeit schnell ab.
Überspannung kann entstehen durch:
Überspannungen im Stromnetz können zu gleichzeitigen Ausfällen mehrerer Kabel führen.
Langfristige Einwirkung von:
Führt zu Materialversprödung und Rissbildung.
Schlechte Wärmeabfuhr ist oft die Hauptursache für thermische Alterung.
Um die Risiken von Isolationsdurchschlägen zu reduzieren, empfiehlt Shenghua Cable Folgendes:
Während der Installation:
Eine ordnungsgemäße Feldkontrolle verbessert die dielektrische Festigkeit erheblich.
Um Korrosion und Feuchtigkeitseintritt zu verhindern:
Isolationsdurchschläge von Kabeln sind kein Problem mit einem einzigen Faktor — sie sind in der Regel das Ergebnis einer Kombination von Design-, Material-, Installations- und Betriebseinflüssen.
Mit jahrzehntelanger Fertigungsexpertise konzentriert sich Shenghua Cable auf:
Durch die Kombination von solider Ingenieurtheorie mit praktischer Erfahrung liefert Shenghua Cable zuverlässige Stromkabellösungen für Energie-, Infrastruktur- und Industrieprojekte weltweit.
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