3M中压电缆附件技术特点及优势课件

Copyright©3M2010.AllRightsReserved.3M中压电缆附件技术特点及优势Copyright©3M2010.AllRightsReserved.3M冷缩产品优势

第一、领先的冷缩核心技术第二、独特的Hi-K电场控制法第三、可靠的屏蔽层恢复结构第四、优异的防水密封性能第五、完善优质的配套组件

3M冷缩电缆附件相比于其他同类冷缩产品有五大优势！Copyright©3M2010.AllRightsReserved.3M保密的冷缩核心技术包括如下两方面：

同时具有较大的冷缩扩张率和极低的永久变形率是3M冷缩预扩张技术的核心优势，也是远远领先于其它同类冷缩产品的技术特点之一。一.冷缩核心技术优势

硅橡胶预扩张工艺冷缩支撑芯绳编制Copyright©3M2010.AllRightsReserved.什么是冷缩扩张率？

即预制的硅橡胶管主体被撑开后在芯绳或者电缆主绝缘表面被扩张的大小程度。一般可分为：

芯绳上的扩张率

D/d%

电缆上的扩张率

X/d%。

被撑开后冷缩管内径D

电缆绝缘外径X支撑前冷缩管内径d

从下面的比较表格可知：无论是在芯绳上的扩张率或是在电缆绝缘上的扩张率，3M的产品都远远领先于同类进口或国产品牌。冷缩扩张率的概念Copyright©3M2010.AllRightsReserved.

在芯绳上保持较大的扩张率有如下优点：(1)冷缩终端及接头对电缆截面规格适应的范围更广；(2)安装前在芯绳上有较大的扩张率才能保证安装后电缆附件在电缆本体上仍有较大的扩张率。

以QS2000为例，三种型号即可覆盖从50mm---400mm的电缆截面范围，同时对最小截面电缆仍可保证足够的界面压力！较大芯绳上扩张率的意义Copyright©3M2010.AllRightsReserved.

大的扩张率体现了3M预扩张的领先技术扩张过程橡胶材料储存时间芯绳强度保密技术确保较大扩张率下的优质品质独特配方硅橡胶必须保证无任何缺陷3M的冷缩产品保存期至少3年，永久变形率极低大扩张率下的芯绳必须能够承受更大的径向压力且不松跨竞争对手：在电缆上安装后剖面开口很窄，证明扩张率较小，对绝缘界面压力不足3MQS1000：在电缆上安装后剖面开口很宽，证明扩张率较大，对绝缘界面压力充分如何做到较大的扩张率？Copyright©3M2010.AllRightsReserved.

在电缆上的扩张率的大小，直接决定着电缆附件的运行安全性与寿命！体现在如下几方面：较大电缆上扩张率的意义1.有效降低局部放电的发生

2.极大减小沿面爬电的概率

3.无需粘胶就可达到优异的防水密封3冷缩电缆附件大扩张率对电缆主绝缘产生恒定持久的充足压力有效填充电缆附件与绝缘界面上可能产生局放的气隙出厂时局放一般小于1PC，正常寿命可达30年Copyright©3M2010.AllRightsReserved.2.局部放电对电缆附件的安全运行有什么危害？

交变电场下电荷冲撞绝缘材料，加速其老化；放电产生热量积累，长期导致绝缘劣化击穿；电缆中间头的现场交接试验很难测试局放。局部放电1.什么是局部放电？

局部放电是指产品内部的绝缘介质中或被绝缘覆盖着的导体表面在电场的作用下，某个部位产生的放电现象。局部放电是体现电缆附件性能的重要参数。3冷缩中间接头与同类冷缩厂家局部放电的比较(10kV产品)Copyright©3M2010.AllRightsReserved.

为了进一步衡量3M与同类冷缩产品的电气性能优劣，我们进行了局部放电起始电压的比较测试……

试验方法：将加在中间头电缆上的工频电压缓慢升高，并观察其局放量的变化情况，记录当局放等于10pC时的电压值，即为局放起始电压，起始电压越高，性能越好。

局部放电起始电压3的冷缩中间接头与同类冷缩厂家局部放电起始电压的比较(10kV产品)3的冷缩中间接头与同类冷缩厂家局部放电起始电压的比较(35kV产品)Copyright©3M2010.AllRightsReserved.

沿面爬电是在电缆附件内部爬距界面上，所形成的连通高低电位的放电现象。

据统计，沿面爬电原因导致接头击穿故障约占电缆附件故障总数的一半以上。沿面爬电

电缆附件对主绝缘表面径向压力的大小，即电缆附件在电缆上扩张率的大小复合界面的处理情况，如有无潮气、刀痕、杂质等界面上的辅助绝缘物质的性能，如3MP55绝缘混合剂

影响沿面爬电的主要因素有如下几方面：Copyright©3M2010.AllRightsReserved.

冷缩式电缆附件一般采用的是预扩张的技术，即利用橡胶材料的弹性记忆以达到撑开以后再回缩到原内径的目的。但由于橡胶材料存在疲劳效应，所以在长期的保存时间和温度变化的条件下，回缩后的管内径与其原始内径不可避免的有一定变化，这个变化率即永久变形率。收缩后的管内径e支撑前冷缩管内径d永久变形率=(e-d)/d%永久变形率的概念Copyright©3M2010.AllRightsReserved.材料配方：弹性材料的弹性维持时间越久，疲劳效应越小，永久变形率越低。扩张率的大小：扩张率越大，弹性体的形变越大，发生永久变形越严重。3M独特配方的硅橡胶极大程度地降低其长期扩张在芯绳上的疲劳效应

同时具有较大的扩张率和极小的永久变形率是3M冷缩技术的核心优势影响永久变形率的因素Copyright©3M2010.AllRightsReserved.QS1000中间接头永久变形率实测情况

保存期内永久变形率为10%左右，符合使用范围！永久变形率实测结果Copyright©3M2010.AllRightsReserved.较长的储存时间对电缆主绝缘较大的径向压力

各厂家冷缩附件的储存时间的长短在一定程度上反映了其永久变形率的大小。3M的冷缩电缆附件储存时间为3年，远优于绝大多数竞争对手。

只有永久变形较小，回缩充分的冷缩附件才具有对主绝缘界面足够的压力，保证电缆附件安装后的电气性能。更小永久变形率的优点Copyright©3M2010.AllRightsReserved.3核心技术编制的冷缩支撑芯绳，有如下两个特点：

较高的抗压强度

易于抽取，均匀释放

同时具有较高的抗压强度和易于抽取的优点是3M冷缩芯绳编制技术的核心优势，也是3M领先于其它同类冷缩产品的又一大技术特点。冷缩支撑芯绳*对于冷缩支撑芯绳，一般有如下要求：必须承受住橡胶对其巨大的径向弹性压力，特别是在大扩张率的情况下要求更高；必须保证在长期的保存时间和温度变化下不松跨；同时能够抵抗住在运输或保存过程中的适当机械碰撞。Copyright©3M2010.AllRightsReserved.

试验方法：电缆附件扩张在芯绳的情况下在700C老化箱中连续老化168个小时，观察芯绳状态，以考查冷缩芯绳在加速老化下的机械强度。冷缩支撑芯绳老化对比试验3M产品：竞争对手产品：Copyright©3M2010.AllRightsReserved.

为什么3M的冷缩芯绳在具有高抗压强度的同时又易于抽取？3M冷缩芯绳编制采用的是保密的搭扣式+均匀焊点式的生产工艺焊点均匀且连续不间断，在抽取时可以均匀释放支撑芯绳编织技术Copyright©3M2010.AllRightsReserved.冷缩核心技术预扩张技术冷缩芯绳编制较大的扩张率极低的永久变形率在芯绳上在电缆上适应电缆界面范围广且易于安装获得较大的电缆扩张率的前提有效降低局部放电避免内部沿面爬电极好的本体防水密封性能优异的抗压强度易于抽取且均匀释放搭扣式+均匀焊点式工艺获得较长的保存时间保证安装在电缆主绝缘上时足够的压力长久保存不松垮且耐碰撞易于现场安装冷缩核心技术优势总结Copyright©3M2010.AllRightsReserved.二.独特的Hi-K电场控制法

3M冷缩电缆附件对电缆屏蔽断开处电应力使用独特的控制方法：

外半导电断口处是电应力最集中点，最容易发生击穿事故，需要对此处电应力进行控制。(High-K)折射法即：高介电常数折射控制法在电缆外屏蔽处设置高介电常数的材料,利用其与主绝缘的介电常数的差异，使电力线在相邻的界面产生折射现象，由此来降低屏蔽口的电场强度。原始电场分布控制后的电场高介电常数应控管有效缓解电应力集中！Copyright©3M2010.AllRightsReserved.材料名称K空气1电缆绝缘3130C胶带 3高介电常数材料30介电常数(K)是衡量材料储存电荷的能力采用高介电常数制成的高弹性应力控制管也为绝缘体这种材料在长期电场作用和高温下各项参数保持稳定Hi-K材料一体式设计于3M35kV及以下电压等级的电缆终端中高介电常数应控管介电常数(K)

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中间接头内外半导电层均为整体预制式，所以各层之间无任何气隙，不会在接头的各层结构之间有放电现象发生。3冷缩电缆中间接头整体预制式内外屏蔽结构三.可靠的屏蔽层恢复结构中间接头整体结构

电缆

应力控制管

主绝缘

内半导电层

外半导电层以QS2000型接头为例Copyright©3M2010.AllRightsReserved.内屏蔽层结构

3M中间接头部分竞争对手的产品例子1：例子2：

整体模制内屏蔽层结构，无任何分层，电气性能更稳定；无需分开安装，更简便并降低因安装导致故障的可能性。例1：通过在接管外绕包半导电带的方式恢复内屏蔽，容易发生拉芯绳时带出半导电带，形成短路事故；例2：虽然也是整体模制结构，但内屏蔽层(内电极)长度不够，可能不完全罩住金属接管，屏蔽效果差。内电极与接管等长内电极远大于接管长Copyright©3M2010.AllRightsReserved.外屏蔽层结构

3M中间接头部分竞争对手的产品例子1：例子2：

整体模制外屏蔽层结构，无任何分层，电气性能更稳定；无需分开安装，更简便并降低因安装导致故障的可能性。例1：通过一层独立的半导电冷缩管来恢复外屏蔽，容易在绝缘层与外屏蔽之间残留气隙，发生局部放电；例2：通过在接头外表面喷涂半导电漆的方法恢复外半导电层，容易脱落，电阻率不均匀，屏蔽效果较差。

外屏蔽半导电冷缩管Copyright©3M2010.AllRightsReserved.35kV无屏蔽铜罩时的电场分布

35kV电缆主绝缘厚度为10.5mm，所以开剥后导体线芯与主绝缘外表面之间有很高的阶梯；中间接头安装时，由于自身的收缩性，会在线芯及金属接管的部位内陷，接头在电缆主绝缘的开剥端口处形变很大，会造成电场集中，易导致故障。未安装中间接头：安装中间接头后：

右图是模拟电场计算结果，圆圈位置即电缆主绝缘端口位置，此处电场最为集中，达到4.7kV/mmCopyright©3M2010.AllRightsReserved.35kV内屏蔽铜罩

未安装中间接头：安装中间接头后：修正后，模拟计算最高电场仅为3.8kV/mm安装屏蔽铜罩后：3MQSIII型及QS3000型35kV中间接头均采用增加铜屏蔽罩的方式，修正中间接头的内部变形，有效避免接头发生形变而导致电场集中。

每个铜罩与对应截面电缆的主绝缘外径相等，并完整覆盖住接管，有效均匀内部电场。Copyright©3M2010.AllRightsReserved.四.优异的防水性能

电缆附件对防水的要求

为什么电缆附件必须具有优异的防水密封性能？电缆终端，特别是户外电缆终端必须耐受住恶劣的外界环境侵袭。终端一旦进水，除直接影响到终端本身的安全可靠运行以外，水/水气在电缆线芯流动，还可能导致线路中位置较低的中间接头发生故障；很多电缆中间接头都长期浸泡在水中运行，因此，接头的防水性能非常重要。水分和湿气是对电缆附件绝缘危害最大的因素之一，一旦进入其内部，必将导致沿界面的水树枝状爬电。

影响电缆附件防水密封性能的因素有哪些？电缆终端：终端的防水结构、终端本体/三叉手套/冷缩直管的冷缩扩张率、防水带/泥的防水性能；中间接头：防水层的形式、接头本体的冷缩扩张率、防水胶带的性能，其中防水胶带最为防水层的主要结构，其性能尤为重要。Copyright©3M2010.AllRightsReserved.防水胶带保气试验

试验方法：将防水带紧密绕包端部两层的空心管浸入水中，从管子另一侧打入80kg的气压，观察是否有气泡从水中渗出，以测试胶带的防水严密性。

目前绝大多数同类冷缩产品，均采用类似于3M2228#胶带的防水胶带作绕包的方式作为中间头主要防水层。通过比较各自的防水胶带的性能，即能得出各自防水性能的优劣。80kG气压Copyright©3M2010.AllRightsReserved.防水胶带保气试验结果

3M2228#防水胶带部分竞争对手的防水胶带例子1：例子2：例子3：

无任何漏气想象，密封性能良好。例1&例2：大量漏气，防水胶带的密封性能非常差；例3：小量漏气，性能优于例1及例2，但实际工况下，一个小漏水点与多个大漏水点同样会导致进水，因此，其防水性能也未能达到要求。Copyright©3M2010.AllRightsReserved.浸入时间：2001年4月25日取出时间：2002年3月18日长期浸水比较试验

3M冷缩中间接头与同类冷缩厂家长期泡水比较试验2001-2002.成都供电局

试验方法：将正常制作完成的电缆中间接头完整地泡入深170cm的水槽中，浸泡较长时间后将其分别取出剖开检查防水层内部情况，并进行35kV/15min的耐压试验，以检查内部进水情况。

试验结果：3M中间接头：经过一年浸水后，无任何湿气水滴进入防水胶带层内部，通过测试。

竞争对手接头：经过一年浸水后，防水胶带层内部大量进水，未能通过测试。Copyright©3M2010.AllRightsReserved.五.完善的配套组件

冷缩电缆附件中配套组件的优劣对其电气可靠性，运行寿命以及安装的方便性起着不可忽视的作用。3M冷缩电缆附件的配套组件有什么特点？可靠的恒力弹簧接地方式创新的Armorcast装甲带机械保护独特配方的P55绝缘混合剂Copyright©3M2010.AllRightsReserved.恒力弹簧恒力弹簧的应用3M恒力弹簧竞争对手产品德国进口，性能稳定：a.微磁材料，不发热b.圆周接触，持久的径向压力，避免虚焊或绑扎松动c.安装方便，无需工具a.松垮，容易变形b.金属材质不稳定，表面有灰色氧化层c.安装后径向压力不够，接触不稳，接触电阻大d.磁性材料，可能有电磁发热1.用于电缆终端铠装及铜屏蔽接地线的引出:2.用于电缆中间接头铜屏蔽网套两个端部的固定连接:Copyright©3M2010.AllRightsReserved.恒力弹簧与焊锡比较

目前接地线的连接方式主要有两种，一种是以3M为代表的恒力弹簧连接方式，另一种是传统的焊接方式。两者比较如下：3M恒力弹簧焊锡固定安装方便，无需特殊工具及材料需要特殊操作工艺及特殊工具完成圆周型均匀接触，不会产生虚焊现象焊点式接触，容易产生虚焊弹力持久，不会松懈，而且可拆卸焊接工艺不好可能导致脱落，不可方便拆卸微磁材料，不会发热接触电阻不均匀可能导致发热Copyright©3M2010.AllRightsReserved.装甲带3M使用Armorcast装甲带作为中间接头最外层的机械保护

真空包装，起始状态柔软，固化时间适中，易于绕包安装，且无毒无异味

固化后形成铠装保护，防止外力损伤。机械强度不亚于电缆外护套和钢铠的性能

固化后极难分离，不易被锋利物件割破Copyright©3M2010.AllRightsReserved.装甲带性能对比3MArmorcast装甲带与同类仿制品的对比试验

试验方法：将所有厂家的装甲带绕包五层成直径约为8cm的圆柱形，待完全干后对其施加1.2kN的压力，观察其形变情况，以对比其机械性能

试验结果：3MArmocast装甲带在1.2kN的机械压力下无任何变形！

竞争对手产品在1.2kN的机械压力下有不同程度变形Copyright©3M2010.AllRightsReserved.P55绝缘混合剂3M冷缩中间接头在接头与电缆主绝缘界面均使用P55绝缘混合剂作填充。P55永不固化，一直保持膏状，且不被硅橡胶吸收，可有效填补半导电断口的台阶以