13. 2 终端理论
13. 2. 1 电场介绍
表示电缆、 接头盒终端的电场图有两种。 图 13- 1 所示是单根屏蔽电缆的电力线， 电力线从导体中心向接地屏蔽方向辐
射。 接近导体处线间距离更小， 证明了接近导体处电应力更大这一事实。 电力线在距离屏蔽较近的位置变得稀疏， 表示那附近的电应力要低一些。
图 13- 2 所示是等位线 （ 也称等势线）， 这些线是从另一个角度来看前面的电力线。 导线的等势线以同心圆的形式表
示， 最里面一层是 100% 的外加电压。
75% 的电压圆环在离导体很近的位置，
50% 和 25% 的圆环每一个比上一个圆环离
图 13- 1 电缆中的电力线
导体更远。 这表明距离导体给定距离处的电压要比与屏蔽同距离处的电压高。
13. 2. 2 终端的用途
为了使电缆能充分地提供电气性能、 机械性能和环境性能， 要给电缆安装终
剥除屏蔽后， 无论是中压电缆还是高压电缆， 电缆的终端都要加装终端来抵消电缆几何尺寸的变化引起的电应力加大。 最初， 导体的电应力被描述成与导体屏蔽和绝缘屏蔽距离相等的等长直线。 只要电缆保持物理尺寸不变， 电应力就仍会是常数。 当电缆被切断， 屏蔽突然没有了， 电缆与空气间的绝缘没有了。 在导体和绝缘屏蔽的末端就会发生电应力集中的现象。
为了减小电缆末端的电应力， 绝缘屏蔽要被剥除足够长的距离以便于在导体和屏蔽之间提供合适的泄漏距离。 这个距离取决于包括预期的环境参数影响的电压值。 剥除屏蔽会造成电缆同轴电极被破坏。 除非逐级剥除屏蔽， 否则在大多数情况下， 产生的电应力大到足以造成屏蔽边缘材料的老化。
图 13- 2 电缆中的等势线
。
经过这道工序， 通过一段距离的传导， 导体上的应力逐渐减小。 不过因为屏蔽末端电应力线集中， 造成绝缘屏蔽的电应力仍然很大。 等势线在屏蔽边缘距离很近。 如果电应力不减小， 很可能发生局部放电甚至电晕。 在大部分中压应用中要求有明显的缓解
13. 2. 3 简单消除应力的终端
想要电缆终端在长期寿命中保证品质， 消除电缆绝缘屏蔽边缘的电应力是很有必要的。 通用的消除应力的装置是应力锥。
应力锥增加了导体到屏蔽间的距离， 使电力线展开并在高压区域增加了额外的绝缘。 地平面与导体之间的距离逐渐增大， 电场区域也随之增大， 因此减小单位长度的电应力。 应力锥是电缆绝缘的扩展。 另一种解释方法是如图 13- 3 所示， 屏蔽边缘的等势线不再集中， 距离越来越远。 绕包带型的终端是通过将绝缘带绕成锥形， 并与绝缘屏蔽层通过导电层保持电气连接来获得上面提到的增大的距离。 如果应力锥是在生产厂家预制的， 也可以获得相同的结果 （ 见图 13- 4）。
决定终端长度时环境有很大影响。 图 13- 5 所示为简单应力锥终端的泄漏距离
或爬电距离。 穿过终端的总长度决定了泄漏距离。 有伞裙的终端的爬电距离包括从地面到通电处的所有表面， 图 13- 5 所示为终端的爬电长度。
图 13- 4 应力锥
在个别区域要以经验对这个长度做有效判断。 当对经过绝缘的泄漏距离有额外要求时， 可以在导体和绝缘屏蔽上安装伞裙。 伞裙的安装方式可以如图 13- 6 所示，也可安装在设备运行的其他位置。
13. 2. 4 电压梯度终端
电应力的减轻可以采用不同的形式。 如图 13- 7 所示， 高介电常数材料可以用于电缆末端。 这种材料可以理解为与电缆绝缘屏蔽保持电气连接的长电阻， 通过这种越过电缆屏蔽系统的管状长电阻使电应力沿管轴向分布。 利用可控的材料电阻[4] 或电容来达到电应力减轻。 还有一种方法可供采用， 但是基本理念是利用材料， 也就是说用一种高电阻或者特殊介电常数的材料来达到使电力线远离电缆屏蔽边缘的作用。
高压和特高压 （138 ～ 765kV） 终端中常用的应力控制方式是串联电容。 这种特殊形状的环形电容用来减小电应力。 如图 13- 8 所示， 这些电容以串联方式相互连接， 与前面提到的高介电常数材料的电压分配方式类似。 应力锥也可能在电容下以串联形式构成。
图 13- 5 爬 电 / 泄 漏 距 离 图 13- 6 有 伞 裙 的 冷 缩 终 端
图 13- 7 采用高介电常数材料的应力锥
图 13- 8 电容梯度终端