التحكم في المجال الكهربائي والإجهاد في ملحقات الكابلات القابلة للانكماش البارد

تشير ملحقات الكابلات القابلة للانكماش الباردة للتحكم في الإجهاد الكهربائي إلى التحكم في توزيع المجال الكهربائي وقوة المجال الكهربائي.
يتضمن ذلك استخدام تدابير مناسبة لضمان أن يكون توزيع المجال الكهربائي وخطوط المجال الكهربائي وخطوط تساوي الجهد في الحالة المثلى، مما يحسن الموثوقية الإجمالية وعمر الخدمة. نظرًا لتشوه المجال الكهربائي عند انقطاع درع الكابل وانقطاع العزل الطرفي، يوجد مجال كهربائي غير متساوٍ وغير منتظم في كل من التوزيعات المحورية والشعاعية في نفس الوقت، حيث يتوزع 50٪ إلى 60٪ عند انقطاع الدرع الشعاعي. للقضاء على تأثير المجال الكهربائي غير المتساوي، من الضروري التحكم في الإجهاد الكهربائي. بدون التحكم في الإجهاد الكهربائي، يعتمد عمر الطرف على الإجهاد الكهربائي عند نهاية طبقة التدريع ومقاومة التفريغ للعازل الرئيسي، وعادةً لا يتجاوز عمره سنة واحدة. لتحسين توزيع الإجهاد الكهربائي عند الطرف المقطوع لطبقة تدريع عزل الكابل، تُستخدم الطرق التالية بشكل عام: (1) طريقة الشكل الهندسي - باستخدام مخروط إجهاد لتخفيف تركيز إجهاد المجال الكهربائي (أي زيادة نصف قطر الانحناء)؛ (2) طريقة التحكم الشامل - باستخدام مخروط سعوي لتخفيف تركيز إجهاد المجال الكهربائي؛ (3) طريقة التحكم في المعلمات - ① استخدام مواد ذات ثابت عازل عالي ومواد مقاومة لتخفيف تركيز إجهاد المجال الكهربائي؛ ② استخدام مواد مقاومة غير خطية لتخفيف تركيز إجهاد المجال الكهربائي. يستخدم التحكم في إجهاد ملحقات الكابلات القابلة للانكماش الباردة عادةً طرقًا بارامترية أو هندسية، ولكن الطريقة البارامترية تتطلب إضافة كمية كبيرة من مادة ذات ثابت عازل عالي إلى مطاط السيليكون، مما يقلل من القوة الميكانيكية ويجعلها عرضة للتشقق أو الانفصال أثناء التمدد، مما يؤدي إلى جودة غير مستقرة. حاليًا، تُستخدم طريقة الشكل الهندسي بشكل أكثر شيوعًا.
تختلف آلية التوصيل لمطاط السيليكون شبه الموصل السائل عن آلية الموصلات والعوازل. يتم إنتاجها عن طريق قفز الإلكترونات من تكتل أسود الكربون إلى آخر عبر البوليمر. يشمل الهيكل العام للكابلات المتشابكة درع موصل (طبقة شبه موصلة داخلية) ودرع عازل (طبقة شبه موصلة خارجية). لذلك، تتطلب ملحقات الكابلات القابلة للانكماش الباردة مطاط سيليكون شبه موصل. بناءً على الأساس النظري لحدود المقاومة النوعية للدرع شبه الموصل، فإن الجهد الموزع عبر طبقة الدرع شبه الموصلة هو جزء من ألف من جهد طبقة العزل، وهو آمن تمامًا ولن يسبب انهيار العزل. لذلك، ولضمان التشغيل الآمن للكابل، يُشترط عادةً أن تكون مقاومة الطبقة شبه الموصلة ρ ≤ 10 أوم⋅سم [7]. مع ذلك، تخضع طبقة الحماية شبه الموصلة في ملحقات الكابلات القابلة للانكماش البارد لانكماش محدود بنسبة 20%–30% بعد تمددها على جسم الكابل. وبسبب هذا التمدد (الاستطالة) بنسبة 20%–30%، تزداد المسافة بين جزيئات الكربون في طبقة الحماية شبه الموصلة، مما يؤدي حتمًا إلى زيادة في المقاومة الحجمية لهذه الطبقة. لذلك، يجب اختيار مقاومة حجمية ρv ≤ 10 أوم⋅سم لتلبية متطلبات المعايير.