Вся РоссияКомпании
здесь будут опции для поиска

Электрическое поле кабеля с неоднородной изоляцией


Практически изоляция кабелей и проводов неоднородна. Пропитанная бумажная изоляция состоит из слоев бумаги и пропиточного состава, в которой могут быть газовые включения, а также включения, загрязняющие основную изоляцию. Во время эксплуатации кабеля происходит старение его изоляции, снижающее величину электрической прочности и увеличивающее диэлектрические потери и проводимость. Поэтому представляет интерес подсчет величины напряженности электрического поля в газовых включениях как в наиболее слабом участке изоляции. Электрическая прочность газа зависит от природы его и согласно закону Пашена является функцией давления р и толщины слоя Δ:

На рис. 1-15 приведена зависимость пробивного напряжения слоя газа от произведения рΔ. Кривая этой зависимости имеет минимум пробивного напряжения, равный 327 в, при рΔ = 911 н/м 2 o мм (6,85 мм рт. ст. o мм). Для меньших величин рΔ пробивное напряжение резко повышается, потому что плотность газа уменьшается и столкновения ионизированных молекул становятся менее вероятными. Для величин рΔ > 911 н/м г o мм пробивное напряжение возрастает примерно по линейному закону, который нарушается лишь при давлениях свыше 196,2 н/см 2 (20 кгс/см 2 ).

В промежутках между слоями пропитанной бумаги возможны газовые включения. Отношение напряженности в слое масла к напряженности в однородной изоляции, а отношение напряженности в газовых включениях к напряженности в однородной изоляции

где п - число бумажных лент между зазорами; при перекрытии, равном 50%, п= 1, а при перекрытии 33% n = 2.

Если все промежутки между слоями бумаги заполнены маслом, что соответствует маслонаполненному кабелю, то газовые включения в пропитанной бумажной изоляции почти отсутствуют (Δ г ≈ 0). Отношение напряженности в слое масла к напряженности в однородной изоляции

Для газонаполненного кабеля, в котором промежутки из пропитанных бумажных лент заполнены газом (Δ m ≈ 0).

Диэлектрическая проницаемость масла равна 2,2, а пропитанной бумаги 3,5-4,3 в зависимости от плотности бумаги. При переменном токе, когда выполняется соотношение ε о ερ V >>1/2f , в пленках газа и масла напряженность больше, чем в бумажных слоях изоляции, а электрическая прочность слоя масла меньше, чем пропитанной бумаги. Если в промежутках пропитанной бумаги будут находиться включения газа, проводимость которого мала, то все напряжение окажется отнесенным к газовому слою.

Полиэтиленовая изоляция может также содержать газовые включения и загрязнения из окружающей среды. Резиновая изоляция состоит из смеси каучука с наполнителями, смягчителями и другими материалами. Такая изоляция наиболее неоднородна из всех применяемых в кабельной технике.

В пластмассовой и резиновой изоляции неоднородность может выразиться в виде отдельных включений произвольной формы, тонкой пленки или тонкой нити в изоляции вдоль провода. Расчет напряженности электрического поля б таких включениях представляет значительные трудности. Если включение имеет форму эллипсоида вращения с направлением оси вдоль кабеля, то напряженность поля внутри включения при переменном токе может быть приблизительно подсчитана по формуле

где Е - напряженность однородного поля; ε 1 и ε 2 - диэлектрические проницаемости включения и основного материала; М - коэффициент формы, равный примерно 1 при включении в виде пленки. Так как напряженность поля около токопроводящей жилы максимальна, то наличие включений наиболее опасно около жилы.


к содержанию