Вся РоссияКомпании
здесь будут опции для поиска

Электрическое поле в кабеле при напряжении


При ненагруженном кабеле электрическое поле при напряжении постоянного тока аналогично полю в кабеле при переменном токе.

В нагруженном кабеле происходит нагревание токопроводящей жилы и выделяющееся при этом тепло передается изоляции. С увеличением температуры проводимость изоляции начинает возрастать по экспоненциальному закону

где g R - проводимость изоляции у оболочки; α -постоянная; k -постоянная, равная для полиэтилена 2,1-2,4; для пропитанной бумажной изоляции она близка к нулю; t - разность температур изоляции у жилы и у оболочки; E R - напряженность электрического поля в изоляции у оболочки.

Из уравнения

можно получить соотношение

Подставив (1-87) в (1-85) и принимая , получим:

где ;

Подставив (1-88) в (1-86) и проинтегрировав, получим:

При b = 1, E = E ср = U/(R-r o ), т.е. напряженность электрического поля равна среднему его значению и не зависит радиуса кабеля. Удельная электропроводность изоляции изменяется обратно пропорционально радиусу, а произведение Gr остается достоянным.

При m<1 наибольшая напряженность электрического поля у токопроводящей жилы, а при т>1 электропроводность изоляции значительно возрастает у жилы и наибольшее значение напряженности у оболочки кабеля. На рис. 1-10 приведена зависимость напряженности электрического поля от значений т. С увеличением коэффициента т распределение напряженности электрического поля становится более равномерным. При отсутствии токовых нагрузок расчет производится по формулам, справедливым для кабелей переменного тока.

Анализ экспериментальных данных электрического поля при постоянном токе показывает, что распределение напряженности в изоляции кабелей обусловлено не только проводимостью слоев изоляции, но также распределенными в изоляции объемными зарядами, образующимися в "ей вследствие движения ионов под действием напряжения постоянного тока. Характер распределения плотности объемных зарядов в изоляции различных типов кабелей с пропитанной бумажной изоляцией одинаков. Наибольшая плотность объемных зарядов у токопроводящей жилы и оболочки кабеля. При отрицательной полярности на токопроводящей жиле у ее поверхности концентрируются объемные заряды положительной полярности, а у оболочки - отрицательной, при положительной полярности - наоборот. Приблизительно в средине изоляции плотность объемных зарядов равна нулю.

Распределение плотности объемных зарядов по толщине пропитанной бумажной изоляции- с достаточным приближением может быть выражено уравнением

где А - модуль среднего значения плотности объемных зарядов у жилы и оболочки при положительной и отрицательной полярностях на жиле. Величина А является функцией приложенного напряжения (средней напряженности) и зависит от природы и свойств изоляции и температуры (определяете" экспериментально). При нагреве изоляции кабелей свыше 50° С плотность объемных зарядов значительно уменьшается. Причиной этого могут служить уменьшение сопротивления движению ионов и их рекомбинация вследствие уменьшения вязкости пропиточного состава.

Распределение напряжения между слоями пропитанной бумаги и пропиточным составом при постоянном токе происходит не по емкостям (что имеет место при переменном напряжении), а по сопротивлениям. Поэтому при постоянном токе наиболее напряженной частью изоляции является пропитанная бумага (а не пленка масла, как при переменном токе), так как проводимость пропитанной бумаги в несколько раз меньше проводимости пропитывающего состава. Таким образом, при постоянном токе на наиболее прочную часть изоляции - пропитанную бумагу приходятся и большие напряженности, в результате чего электрическая прочность изоляции при постоянном токе выше, чем при переменном.


к содержанию