Пример расчета изоляции силового кабеля в трубе с маслом под давлением

Рассчитать изоляцию кабеля в стальной трубе с маслом под избыточным давлением 15 ат.и напряжением U=220 кВ. Радиус жилы r₀= 12,2 мм.

Выбираем бумагу толщиной 0.075 (γ=1,1-1,2); 0,125 и 0,175 мм(γ=0,85-0,9).. Данные о свойствах выбранной бумаги введены в табл. 5.8.

Таблица 7.2 – Данные для расчета

№ слоя	Толщина бумаги	Плотность бумаги г/см3	ε	кВ/мм	кВ/мм			k=ε1/ε2
/1	0,075	1,1–1,2	4,3
	0,125	0,85–0,90	3,5			1,061	1,11	1,23
	0,175	0,85–0,90	3,5				1,162	1,23

По формуле (7.41) находится соотношение радиусов При промышленной частоте

При импульсном напряжении

Величину расчетного напряжения кВнаходим по соотношению (7.46), принимая общий коэффициент запаса равным 4 [в общем случае этот коэффициент должен выбираться, исходя из конкретных условий работы линии,

Величину U₂ можно определить из (7.47), приняв k_имп=1,20 и выбрав по табл. 7.1 значение U_исп = 900 кВ U₂=900∙1.2=1080 кВ.

Из двух вычисленных значений N выбирается большее (N₂=2,18). Таким образом, толщину изоляции кабеля будет в данном Случае определять импульсное напряжение.

При низком и среднем давлениях толщину изоляции, как правило, определяет напряжение промышленной частоты.

Находим радиус R₂=N₂r₀=26.6мм Толщнна изоляции Δ_из =R₂-r₀=16.6мм.

Радиус r₁ начиная с которого необходимо производить наложение бумаги с меньшей диэлектрической проницаемостью (0,125 мм), определяется по формуле (7.41): r₁=kf₁r₀=16.6 мм.

Толщина слоя уплотненной бумаги (0,075 мм)составит Δ_из =r₁-r₀=4.4 мм.Радиус перехода от бумаги толщиной 0.125 ммк бумаге толщиной 0,175 ммнаходим по аналогичной формуле, но подсчитывая величину f₂для третьего слоя

Далее необходимо проверить величину напряженности поля во втором (при r=r₁) и третьем (при r=r₂)слоях при расчетном напряжении U₁=508 кВ. Формулы (5.42) выведены из условия наличия слоев заданной напряженности на границе. Поэтому при напряжении U₂ = 1080 кВнапряженность электрического поля составит: при r= r₀ кВ/мм; при r= r₁ кВ/мми при r= r₂ кВ/мм.

Очевидно, что при напряжении U₁ — 508 кВнапряженность уменьшится в 2,12 раз. Тогда для U₁напряженность поля составит: при при r= r₀ кВ/мм; при r= r₁ кВ/мми при r= r₂ кВ/мм

Таким образом, напряженность поля при расчетном напряжении промышленной частоты не превышает пробивной напряженности (табл. 7.2) для всех слоев.

При расчете последующих вариантов можно уменьшить толщину бумаги, чтобы повысить импульсную прочность изоляции.