Особенности расчета изоляции кабелей различных конструкций

При расчете изоляции кабелей высокого напряжения градирование изоляции по диэлектрической проницаемости обычно производится в два слоя. В каждом слое напряженность поля убывает с увеличением радиуса, поэтому толщина бумажных лент постепенно увеличивается ступенями так, чтобы запас прочности по всей толщине изоляции оставался примерно одинаковым. Такая конструкция позволяет уменьшить число бумажных лент в изоляции, что облегчает наложение изоляции и позволяет повысить качество обмотки.

Толщина изоляции рассчитывается, исходя из соотношения (5.42), по двум расчетным напряжениям: промышленной частоты U₁и импульсному U₂. При этом выбирается большая толщина изоляции (например, по U₂)и по формуле (5.42) производится расчет радиусов, при которых следует изменять диэлектрическую проницаемость и толщину бумажных лент. После этого необ­ходимо произвести проверку: не превышает ли напряженность поля допустимую величину, рассчитанную по другому напряжению U₁во всех слоях изоляции. Если напряженность превышает допустимое значение, то необходимо изменить толщину бумажных лепт в соответствующем слое.

Обычно производятся последовательные расчеты нескольких вариантов, а затем выбирается наиболее выгодный.

Расчет газонаполненных кабелей высокого давления производится таким же образом, как и маслонаполненных.

Рабочая напряженность кабелей с вязкой пропиткой выбирается, исходя из пробивной напряженности при длительном приложении напряжения E_∞, равной 12 кВ/мм. Учитывая, что общий коэффициент запаса выбирается в пределах 3,5–4, рабочая напряженность выбирается в пределах 2,6—2,8 кВ/ммв кабелях ОСБ-20 и около 3,2—3,3 кВ/ммв кабелях ОСБ-35.

Импульсная пробивная напряженность изоляции с вязкой пропиткой многократно превышает величину E_∞, поэтому такие кабели имеют большой запас по импульсной прочности и для них не требуется производить соответствующие расчеты. Для кабелей с нерадиальным полем с секторными жилами напряжением 6 и 10 кВ рабочая напряженность выбирается несколько меньшей» чем для кабелей с радиальным полем. При этом необходимо проверить величину максимальной напряженности поля около ребер секторной жилы.

Пробивная напряженность около жилы в кабелях с пластмассовой изоляцией заметно зависит от радиуса жилы. Поэтому в отличие от кабелей с бумажной пропитанной изоляцией электрический расчет кабелей с пластмассовой изоляцией производится не по максимальной, а по средней напряженности поля. В выпускаемых в настоящее время кабелях рабочая напряженность поля имеет величину, приведенную в табл. 7.3.

Таблица 7.3 – Напряженность в пластмассовой изоляции кабелей.

Из табл. 7.3 следует, что пластмассовая изоляция кабелей низкого напряжения имеет весьма большой запас электрической прочности и рассчитывается с учетом запаса механической прочности.

Изоляция кабелей повышенного напряжения обычно экранируется как со стороны жилы, так и со стороны оболочки с целью выравнивания поля и уменьшения влияния металлов на старение изоляции. От степени надежности экранирования и плотности прилегания экранов к изоляции (исключение воздушного зазора между экраном и изоляцией) зависит напряжение начала ионизации в кабеле и в конечном счете допустимая рабочая напряженность в изоляции.

В кабелях с бумажной изоляцией наилучший эффект дают экраны, в которых последняя прилегающая к изоляции лента в экране из полупроводящих бумаг берется той же толщины, что и первая изоляционная лента, и состоит из двух слоев: полупроводящего, примыкающего к экрану, и изоляционного, прилегающего к изоляции.

В кабелях с пластмассовой изоляцией жила опрессовывается тонким слоем полупроводящего полиэтилена, на который накладывается основная изоляция, которая сверху экранируется коллоидальным графитом или полупроводящим полиэтиленом.