Интернет-учебник по расчету кабельной продукции

Приближенный расчет кабелей с нерадиальным электрическим полем

В трехжильных кабелях с неэкранированным изолированными жилами и в кабелях с жилой некруглой формы имеет место нерадиальное электрическое поле, точный расчет которого сложен. В таких конфигурациях тангенциальные составляющие способствуют развитию скользящих разрядов. Допустимое значение должно быть в 8-10 раз меньше . Поэтому в кабелях на U 20 кВ изолированные жилы экранируют, создавая тем самым радиальное электрическое поле.

При U 6 кВ толщина изоляции определяется, в основном, ее механическими характеристиками, и напряжения электрической изоляции в таких кабелях обычно ниже допустимой для данного типа изоляции. В этом случае производится лишь проверка электрической прочности по приближенным формулам.

В трехжильном кабеле с круглыми жилами и поясной изоляцией (рис. 5) в момент, когда трехфазное напряжение между жилами 1 и 2 равно линейному , наибольшая напряженность поля имеет место в точке "а". Когда фазное напряжение на жиле 1 наибольшее, жилы 2 и 3 имеют потенциалы, равные минус 0,5 . В этом случае наибольшая напряженность поля будет в точке "b". Максимальная напряженность электрического поля приближенно рассчитывается по формуле:

где - толщина жильной изоляции, мм;

- радиус жилы, мм;

.

Наибольшая напряженность поля в точке "а" вычисляется как поле для параллельных цилиндров, пренебрегая влиянием оболочки кабеля:

где . Для N = 1,1-2,0 результаты, полученные по (45), превышают результаты по (46) не более чем на 4%.

В трехжильных кабелях с секторными жилами поверочный расчет Е производится для трех характерных точек: а, с, k.

В точке "а" наибольшую напряженность электрического поля Е можно вычислить по формуле для одножильного кабеля, принимая вместо радиуса жилы радиус закругления секторной жилы (радиус по скрутке) и вместо радиуса по жильной изоляции - радиус по поясной изоляции:

где - толщина поясной изоляции.

Напряженность электрического поля у внутреннего ребра жилы вычисляется по формуле (47), в которую вместо радиуса жилы подставляется радиус закругления внутреннего (центрального) ребра сектора ( на рис. 6), а толщина изоляции принимается равной расстоянию от точки k до оси кабеля (на оси кабеля потенциал равен нулю):

Приближенное значение E между внешними ребрами двух жил (точка с) находится при по формуле (47) для двух параллельных цилиндров. При этом вместо подставляем , а вместо R - сумму : . Общий коэффициент запаса выбирается в пределах 3,5 - 4.

Для кабелей с отдельно экранированными секторными жилами Е в точке "а" вычисляется по формуле:

а в точках "с" и "k"

где r - радиус закругления сектора в точке "с" или "k".

У кабелей с жилами эллиптической формы наибольшая напряженность поля соответствует точке "А" и

где - радиус кривизны в точке А равный .

Любая неровная поверхность жилы создает местные изменения Е, в том числе, и в самом ответственном месте изоляции. Для исключения таких искажений применяют полупроводящие экраны.

Если круглая жила не экранирована и скручена из круглых проволок, то местную напряженность электрического поля можно вычислить по формуле:

где , m - число проволок во внешнем повиве жил. Формула (52) справедлива, когда в наружном повиве имеется не менее 12 проволок. Предельное увеличение Е за счет "проволочности" жилы достигает 30%.