電力電纜絕緣層中的電場(chǎng)分布
1.單芯電纜絕緣層中電場(chǎng)的分布
任何導體在電壓的作用下,均會(huì )在其周?chē)a(chǎn)生一定的電場(chǎng),其強度與電壓的高低、電極的形式和電極間的介質(zhì)等因素有關(guān)。在大多數情況下,電纜線(xiàn)芯和絕緣層表面具有均勻電場(chǎng)分布的屏蔽層,電纜的長(cháng)度一般比它的直徑大得多,邊緣效應不予考慮。因此,單芯或分相屏蔽型圓形線(xiàn)芯電纜的電場(chǎng)均可看作同心圓柱體場(chǎng)。垂直于軸向的每個(gè)截面的電場(chǎng)分布均是一樣的,由于截面為軸對稱(chēng)的緣故,這個(gè)平面電場(chǎng)分布僅與半徑有關(guān),經(jīng)過(guò)數學(xué)推導,計算單芯電纜絕緣層內在距線(xiàn)芯中心點(diǎn)為r處的電場(chǎng)強度的公式為∶
式中E——電場(chǎng)強度;
R——絕緣層的外徑,亦即絕緣屏蔽層的內徑;
Kc——導體屏蔽層的外徑;
U——電壓。
2.多芯電纜絕緣層中電場(chǎng)的分布
多芯電纜絕緣層中電場(chǎng)的分布比較復雜,一般用模擬實(shí)驗方法來(lái)確定,在此基礎上再近似求最大電場(chǎng)強度。三芯電纜絕緣層中的電場(chǎng)可視為一平面場(chǎng),外施三相平衡交流電壓時(shí),此電場(chǎng)為一隨時(shí)間變化的旋轉電場(chǎng)。由于三芯電纜電場(chǎng)的互相堆積作用,使電場(chǎng)的分布很不規則。當導體為圓形時(shí),統包型電纜的最大電場(chǎng)強度在線(xiàn)芯中心連接線(xiàn)與線(xiàn)芯表面交點(diǎn)上。
3.集膚效應和鄰近效應
導線(xiàn)中流過(guò)交流電時(shí),電流在導體截面上分布是不均勻的,越接近表面電流密度越大。這種電流比較集中地分布在導體表面的現象稱(chēng)為集膚效應。集膚效應增加了導體的電阻,減小了內電感。
由于導體之間電磁場(chǎng)的相互作用影響了導體中傳導電流分布的現象稱(chēng)為鄰近效應。當導體截面較大、相距很近或頻率很高時(shí),需考慮鄰近效應。
對于電纜線(xiàn)路來(lái)說(shuō),集膚效應和鄰近效應的存在將使電纜線(xiàn)芯的交流電阻(也叫有效電阻)增大,從而使電纜的允許載流量減小。集膚效應系數的大小主要與線(xiàn)芯的結構有關(guān),為了降低集膚效應,大截面電纜可采用分裂導體結構線(xiàn)芯。鄰近效應系數的大小主要與線(xiàn)芯的直徑和間距有關(guān),為了降低鄰近效應,可增加電纜間的距離,但必須結合電纜路徑綜合考慮。