5.3. Соединительные муфты кабелей переменного напряжения
Э
лектрический
расчет изоляции соединительной муфты
сводится к определению размеров
усиливающей изоляции.
Рис. 5.2. Подмотка в соединительной муфте:
RИ – радиус по изоляции кабеля; RП – радиус подмотки
Необходимо определить:
1) геометрию выравнивающего конуса ab;
2) геометрию внутреннего выравнивающего конуса cd.
При определении геометрии выравнивающего конуса ab нам необходимо определить:
1) длину выравнивающего конуса;
2) форму выравнивающего конуса;
3) радиус по усиленной изоляции.
Радиус усиливающей подмотки
Определяется из условия, что максимальная радиальная напряженность Ер max в изоляции муфты не должно превышать допустимого значения.
Для
однородной изоляции
:
;
;
.
На практике изоляция выполняется градированная.
Для
двухслойной изоляции
:
;
.
Определение длины и формы выравнивающего конуса аb
Рис. 5.3.
Допустим, что диэлектрическая проницаемость одинакова.
Определим потенциал точки 1 и точки 2.
Разность потенциалов между токопроводящей жилой и точкой 1 определяется формулой:
;
.
Аналогично для точки 2:
.
Тогда:
;
.
Таким образом, потенциалы двух точек, лежащих на одинаковом расстоянии от жилы, но в разных сечениях не равны друг другу. Из этого следует, что в направлении оси кабеля появляется тангенциальная составляющая напряженности электрического поля. Эта напряженность будет максимальной у заземленного экрана, а на токопроводящей жиле она равна нулю.
Рис. 5.4.
Расчет геометрии выравнивающего конуса ведут исходя из условия, что тангенциальная напряженность на его поверхности постоянна и не превышает допустимого предела.
Для любой точки Рх (рис. 5.4), находящейся на выравнивающем конусе, мы можем записать:
;
где Epx–радиальная напряженность в точке Px.
Рассмотрим случай однородной изоляции, когда :
.
Подставим
в формулу
;
;
.
Введём
новую переменную
,
тогда:
;
;
;
;
.
Константу интегрирования С найдем из условий: x=0, y=0:
;
;
;
;
;
.
Пользуясь полученным выражением, мы можем найти профиль выравнивающего конуса.
На практике для расчета геометрии выравнивающего конуса берут не менее пяти значений rx. Из этого же выражения мы можем получить длину выравнивающего конуса при rx=Rп:
;
(1)
Rп – радиус подмотки.
Для случая неоднородной двухслойной изоляции ( ):
Рис. 5.5.
;
(2)
Для случая
неоднородной трехслойной изоляции (
):
Рис. 5.6.
В этом случае расчет изоляции проводят двумя шагами:
1) вычисляют длину и форму выравнивающего конуса 12 (рис. 5.6) по формуле (2) для двухслойной изоляции;
2) вычисляют длину и форму выравнивающего конуса 23 (рис. 5.6) по формуле:
;
(3)
.
Определение геометрии внутреннего выравнивающего конуса cd
Рис. 5.7.
Геометрию находим из условия постоянства тангенциальной составляющей напряжённости электрического поля.
;
Для случая однородной изоляции ( ):
;
;
Тогда:
;
;
;
При x=0, y=0:
.
Тогда:
;
.
(4)
Используя формулу (4), можно вычислить профиль, а так же длину выравнивающего конуса:
.
Для случая неоднородной двухслойной изоляции ( ):
Рис. 5.8.
Расчет проводится для двух зон (рис. 5.8):
1) зона от d до d':
;
где .
2) зона от d' до c:
;
где
.
Рис. 5.9.
При размещении выравнивающего конуса cd относительно ab (рис. 5.9) пользуются следующими правилами:
1) точки b и c не должны лежать в одной плоскости;
2) точка c должна располагаться под цилиндрической частью усиливающей подмотки.