- •ОСНОВЫ КАБЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
- •Теорема Остроградского – Гаусса связывает значения вектора электрического смещения в точках некоторой замкнутой
- •Поток через плоскость dydz (заштрихована), проходящую через точку a, есть – Dxdydz
- •Поток через обе грани
- •Вычисляя аналогичным образом потоки через другие две пары граней и складывая их, мы
- •Если в рассматриваемом пространстве имеется распределенный в объеме заряд с объемной плотностью ,
- •Используя выражение D εε0E , получим
- •Если диэлектрическая проницаемость не зависит от координат
- •Нам предстоит решать общую задачу электростатики, т.е. по заданной форме проводников, их расположению
- •В изоляции кабелей нет свободных зарядов, поэтому
- •Распределение напряженности электрического поля по толщине изоляции в кабеле переменного тока
- •Уравнение Лапласа в цилиндрической системе координат:
- •Распределение напряжения по толщине изоляции в кабеле переменного тока
- •Расчет толщины изоляции кабеля переменного тока с круглой жилой и цилиндрическим экраном
- •Заменим отношение радиусов r2/r1
- •Зависимость напряженности электрического поля от соотношения радиусов изоляции r2 и жилы r1
- •Коэффициент использования изоляции
- •Регулирование электрического поля
- •Интегрируя напряженность Е по радиусу r, получим напряжение
- •После сокращения
- •В том случае, если произведение r равно постоянной
- •Двухслойная изоляция
- •Выразим радиус r3, для этого запишем последнюю формулу в следующем виде:
- •Существуют два способа градирования. В первом способе уменьшается напряженность электрического поля без изменения
- •Электрическое поле в кабеле с тремя круглыми жилами
- •В момент времени t2 напряжение на фазе 1 равно фазному (Uф),
- •Электрическое поле в кабеле с секторными жилами
- •Распределение напряженности электрического поля в изоляции кабеля постоянного тока
- •Подставим S в выражение I jS
- •Удельная проводимость изоляции зависит как от температуры, так и от напряженности электрического поля.
- •В изоляции напряженность
- •Если имеется диэлектрик, проводимость которого зависит от температуры и напряженности электрического поля, то
- •Cвяжем проводимость в любой точке изоляции γ с проводимостью γ2 на радиусе r2
- •Определим перепад температур из теплового закона Ома:
- •Тепловое сопротивление Sиз элементарного слоя r
- •Подставим
- •Сделаем некоторые преобразования и получим
- •Возьмем
- •Подставим интеграл обратно
- •Сравнительный анализ двух кабелей
Возьмем
выражение
Вычислим отдельно интеграл
E |
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
drγr |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
rγ 2 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
dr |
r |
r |
|
|
1 |
r |
|||
|
2 |
2 |
|
|
2 rm 1dr |
|||||
|
rγ |
r |
m |
m |
||||||
|
|
|
|
|
γ2r2 |
|
||||
r1 |
|
r1 rγ2 |
2 |
|
|
r1 |
||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
1 |
rm |
|r2, |
|
r2m r1m |
|
γ2r2m |
γ2r2mm |
|||||
|
m r1 |
|
Подставим интеграл обратно
|
U |
|
|
γ |
r mm |
|
|
Umrm 1 |
||||
E |
|
|
|
|
|
2 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
m |
m |
||||
|
r |
|
(r2 |
m |
m |
) |
|
r2 |
||||
|
|
|
|
r1 |
|
|
r1 |
|||||
|
rγ2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончательно
имеем
.
E |
Umrm 1 |
||
r |
m r m |
||
|
|||
|
2 |
1 |
Проанализируем зависимость E = f(r) при различных значениях m
E Umrm 1
r2m r1m
Сравнительный анализ двух кабелей
Слабонагруженн |
|
|
|
||
|
ый |
|
Нагруженный кабель |
||
Тип |
кабель P 0 |
|
|
|
|
изоляции |
|
|
|
|
|
k |
b |
m |
k |
b |
m |
ПБИ |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
3 |
ПЭ |
2,2 |
0 |
0,7 |
2,2 |
3 |
1,5 |
m b k k 1
|
Слабонагру |
|
|
|
||||
|
женный |
|
Нагруженный |
|||||
Тип |
кабель P |
|
кабель |
|
||||
|
0 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
изоляции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
b |
m |
k |
b |
m |
||
ПБИ |
0 |
|
0 |
0 |
3 |
3 |
||
0 |
||||||||
|
|
|
m 1 |
|
|
|||
ПЭ |
2,2 |
Umr |
3 |
1 |
||||
|
2,2 |
|||||||
|
E |
|
0, |
|
|
|||
|
0 |
7 |
|
|
,5 |
|||
|
|
r |
m r m |
|
|
|||
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
Распределение напряженности электрического поля по толщине изоляции в кабеле постоянного тока: 1 – слабонагруженный кабель
спропитанной бумажной изоляцией; 2 – слабонагруженный кабель
сполиэтиленовой изоляцией; 3 – нагруженный кабель с пропитанной бумажной изоляцией; 4 – нагруженный кабель с полиэти леновой изоляцией