Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

Для одножильных кабелей с экранированной цилиндрической жи­ лой напряженность поля в изоляции в точке на расстоянии г от оси равна Er=U/г\п(гг/гу), где U —• напряжение между жилой и свинцо­ вой оболочкой; и г„— внутренний и наружный радиусы изоляции.

По толщине изоляции Е изменяется от своего максимального зна­

£„„„=■ £//[Ла ІП (Гв/Гі)].

Если не изменять наружного радиуса

]Л> + 4 — У ѵ

где Гу— радиус закругления внешнего ребра; при толщине поясной изоляции Дг = Д величина ц = 2Д/г].

Жила кабеля скручивается из большого числа проволок. Если поверхн'ость жилы не экранирована, то напряженность на ее поверх­ ности вследствие искажения поля увеличивается по сравнению со значением Дмакс. Это увеличение напряженности равно

^макс т I ІП (С/^0

п 1п [Гdrу)

где Дмаке и Емакс— максимальная напряженность на поверхности скрученной жилы и на поверхности гладкой жилы; т — число про­ волок в наружном повиве жилы; Гу\ігг— радиусы оболочки и жилы кабеля; параметр

. ^ 1+ от sin (я/от)

441

ная 7 е0; а—удельное объемное содержание пор в бумаге; а = 1— Уо/ук‘, уб— плотность бумаги; ук— плотность клетчатки, равная 1,55 г/см3.

При изменении плотности от 0,7 до 1,3 г/см3 относительная диэлек­ трическая проницаемость пропитанной минеральным маслом бумаги изменяется от 3,5 до 4,6. Обычно бумага с большей плотностью имеет меньшую толщину. Поэтому при градировании изоляции у жилы ка­

Наивыгоднейшим условием градирования является равенство наи­ больших напряженностей во всех слоях. Если изоляция имеет п слоев, то наибольшая напряженность в k-u слое с внутренним радиусом rh и диэлектрической проницаемостью ek определяется выражением

в слоях были одинаковыми, необходимо выполнить условие rkek= const.

д. Тепловой расчет изоляции кабелей

При тепловом расчете определяется предельная сила тока, при которой перегрев изоляции не превышает допустимого значения ДТ’д = Тж. д— Т и. Максимальная допустимая температура жилы Г ж-Д принимается: 80°С для кабелей на напряжение до 3 кв\ 65°С для

442

кабелей 6 /се; 60DC для кабелей от 10 до 35 /се; 70 -4- 75°С для масло­ наполненных кабелей ПО кв и выше. Температура окружающей среды Т 0 при прокладке кабелей в земле принимается равной 15°С.

Основными источниками тепла в кабеле являются следующие потери: в жиле Q1K; в диэлектрике Q;(; в свинцовой оболочке и броне Qc. Последние имеют существенное значение для одножиль­ ных кабелей. Обычно расчет ведется на единицу длины кабеля.

Перепад температуры между токоведущей жилой и окружающей

П

средой АТ = ТЖ— Т 0 равен АТ = ^ C^RTI, где Q,-— тепловой поток,

R T0—тепловое сопротивление окружающей среды; /гд— коэффициент, учитывающий распределение диэлектрических потерь по толщине изоляции жилы.

В кабелях до 35 кв главным источником нагрева является тепло QÄ, выделяющееся в токопроводящих жилах в единицу времени, причем

Однако в первом приближении для кабелей низших классов напря­ жения можно условно диэлектрические потери отнести к поверхности жилы. При tg 6 = const коэффициент &д = 0,5. Тогда суммарное ко­ личество тепла от потерь в жиле и в диэлектрике равно

Фж+ ^д*2д= 0>24/2До [I + а (7\к— ^2о)] 0,24-0,5Д7фСоСудtg б.

443

Величина тепловых сопротивлений цилиндрических слоев изоля­ ции на единицу длины определяется по формуле (15.52). Эквива­ лентное тепловое сопротивление окружающей среды при прокладкекабеля в земле

где к3— коэффициент теплопроводности земли, величина которогозависит от вида почвы; h — расстояние от поверхности земли до центра кабеля; гп— наружный радиус кабеля.

При прокладке кабеля в воздухе эквивалентное тепловое сопро­ тивление окружающей среды равно

RTa= 1 / ( 2 л г А ) ,

где kB—-коэффициент теплоотдачи с поверхности кабеля в окружаю­ щее пространство.

При прокладке кабелей в земле в зависимости от защитных покры­ тий изменяется и тепловое сопротивление окружающей среды. Эго изменение может быть учтено соответствующими поправочными ко­ эффициентами для допустимого тока нагрузки. Например, при про­ кладке кабеля в канале из кирпичей с заполнением песком поправоч­ ный коэффициент равен 0,9. Если в земле прокладывается рядом не­ сколько кабелей, то их взаимное тепловое влияние учитывается Также с помощью поправочного коэффициента, величина которого при рас­ стоянии между кабелями 100 мм при изменении числа кабелей от двух до восьми уменьшается от 0,9 до 0,72.

Для кабелей высших классов напряжения необходимо оценить возможность развития теплового пробоя. При этом должны быть более точно учтены распределение диэлектрических потерь по толщине ди­ электрика и зависимость tg 6 изоляции от температуры, которая в свою очередь меняется по толщине диэлектрика.

Расчет ведется по методике, изложенной применительно к тепло­ вому расчету проходных изоляторов (см. § 15.4). Исходными данными при расчете являются ток в жиле, температура окружающей среды .и зависимость tg б изоляции от температуры.

Толщина изоляции условно разбивается на п слоев таким образом, чтобы емкости слоев были одинаковыми, т. е. чтобы гк+1/гк—const. В дальнейшем ход расчета ничем не отличается от описанного для про­ ходных изоляторов. Для ряда принятых значений температуры жилы находятся соответствующие тепловые потоки QH, подходящие в еди­ ницу времени изнутри к свинцовой оболочке кабеля, и соответствую­ щие температуры свинцовой оболочки Тпб.

отводимого в единицу времени от наружной поверхности свинцовой оболочки в окружающую среду, от температуры свинцовой оболочки <2отп = (Го6— Tn)/(RTnJrRT0)- Пересечение кривых тепловыделения и теплоотдачи показывает на наличие точки устойчивого равновесия (нижняя точка пересечения).

444

§ 15.7. ИЗОЛЯЦИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СИЛОВЫХ КОНДЕНСАТОРОВ

а. Общие сведения

Высоковольтные силовые конденсаторы по условиям работы могут быть разбиты на следующие группы:

1) конденсаторы, работающие при напряжении промышленной ча­ стоты (конденсаторы для улучшения коэффициента мощности, конден­ саторы продольной компенсации дальних электропередач; конденса­ торы связи и др.);

2)конденсаторы, работающие при повышенной частоте (до десяти килогерц);

3)конденсаторы, работающие при постоянном и пульсирующем напряжениях;

4)импульсные конденсаторы.

б.Конденсаторы, работающие при напряжении промышленной

частоты

Силовые конденсаторы (рис. 15.38, а) состоят из секций, которые соединяются по параллельно-последовательной схеме (рис. 15.38, б) в зависимости от номинального напряжения конденсатора.

Рис. 15.38. Устройство силового конденсатора на 6,3 кв:

а — внешний вид конденсатора; б — электрическая схема соединения; в — эскиз пакета секцн й;

/ — корпус; 2 — выводы; 3 — корпусная изоляция; 4 — секция; 5 — перемычки; 6 — изоляционная прокладка между группами; 7 — место для пайки отводов

В некоторых конденсаторах с параллельным соединением секций,, которые подключены через индивидуальные предохранители, сохра­ няется работоспособность после пробоя нескольких секций и перего­ рания соответствующих предохранителей.

445'