Регулирование электрических полей во внутренней изоляции
Электрические
поля между электродами внутренней
изоляции стараются сделать более
однородными для увеличения
.
Однако традиционный метод скругления
острых краев электродов не всегда
подходит или не дает желаемых результатов.
В этих случаях применяют 3 следующих
способов регулирования.
Полупроводящие покрытия
Этот способ в основном применяется в эл. машинах. Элемент такой изоляции в пазе статора электрической машины показан на рис. 2.2, а.
Рис. 2.2. Регулирования электрического поля с помощью полупроводящего покрытия
Между шихтованным магнитопроводом и твердой изоляцией обмотки машины прокладывается тонкий слой полупроводящего покрытия, обладающего большим объемным сопротивлением. В качестве полупроводящего покрытия применяют железисто-азбестовую ленту или серебросодержащую стеклоленту, либо наносят несколько слоев маслоглифталевого лака. Покрытие как бы выносит часть потенциала острого электрода на некоторое расстояние от него. В результате максимальная напряженность поля в точки А значительно снижается. Распределение напряженности поля без покрытия (кривая 1) и с покрытием (кривая 2) показано на рис. 2.2, б.
В
реальной изоляции применяют многослоевое
полупроводящее покрытие с разной длиной
l
отдельных
слоев (длина А-В) с различными удельными
объемными сопротивлениями
.
Для выравнивания максимумов отдельных
зубцов в кривой 2
для всех слоев должно выполняться
условие:
.
Конденсаторная разделка края электрода
Конденсаторную разделку применяют в кабельных муфтах и проходных изоляторах. Элемент такой конструкции показан на рис. 2.3, а на примере разделки концевой кабельной муфты.
Рис. 2.3. Регулирования электрического поля с помощью дополнительных электродов
Между острым электродом и жилой кабеля прокладывают дополнительные электроды в виде медной фольги, уложенной между слоями бумажно-масляной изоляции. Дополнительные электроды образуют отдельные конденсаторы, по которым протекает переменный ток. Напряженность поля в толще диэлектрика распределяется обратно пропорционально емкостям последовательно включенных конденсаторов. Для равномерного распределения напряженностей (кривая 2 на рис. 2.3, б) должно выполняться условие:
,
где
– длина дополнительного электрода;
– радиус прокладки дополнительного
электрода.
Градирование изоляции
Этот способ применяется в одножильных кабелях высокого напряжения. Между жилой и оболочкой кабеля размещают трехслойную изоляцию с различной диэлектрической проницаемостью каждого слоя (рис. 2.4, а).
Рис. 2.4. Регулирования электрического поля методом градирования изоляции
Для равномерного распределения напряженностей в радиальном направлении (кривая 2 на рис. 2.4, б) должно выполняться условие:
,
где
– диэлектрическая
проницаемость слоя изоляции;
– радиус прокладки данного слоя изоляции.
Градирования в бумажно-масляной изоляции кабеля выполняется с помощью бумаги разной плотности и толщины. Например, за счет трехслойного градирования кабеля напряжением 110 кВ удалось уменьшить толщину изоляции с 17 до 13 мм. В кабелях с пластмассовой изоляцией градирование выполняется из сшитого полиэтилена разной плотности.
Рассмотренные способы регулирования электрического поля пригодны только к изоляции, работающей на переменном напряжении. При постоянном напряжении первостепенное значение имеет удельное активное сопротивление изоляции, от величины которого зависит ток утечки.