2. Кабель с градированной изоляцией

Двухслойное градирование

В том случае, если изоляция неоднородна, например, имеются два слоя с диэлектрическими проницаемостями ₁ и ₂ (рис. 2.1), на границе раздела слоев возникает заряд. Это приводит к скачку напряженности электрического поля (рис.2.3). Напряженность изменяется по радиусу:

1) в первом слое ; 2) во втором слое _, (2.4)

где .

Рис. 2.2. Кабель с изоляцией Рис. 2.3. Скачек напряженности

из двух слоев электрического поля

Существуют два способа градирования. В первом способе уменьшается напряженность электрического поля на жиле r₀ (рис. 2.4); во втором способе сохраняется прежняя напряженность электрического поля на жиле, в результате чего уменьшается радиус кабеля от r₂ до r₃ (рис. 2.5).

Рис. 2.4. Первый способ градирования

До градирования (рис. 2.2) напряженность электрического поля изменялась по кривой 1 – 7 . После градирования напряженность на жиле (т. 1) уменьшилась (т. 2). Напряжение в первом слое уменьшилось на величину пропорциональную площади S₁, во втором слое напряжение возросло на S₂, причем S₁= S₂, так как суммарное напряжение осталось U₀. После градирования напряженность изменяется по кривой 2 – 5 –3 – 6 .

Рис. 2.5. Второй способ градирования

До градирования по второму способу (рис. 2.5) напряженность распределялась по кривой 1 – 6. После градирования напряженность на жиле (т. 1) осталась без изменений, однако радиус кабеля уменьшился от r₂ до r₃. После градирования напряженность распределялась по кривой 1 – 3 – 2 – 4. Напряжение на кабеле осталось прежним U₀, поэтому S₁= S₂.

Порядок расчета

1. Дано:

• класс напряжения – U_л, кВ,

• сечение токопроводящей жилы S, мм².

2. Находим в литературных источниках:

- допустимую напряженность электрического поля в первом E₁ и втором E₂ слоях ([2], стр. 88), например, E₁=9,2 кВ/мм, E₂=8,6 кВ/мм ;

- диэлектрическую проницаемость первого ε₁ и второго ε₂ слоев ([2], стр. 88), например, ε₁=4,3 ε₂=3,5.

3. Определяется напряжение, которое фактически воздействует на изоляцию, по формуле (2.1) и табл. 3.

4. Рассчитываем токопроводящую жилу в соответствии с разделом 1.2.

5. Вычисляются коэффициенты k и f:

, (2.6)

6. Вычисляется радиус первого слоя:

. (2.7)

7. Вычисляется радиус второго слоя:

(2.8)

8. Строим кривую распределения напряженности электрического поля до градирования по формуле:

. (2.9)

8. Строим кривую распределения напряженности электрического поля в первом слое после градирования по формуле:

(2.10)

8. Строим кривую распределения напряженности электрического поля после градирования во втором слое по формуле:

(2.11)