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合絕緣的介電系數(shù)和介質損耗、組合絕緣的電場分布

更新時間:2024-04-08      點擊次數(shù):1186

一、組合絕緣的介電系數(shù)和介質損耗

絕緣介質外,電力設備內的絕緣還有由多種絕緣介質構成的組合絕緣。如電機中常用云母、膠粘劑、浸漬劑組合成的絕緣;變壓器中常采用由油間隙、絕緣層、屏障等組合起來的絕緣方式:充油套管常用油隙和膠紙層或油紙層組合的絕緣;在電容器和電纜中常用紙或薄膜的迭層和浸漬劑組合的絕緣

image.png

以兩層介質的平行層狀結構為例,電極間距離為d,各層電解質的介電系數(shù)為ε1、ε2,厚度為d1、d2,則電極電容為

image.png  TYBZ01403010-1)

式中 C1、C2——分別為各層電介質的電容。

由式(TYBZ01403010-1)得  

image.png    (TYBZ01403010-2)

整理可得組合絕緣介電常數(shù)ε

image.png         TYBZ01403010-3)

同理,可得組合絕緣的總介質損耗正切值為

image.png      (TYBZ01403010-4)

式中 tanδtanδ1、tanδ2——分別為各層電介質的介質損耗角正切值。

二、組合絕緣的電場分布

外加電壓在組合絕緣中各介質上的電壓分布,將決定組合絕緣整體的擊穿電壓電壓分布情況和電壓的性質及持續(xù)時間等因素有關。

在直流電壓下,絕緣等效為絕緣電阻,各層絕緣承受的電壓與其絕緣電阻成正比,所以應把電氣強度高、電導率小的材料用在電場強的地方。

在交流和沖擊電壓下,絕緣等效為電容,各層絕緣承受的電壓與其電容成反比,所以此時應該把電氣強度高、介電常數(shù)小的材料用在電場強的地方。

1.均勻電場雙層介質

在組合絕緣中,同時采用多種電介質,在需要對這一類絕緣結構中電場做定性分析時,常常采用簡單的均勻電場雙層介質模型。

2.分階絕緣

所謂分階絕緣是指由介電常數(shù)不同的多層絕緣構成的組合絕緣。分階原則是對越靠近纜芯的內層絕緣選用介電常數(shù)越大的材料,以達到電場均勻化的目的。

超高壓交流電纜常為單相圓芯結構,由于其絕緣層較厚,采用分階結構,可以減小纜芯附近的最大電場強度。

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