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合絕緣的介電系數和介質損耗、組合絕緣的電場分布

更新時間:2024-04-08      點擊次數:794

一、組合絕緣的介電系數和介質損耗

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為ε1ε2,厚度為d1d2,則電極電容為

image.png  TYBZ01403010-1)

式中 C1C2——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 tanδtanδ1tanδ2——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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