一、组合绝缘的介电系数和介质损耗
除绝缘介质外,电力设备内的绝缘还有由多种绝缘介质构成的组合绝缘。如电机中常用云母、胶粘剂、浸渍剂组合成的绝缘;变压器中常采用由油间隙、绝缘层、屏障等组合起来的绝缘方式:充油套管常用油间隙和胶纸层或油纸层组合的绝缘;在电容器和电缆中常用纸或薄膜的迭层和浸渍剂组合的绝缘。
以两层介质的平行层状结构为例,电极间距离为d,各层电解质的介电系数为ε1、ε2,厚度为d1、d2,则电极间电容为
(TYBZ01403010-1)
式中 C1、C2——分别为各层电介质的电容。
由式(TYBZ01403010-1)得
(TYBZ01403010-2)
整理可得组合绝缘的介电常数ε为
(TYBZ01403010-3)
同理,可得组合绝缘的总介质损耗正切值为
(TYBZ01403010-4)
式中 tanδ、tanδ1、tanδ2——分别为各层电介质的介质损耗角正切值。
二、组合绝缘的电场分布
外加电压在组合绝缘中各介质上的电压分布,将决定组合绝缘整体的击穿电压。电压分布情况和电压的性质及持续时间等因素有关。
在直流电压下,绝缘等效为绝缘电阻,各层绝缘承受的电压与其绝缘电阻成正比,所以应把电气强度高、电导率小的材料用在电场强的地方。
在交流和冲击电压下,绝缘等效为电容,各层绝缘承受的电压与其电容成反比,所以此时应该把电气强度高、介电常数小的材料用在电场强的地方。
1.均匀电场双层介质
在组合绝缘中,同时采用多种电介质,在需要对这一类绝缘结构中电场做定性分析时,常常采用简单的均匀电场双层介质模型。
2.分阶绝缘
所谓分阶绝缘是指由介电常数不同的多层绝缘构成的组合绝缘。分阶原则是对越靠近缆芯的内层绝缘选用介电常数越大的材料,以达到电场均匀化的目的。
超高压交流电缆常为单相圆芯结构,由于其绝缘层较厚,采用分阶结构,可以减小缆芯附近的最大电场强度。
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