Питание электротехнической установки осуществляется с помощью кабельной линии длиной l. Кабель со свинцовой оболочкой имеет две токопроводящие жилы радиусом R (Рисунок 1). В качестве электрической изоляции жил друг от друга и жил от оболочки использована конденсаторная бумага. В пористой структуре диэлектрика имеются капилляры, заполненные воздухом (или жидким диэлетриком). К жилам кабеля приложено переменное напряжение, действующее значение которого U, частотой f.
Рисунок 1 - Сечение двужильного кабеля 1- оплётка кабеля; 2- жила кабеля; 3- изоляция кабеля
Учитывая, что электрическое поле внутри кабеля однородно требуется определить:
1. При условии, что поры и капиляры полностью заполнены воздухом (сухая изоляция):
- ёмкость между жилами кабеля, Cк;
- сопротивление изоляции между жилами кабеля, Zиз;
- значение тока утечки между жилами кабеля, Iу;
- диэлектрические потери в изоляции кабеля, P;
- пробивное напряжение изоляции между жилами кабеля, Uпр.
2. При условии, что поры и капилляры полностью заполнены жидким диэлектриком (пропитанная изоляция):
- ёмкость между жилами кабеля, Cкп;
- сопротивление изоляции между жилами кабеля, Zизп;
- значение тока утечки между жилами кабеля, Iуп;
- диэлектрические потери в изоляции кабеля, Pп;
- пробивное напряжение изоляции между жилами кабеля, Uпрп.
3. Заполнить таблица 2 сравнительных данных кабелей без пропитки и с пропиткой.
4. Анализ влияния пропитки изоляции кабеля на его электрические свойства, (при анализе необходимо указывать, как влияет пропитка изоляции на значение каждого из рассчитанных параметров с использованием теоретических сведений).
5. Вывод о соответствии изоляции пропитанного и непропитанного кабелей требованиям, предъявляемых к кабельной линии правилами устройства электроустановок (ПУЭ)
Дано: в таблице 1 представим данные:
Таблица 1 – исходные данные для решения контрольной работы.
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Определение относительной диэлектрической проницаемости такого диэлектрика производится в соответствии с уравнением Лихтенеккера:
Для двухжильного кабеля ёмкость между жилами может быть определена из уравнения:
Тангенс угла диэлектрических потерь конденсаторной бумаги вычисляются по заданным значениям тангенсов углов диэлектрических потерь целлюлозы и воздуха:
Удельная активная (γа) и удельная реактивная (γр) проводимости изоляции в переменном электрическом поле с частотой f вычисляются:
Удельная полная проводимость изоляции кабеля связана с удельными активной и реактивной проводимостями соотношением:
Полная проводимость Yиз изоляции кабеля определяется по удельной проводимости и геометрическим размерам кабеля:
Ток утечки кабеля, возникающий под воздействием приложенного напряжения, сопротивление изоляции между жилами в двухжильных кабелях рассчитываются на основании соотношений:
Диэлектрические потери в изоляции кабеля P находятся по действующему значению приложенного переменного напряжения, ёмкости кабельной лини, тангенсу угла диэлектрических потерь и частоте питающей сети:
Для упрощения расчёта величины пробивного напряжения делаем допущение, что электрическое поле внутри кабеля однородное, то есть напряженность поля в любой его точке одинакова:
Пробивное напряжение изоляции:
2
. Вычисление электрических параметров линии, при условии, что оболочка кабеля заполнена жидким изоляционным материалом.
При расчёте следует полагать, что объёмные концентрации целлюлозы и заменяющего воздух жидкого диэлектрика остались такими же, как целлюлозы и воздуха, то есть.
Относительная диэлектрическая проницаемость
Емкость между жилами
Тангенс угла диэлектрических потерь конденсаторной бумаги:
Удельная активная (γа) и удельная реактивная (γр) проводимости изоляции в переменном электрическом поле с частотой f вычисляются:
Удельная полная проводимость изоляции кабеля:
Полная проводимость изоляции кабеля:
Ток утечки кабеля:
Диэлектрические потери в изоляции кабеля:
Электрическая прочность конденсаторной бумаги:
Пробивное напряжение изоляции:
В таблице 2 представим сравнение параметров данных кабеля без пропитки и с пропиткой.
Таблица 2 – таблица сравнительных данных кабельной линии.
Обозначение параметра εr CК, нФ γиз, нСм/м Zиз, МОм Yиз, мкСм P, мВт Uпр, кВ
Кабель без пропитки 1,871 1,75 5,2 1,825 0,5 0,28 12,843
Обозначение параметра εr CКп, нФ γизп, нСм/м Zизп, МОм Yизп, мкСм Pп, мВт Uпрп, кВ
Кабель с пропиткой 3,994 3,73 11,1 85,5 1,17 1,5 17,84
Вывод: В сравнении кабеля с пропиткой и без, кабель с пропиткой имеет выше показатели изоляции, чем кабель без пропитки
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
