电力电缆绝缘层中的电场分布

电力电缆绝缘层中的电场分布  

1.单芯电缆绝缘层中电场的分布  

任何导体在电压的作用下，均会在其周围产生一定的电场，其强度与电压的高低、电极的形式和电极间的介质等因素有关。在大多数情况下，电缆线芯和绝缘层表面具有均匀电场分布的屏蔽层，电缆的长度一般比它的直径大得多，边缘效应不予考虑。因此，单芯或分相屏蔽型圆形线芯电缆的电场均可看作同心圆柱体场。垂直于轴向的每个截面的电场分布均是一样的，由于截面为轴对称的缘故，这个平面电场分布仅与半径有关，经过数学推导，计算单芯电缆绝缘层内在距线芯中心点为r处的电场强度的公式为∶  

式中E——电场强度;  

R——绝缘层的外径，亦即绝缘屏蔽层的内径;  

Kc——导体屏蔽层的外径;  

U——电压。  

2.多芯电缆绝缘层中电场的分布  

多芯电缆绝缘层中电场的分布比较复杂，一般用模拟实验方法来确定，在此基础上再近似求最大电场强度。三芯电缆绝缘层中的电场可视为一平面场，外施三相平衡交流电压时，此电场为一随时间变化的旋转电场。由于三芯电缆电场的互相堆积作用，使电场的分布很不规则。当导体为圆形时，统包型电缆的最大电场强度在线芯中心连接线与线芯表面交点上。  

3.集肤效应和邻近效应  

导线中流过交流电时，电流在导体截面上分布是不均匀的，越接近表面电流密度越大。这种电流比较集中地分布在导体表面的现象称为集肤效应。集肤效应增加了导体的电阻，减小了内电感。  

由于导体之间电磁场的相互作用影响了导体中传导电流分布的现象称为邻近效应。当导体截面较大、相距很近或频率很高时，需考虑邻近效应。  

对于电缆线路来说，集肤效应和邻近效应的存在将使电缆线芯的交流电阻（也叫有效电阻）增大，从而使电缆的允许载流量减小。集肤效应系数的大小主要与线芯的结构有关，为了降低集肤效应，大截面电缆可采用分裂导体结构线芯。邻近效应系数的大小主要与线芯的直径和间距有关，为了降低邻近效应，可增加电缆间的距离，但必须结合电缆路径综合考虑。