Электрический кабель высокого напряжения Советский патент 1977 года по МПК H01B9/06 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в компактных закрытых распределительных устройствах электрических станций и подстанций, при выполнении глубоких вводов напряжения в населенных пунктах, в мощных закрытых электропередачах сверхвысокого напряжения.

Известны электрические кабели высокого напряжения с основной изоляцией из сжатого газа и центрирующими токоведушую жилу относительно коаксиально расположенной металлической оболочки изоляционными элементами с кольцевыми канавками со встроенными в них электродами, имеющими электрический контакт с соответствующими проводниками кабеля. Недостатками таких кабелей являются искажение электрического поля в промежутке, усиление градиента вблизи жилы и оболочки, появление значительной нормальной составляющей напряженности электрического поля на поверхности диэлектрика, что приводит к снижению напряжения поверхностного перекрытия изоляционных элементов, а следовательно, и электрической

прочности кабеля. Напряжение поверхностного перекрытия на 15-20% ниже пробивного напряжения окружающего газа даже при давлении не более 5-6 атм.

Для повыщения электрической прочности кабеля боковая поверхность центрирующего изоляционного элемента предлагаемого кабеля выполнена в виде торойда из твердого диэлектрика с кольцевыми канавками, радиус сечения которых г (0,2 т 0,25) У где d - внутренний диаметр оболочки, а

D - наружный диаметр жилы. Образующая боковой поверхности изоляционного элемента представляет собсй кривую, уравнение которой в системе координат (х,у ) с началом в центре полуокружности сечения канавки имеет вид

V.,(M2-o,r2e)-A9 -

где А - коэффициент, равный 0,005 при установке экранируюшлх электродов на обеих контактных поверхностях и О при установке экранирующих электродов лищь на внутренней контактной поверхности.

На фиг. 1 дана конструктивная схема письизаемого кабеля с электродами на обеих онтактных поверхностях; на фиг. 2 - то же, электродами только на внутренней контак ной поверхности.5

Токоведуышя жила 1 кабеля центрируетя внутри оболочки 2 тороидальными изоля-4 ионными элементами (распорками) 3 с Kortbевьгмн канавками полукруглого сечения, в ; которые встроены экранирующие электроды ю 4j имеющие электрический контакт, соответ твенно, с жилой и оболочкой, В качестве проводяшего слоя 5 могут быть использованы либо напыленный слой металла, либо выдавленные ITS ТО51КОГО металлического листа ,5 попро |-1шю канавки колыха.

Дпл сбесяечания viaHoojiee благоприятного расиредепения поге1щиала вдоль образующей боковой поверхчости распорок, совпадающей с оптимальной силовой линией электри-, 20 ческого поия, положение которой может быть задано нараметрамв О,, S и L геометричес- 1ше параметры экранирующих электродов вы бгфают в соответствии с параметрами коак-/,. сиапа Сшювычз линии характеризуются ана- 25чап ельным ослаблением напряженности поля вблизи элегстродов и на некотором расстоя.иш-i от НИХ и увеличеетем напряженности на более yBiUiOHtibiX от электродов центрапьйых участках, ОДЕШ из силовых линий, сочетаю- зО щая возможтаэ большее ослабление электрического поля у электродов при минимальном его усилении на друт, лх участках, располо- да.е1шая на ограниченном расстоя гаи от экранирующих электродов, которое определяет - з5 ся, а ск;новном, геометрическими параметрами &тих электродов, является оптимальной силовой линией. Чем больше размеры экраиир тогцих электродов, чем глубже они встроены в диэлектрик, тем длиннее участок 40 оптимальной силовой лтагаи, электрическое поле,,вдоль которсго ослаблено по сравнеHiuo с полем к оа КС на да и приближено к од- иородаому полю. При совпадении образующей боковой посерхностн тороидального 45 ляциошюго элемецта с оптимальной силовой линией поля потет-щиал распределяется вдоль иовер;а1ости иаач51тора более omiopofrно по сравнению с промежутком между KoaKCHanbHbrj H .ipaivni. При этом исклю- 50 чается возмог щгх;ть появления на боковой поверхнсстн иэоляциогшого элемента нормальной составляющей электрического поля.

При отношении D/ d , равном 2-f5, S 0,15гЛ 5. О,25Г, ,L m,6fl,8)To оптималь- |55 ная величина рпдиуса полукруг-лого сечения капавкп TQ (0,2-:0,25) - . Кэнфш-урацич оптнмальнзй силовой липип, т.е. образующей распорки, при устаьовке экранирующих электродов на обеих контактных поверхнэс- 60

тях определяется зависимостью.

-.3.

49 -

/ ,7ае - 0,005е ) и

где У,у - текущие координаты точки кривой в системе координат с началом в центре полуокружности поперечного сечения экранирующего электрода.

Если же экранирующие электроды установлены лишь в области кштакта с жилой (см. фиг. 2), то уравнение образующей принимает вид

,fi,8a-oj2e ).

В области контакта с оболочкой экранирующие электроды могут отсутствовать, так как напряженность электрического поля на

оболочке меньше, чем на жиле; в jj/(j раз...

При таком выполнении кабеля напряжение поверхностного перекрытия распорок практически совпадает с пробивным напряжением сжатого газа в коаксиальной системе электродов в диапазоне давлений до 21 атм. Распределение следов пробоев на поверхности жилы свидетельствует о том, что разряды развиваются на любом расстоянии от поверхности изоляционной распорки.

Формула изобретения

Электрический кабель высокого напряжения с основной изоляцией из сжатого газа и центрирующими токоведущую жилу относительно коаксиально расположенной металлческой оболочки изоляционными элементами с кольцевыми канавками со встроенными в них электродами, имеющими электрический i контакт с соответствующими проводниками кабеля, отличающийся, тем, что, с целью повьпнения электрической прочности кабеля, колы1евые канавки выпол,нены радиучзом. f- , равным 0,2 i 0,25 расстояния между жилой и оболочкой, а боковая поверхность центрирующего изоляционного элемента выполнена в виде тороида с образующей , уравнение которой в прямоугс)льной системе координат ( х, у ) с началом в центре полуокружности сечения канавки имеет вид

-l3i

,(.

) ,

/ oИi,йг-OJSe

где А - коэффициент, равный О,О05 для конструкции с электродами на обеих контакт ных поверхностях и О для конструкции с электродами лишь на внутренней контактной поверхности.

Фиъ.1 382358 -TrtHrtFi tmoHtt-Фиг.. 2 L l: