電力電纜絕緣層中的電場分布  

1.單芯電纜絕緣層中電場的分布  

任何導(dǎo)體在電壓的作用下，均會(huì)在其周圍產(chǎn)生一定的電場，其強(qiáng)度與電壓的高低、電極的形式和電極間的介質(zhì)等因素有關(guān)。在大多數(shù)情況下，電纜線芯和絕緣層表面具有均勻電場分布的屏蔽層，電纜的長度一般比它的直徑大得多，邊緣效應(yīng)不予考慮。因此，單芯或分相屏蔽型圓形線芯電纜的電場均可看作同心圓柱體場。垂直于軸向的每個(gè)截面的電場分布均是一樣的，由于截面為軸對(duì)稱的緣故，這個(gè)平面電場分布僅與半徑有關(guān)，經(jīng)過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，計(jì)算單芯電纜絕緣層內(nèi)在距線芯中心點(diǎn)為r處的電場強(qiáng)度的公式為∶  

式中E——電場強(qiáng)度;  

R——絕緣層的外徑，亦即絕緣屏蔽層的內(nèi)徑;  

Kc——導(dǎo)體屏蔽層的外徑;  

U——電壓。  

2.多芯電纜絕緣層中電場的分布  

多芯電纜絕緣層中電場的分布比較復(fù)雜，一般用模擬實(shí)驗(yàn)方法來確定，在此基礎(chǔ)上再近似求最大電場強(qiáng)度。三芯電纜絕緣層中的電場可視為一平面場，外施三相平衡交流電壓時(shí)，此電場為一隨時(shí)間變化的旋轉(zhuǎn)電場。由于三芯電纜電場的互相堆積作用，使電場的分布很不規(guī)則。當(dāng)導(dǎo)體為圓形時(shí)，統(tǒng)包型電纜的最大電場強(qiáng)度在線芯中心連接線與線芯表面交點(diǎn)上。  

3.集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)  

導(dǎo)線中流過交流電時(shí)，電流在導(dǎo)體截面上分布是不均勻的，越接近表面電流密度越大。這種電流比較集中地分布在導(dǎo)體表面的現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。集膚效應(yīng)增加了導(dǎo)體的電阻，減小了內(nèi)電感。  

由于導(dǎo)體之間電磁場的相互作用影響了導(dǎo)體中傳導(dǎo)電流分布的現(xiàn)象稱為鄰近效應(yīng)。當(dāng)導(dǎo)體截面較大、相距很近或頻率很高時(shí)，需考慮鄰近效應(yīng)。  

對(duì)于電纜線路來說，集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的存在將使電纜線芯的交流電阻（也叫有效電阻）增大，從而使電纜的允許載流量減小。集膚效應(yīng)系數(shù)的大小主要與線芯的結(jié)構(gòu)有關(guān)，為了降低集膚效應(yīng)，大截面電纜可采用分裂導(dǎo)體結(jié)構(gòu)線芯。鄰近效應(yīng)系數(shù)的大小主要與線芯的直徑和間距有關(guān)，為了降低鄰近效應(yīng)，可增加電纜間的距離，但必須結(jié)合電纜路徑綜合考慮。