вступ
В даний час основною причиною збоїв у фактичній роботі радіочастотних коаксіальних кабелів з повітряною ізоляцією є внутрішні дефекти, дефекти інтерфейсу або поверхневі сторонні речовини, що утворюються під час виготовлення ізоляційних прокладок і експлуатації кабелю. Ці дефекти серйозно спотворять розподіл електричного поля та спричинять повторювані випадки під напругою змінного струму. Явище пробою та згасання розряду призводить до старіння діелектрика, прискореної корозії та зниження діелектричної міцності, що зрештою призводить до пробою [8-11]. Крім того, частковий розряд тісно пов'язаний з утворенням і зростанням електричних дерев: часткові розряди в діелектричних отворах призводять до утворення початкових електричних дерев, а часткові розряди у відгалужувальних каналах ще більше сприяють зростанню електричних дерев і в кінцевому підсумку викликають пробій ізоляції. , завдавши великих збитків. . На малюнку 1 показано фотографію зразка кабелю, де стався зовнішній частковий розряд. Тому дуже важливо вивчити вплив типових дефектів на розподіл електричного поля ключових компонентів ізоляції радіочастотних коаксіальних кабелів з повітряною ізоляцією.
Рис.1 Зразок кабелю із зовнішнім частковим розрядом
У цій статті створено імітаційну модель радіочастотного коаксіального кабелю з повітряною ізоляцією на основі числових моделей і експериментальних даних, а також виконано імітаційні розрахунки впливу трьох вищевказаних дефектів на розподіл інтенсивності електричного поля. Результати досліджень можуть стати теоретичною основою для попередження дефектів та контролю радіочастотних кабелів.
Бездефектна модель радіочастотного коаксіального кабелю з повітряною ізоляцією
- Будівництво моделі
У високопотужних радіочастотних коаксіальних кабелях використання структури повітряної ізоляції може покращити його потужність передачі. Інші заходи включають збільшення розмірів і використання матеріалів, стійких до високих температур [15]. Ізоляційна прокладка з PTFE є широко використовуваною ізоляційною структурою для повітря. Ізоляційна прокладка вкладена між внутрішнім і зовнішнім провідниками, щоб служити механічною опорою та ізоляцією. Труба заповнена повітрям, як показано на малюнку 2.
Щоб вивчити вплив дефектів ізоляції на розподіл електричного поля радіочастотних коаксіальних кабелів, була побудована модель радіочастотного коаксіального кабелю з повітряною ізоляцією, що містить внутрішні та зовнішні провідники та ізоляційні прокладки, і точність моделі перевірялася за допомогою експерименти.
На основі цієї моделі були вивчені зміни розподілу електричного поля за наявності внутрішніх бульбашок, поверхневих сторонніх речовин і дефектів розділу в ізоляційній прокладці, а також у порівнянні з тими без дефектів, були зроблені наступні висновки:
(1) Параметри форми та положення внутрішньої бульбашки впливатимуть на розподіл електричного поля: коли довжина півосі бульбашки a збільшується, ступінь викривлення електричного поля зменшується, а ефекти довжини піввісь b і c на напруженість електричного поля мають протилежні правила; відстань положення бульбашки. Чим ближче внутрішній провідник, тим серйознішим буде спотворення електричного поля.
(2) Вплив металевих сторонніх тіл і неметалічних сторонніх тіл на напруженість поверхневого поля має схожі правила:
сторонні тіла на черевці ізоляційної прокладки мають більший вплив на електричне поле; зі збільшенням розмірів стороннього тіла збільшується ступінь спотворення електричного поля і збільшується сфера впливу; численні сторонні тіла. Якщо вони присутні одночасно, спотворення електричного поля в листоподібній структурі є більш серйозним. З двох сторонніх об’єктів більший вплив на напруженість електричного поля мають провідні частинки.
(3) Вплив дефектів розділу внутрішнього та зовнішнього провідників на інтенсивність електричного поля негативно корелює з товщиною дефекту та позитивно корелює з глибиною дефекту. Коли дефект інтерфейсу є гострим трикутником, спотворення електричного поля є більш серйозним.
Підсумовуючи, серед трьох типів дефектів дефектом, який має найбільший вплив на розподіл електричного поля та викликає найбільше спотворення електричного поля, є поверхнева стороння речовина на ізоляційній прокладці, за якою слідують дефекти межі розділу. Для порівняння, вплив внутрішніх бульбашок є меншим, але за умов роботи з високою температурою та високим тиском може виникнути тривалий частковий розряд, що призведе до погіршення ізоляції, що не можна ігнорувати.