В трехжильных кабелях с неэкранированным изолированными жилами и в кабелях с жилой некруглой формы имеет место нерадиальное электрическое поле, точный расчет которого сложен. В таких конфигурациях тангенциальные составляющие способствуют развитию скользящих разрядов. Допустимое значение должно быть в 8-10 раз меньше . Поэтому в кабелях на U 20 кВ изолированные жилы экранируют, создавая тем самым радиальное электрическое поле.
При U 6 кВ толщина изоляции определяется, в основном, ее механическими характеристиками, и напряжения электрической изоляции в таких кабелях обычно ниже допустимой для данного типа изоляции. В этом случае производится лишь проверка электрической прочности по приближенным формулам.
В трехжильном кабеле с круглыми жилами и поясной изоляцией (рис. 5) в момент, когда трехфазное напряжение между жилами 1 и 2 равно линейному , наибольшая напряженность поля имеет место в точке "а". Когда фазное напряжение на жиле 1 наибольшее, жилы 2 и 3 имеют потенциалы, равные минус 0,5 . В этом случае наибольшая напряженность поля будет в точке "b". Максимальная напряженность электрического поля приближенно рассчитывается по формуле:
(45) |
- радиус жилы, мм;
.
Наибольшая напряженность поля в точке "а" вычисляется как поле для параллельных цилиндров, пренебрегая влиянием оболочки кабеля:
(46) |
В трехжильных кабелях с секторными жилами поверочный расчет Е производится для трех характерных точек: а, с, k.
В точке "а" наибольшую напряженность электрического поля Е можно вычислить по формуле для одножильного кабеля, принимая вместо радиуса жилы радиус закругления секторной жилы (радиус по скрутке) и вместо радиуса по жильной изоляции - радиус по поясной изоляции:
(47) |
Напряженность электрического поля у внутреннего ребра жилы вычисляется по формуле (47), в которую вместо радиуса жилы подставляется радиус закругления внутреннего (центрального) ребра сектора ( на рис. 6), а толщина изоляции принимается равной расстоянию от точки k до оси кабеля (на оси кабеля потенциал равен нулю):
(48) |
Приближенное значение E между внешними ребрами двух жил (точка с) находится при по формуле (47) для двух параллельных цилиндров. При этом вместо подставляем , а вместо R - сумму : . Общий коэффициент запаса выбирается в пределах 3,5 - 4.
Для кабелей с отдельно экранированными секторными жилами Е в точке "а" вычисляется по формуле:
(49) |
(50) |
У кабелей с жилами эллиптической формы наибольшая напряженность поля соответствует точке "А" и
(51) |
Любая неровная поверхность жилы создает местные изменения Е, в том числе, и в самом ответственном месте изоляции. Для исключения таких искажений применяют полупроводящие экраны.
Если круглая жила не экранирована и скручена из круглых проволок, то местную напряженность электрического поля можно вычислить по формуле:
(52) |