最小，且
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2、分阶绝缘
如前述，单芯电缆绝缘内的电场分 布也是不均匀的，随绝缘半径的增加 而降低，造成绝缘利用系数下降。为 了提高绝缘利用系数，使电场分布尽 可能的均匀，可利用电场强度和介电 常数成反比分布的原理，采用两层或 多层介电常数不同的材料实现分阶绝 缘。一般从导电线芯表面到绝缘表面 采用。
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分相铅包(屏蔽)式电缆绝缘层中电场分布
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2、三芯扇形芯电缆最大场强 这种型式的电缆，如图所示，我们仅考虑a、b、c三处的电场 强度。 (1)a处电场强度
式中，U0为相电压；Rck为导电线芯大圆弧 所在圆的半径即其大圆弧曲率半径；△— 相绝缘厚度，对油纸带绝缘电力电缆，△ 含带绝缘厚度。 Rck可按经验公式求出，
敷设电缆，因为敷设太深，载流量下降很大，敷设太浅不能承 受重压。
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电缆绝缘层中的电场分布
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一、圆形单芯电缆绝缘层中的电场分布
1、均匀介质 该型式的电缆的电场是标准的圆柱形电场。因其长度和半径
是不可比拟的，故可忽略复杂的边缘效应。采用柱面坐标。因各 处的电场轴向分量很小，均可看成与导线相垂直的方向。这样圆 柱侧面积上的电场方向处处与外法线的方向一致，而上下底面的 电场方向与底面的外法线方向垂直(cos900 = 0 )，故据高斯定理， 在积分过程中，可只计算圆柱侧面积的电场适量即可，又因对称 关系，圆柱侧面上的各点的场强在数值上均相等。则
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当电缆的结构和材料一定时，减少本体的热阻较困难，有效的
方法是降低周围媒质的热阻。其主要途径是强迫冷却。强迫冷却 又分为内部冷却和外部冷却。 内部冷却是指冷却媒质经位于电缆中心的管道实现的强迫冷 却。如充油电缆，其中心油道亦为冷却媒质通道，电缆油为冷却 媒质，通过油的循环实现冷却。交联聚乙烯绝缘电缆则通过中心 水冷却系统实现冷却。但必须有严密的防水措施，以防水对绝缘 造成损害。
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1、三芯圆形芯电缆最大场强 如图所示，rc为导电线芯半径，R为绝缘外半径，绝缘层厚度 △=R-rc，N=R/rc。 (1)线芯1和线芯2间的瞬间电压为线电压U时，最大场强出现在a 的位置，并可按近似公式计算，
(2)线芯间电压，如线芯2和3间的电压 为0.5倍的相电压时，最大场强出现在b
的位置，其值为
空气 温度 换算 因数 10 1.15 15 1.12 20 1.08 25 1.04 30 1 35 0.96 40 0.91 45 0.87 50 0.82
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2、敷设深度
以YJLW03-64/110-1X1000为例，三回电缆穿管敷设在不同深 度时的载流量如下表:
由于电缆埋深增大，电缆的载流量下降很大，输送容量亦相 应下降。为满足输送容量的要求施工时应按照设计要求的深度
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由此可得： (1)电场分布和r成反比，最大场强Emax位于线 芯表面，最小强度位于绝缘外表面。
如绝缘内的电场均匀分布，则其电场强度
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(2)平均场强和最大场强之比定义为绝缘层的 利用系数，它是描述电场分布均匀程度的物 理量， 增加则电场分布越均匀 。
(3)当电压一定时，我们希望Emax取得最小值， 为此假设绝缘外半径R为定值，令 可得R/rc=e=2.718时最大场强取得最小值。 (4)从经济效益考虑，我们希望在满足一定条 件下绝缘体积最小。R/rc=2.2时，绝缘层体积
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以tgδ=0时电缆的传输功率为100%，绝缘层介质损耗角正切tgδ 对敷设在空气中电缆的传输功率的影响，如下图所示。
介质损耗在不同工作电压电缆中所占比重。
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3、金属屏蔽层损耗和铠装层损耗 由于单芯电缆的结构特性，使金属护套在线路运行时有较高的 感应电压和感应电流，在金属护套上容易形成环流，而环流将引 起金属护套发热，一方面使工作温度升高，严重时可能会超过容
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对于10kV级以下的低压系统， 介质损耗占的比重较小，可忽略不 计。但随电压等级的提高，介质损 耗因有电压平方的关系，故其影响 会随电压的增加而增大，既便tgδ较 小的变化也会引起介质损耗较大的 变化。因此高压和超高压电力电缆 必须严格限制tg δ。
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当电压U< Uo时，因电压较低， 介质损耗影响较小，随电压升高， 功率亦会提高；但当U > Uo时， 随电压的增加曲线下降，这是由 于电压较高时，介质损耗的影响 随电压的增加而增压，功率会随 之减少。
1> 2 >…> n
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说明：(1)电场在分阶处电场发生了阶跃 ； (2)分阶绝缘使线芯表面电场强度降低；
(3)分阶绝缘均匀了电场强度，从而
提高了利用系数，降低了绝缘层厚度。
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二、多芯电缆绝缘层中的电场分布
多芯电缆即一般三芯或多芯绝缘线芯成缆后统包以金属屏蔽
层(或金属护套)，这种型式的电缆，一般均用于低压配电系统。 因这种型式的电缆绝缘主要考虑机械强度的要求。在满足机械强 度的情况下，一般都能满足电气性要求。我们可仅考虑具最大场 强的分布，且电场可按近似公式进行计算。多芯电缆绝缘层中的 电场分布比较复杂，一般用模拟试验方法来确定，在此基础上， 在近似的计算它的最大场强。
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二、电容电流的影响
电缆本身就是一个长大的电容器，除了固有的直流漏导以外， 还有交流下的电容电流。 据电工原理，电力系统中，发送端和负载端电流电压的关系为
I1：为发送端电流； I2：为负载端的电流； Ic：电容电流 即，从发送端发出的电流，一部分为负载电流，一部分为电 容电流。当电容电流增大时，会严重地影响负载电流。
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(2)b处场强
式中，U0—相电压；△—相绝缘厚度； r2—b处的圆弧曲率半径，r2 =0.27Rck
(3)c处
式中，r1—小圆角处的曲率半径，r1=0.17 Rck ，
， U—线电压
C处的场强最大。
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三、决定电缆绝缘层厚度的因素 工艺上允许的最小厚度(低压小截面电缆)。500伏及以下小截面 的橡皮、塑料电线由工艺规定的最小厚度决定。橡皮绝缘电线的
外部冷却系统主要有两种形式：一种是冷却媒质在埋于地下的 金属或塑料管中循环；另一种是对敷设在坑道中的电缆通以压缩 冷空气实现冷却。实现强迫冷却的电缆传输容量几乎可以提高2 倍。
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四、敷设条件的影响
1、敷设方式 目前比较普遍的电缆敷设方式主要有直埋、穿管、空气三种。 由于在不同敷设方式下电缆散热程度不同、间距不同等因素，对 电缆载流量的影响也不一样。 以YJLW03-64/110-1X 630为例，电缆最大允许载流量及其他计 算参数如下:
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由上表可知，对于管道敷设电缆即使增大相间距，其载流量仍 小于直埋敷设的载流量，约为直埋时载流量的93%，换言之，即 电缆线路因有部分穿管而损失了7%的输送容量，管道敷设电缆 成为影响整条电缆线路载流量的瓶颈，限制了线路的输送容量。
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若电缆敷设在空气中，由于阳光的直接照射会产生巨大热量而 减少载流量，架空敷设电缆是通过对流和辐射实现散热，因此空 气热阻是分别通过对流和辐射的散热系数体现的，其与电缆外径、 电缆之间排列方式、电缆表面温度、环境温度等等数据有关，计 算较复杂，如果电缆周围空气流通条件较好，一般设计中110kV 电缆周围空气热阻系数取0. 28K*m/W。 高压电缆会套以电缆导管和敷设在构筑物中是最常用的保护方 式，这将导致电缆周围空气不易流通，环境温度上升。对于加导 管保护的电缆可按上述0.85的系数折减载流量；而敷设在构筑物 中的电缆应考虑周围环境温度上升对载流量的折减。下表为以 30℃为基准的环境温度对PE绝缘电缆载流量的换算因数。
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极限情况，设IT为额定电流，当IC=IT时，则
称为电容电流的临界长度。电缆的长度越长，电容电流越大。
当长度超过临界长度时，可在线路上并联电抗器以补偿电容电流。 但此时。负载电流的少许变化均会引起电缆超载过热而处于不稳 定运行状态。所以跨江、跨海长距离输电，一般不能用交流电缆 而使用直流电缆。 另外在选择绝缘材料时，应选择介电系数较小的材料以减少电 容电流。为了提高传输容量绝缘材料更应严格限制tgδ , 选择具有 较高击穿强度和较高耐温等级的材料。
许限值，使电缆寿命缩短，甚至损坏；另一方面环流所损耗的电 能亦降低了线芯的载流量。
以YJLW03-64/110-1×800电缆为例，在相同条件下不同接地方 式时的载流量如下表所示。
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从上表可以看出，两端接地比交叉互联接地方式下的载流量小， 交叉互联比一端接地方式下的载流量小。这是由于在两端直接接 地方式下，金属护套中环流相当大，此时载流量大约是一端接地 时的70%～80%，载流量降低很多。与之相比较，交叉互联方式 的载流量与一端接地方式的相差较小，说明在交叉互联接地方式 下，虽然护套中有环流，但由于环流较小对载流量的影响并不大。 对金属护套两端接地的电缆，环流损耗在传输功率中占有很大 比例。为此高压电缆，金属护套应采取换位连接。沿电缆线路须 敷设回流线。
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一、损耗的影响
以一单芯电缆为例，并且仅分析线芯至金属屏蔽层部分，传输
功率为：
从上式可以看出： 1、导体：电缆的传输容量与线芯半径的3/2次方成正比，与线芯 材料的电阻系数的1/2次方成反比。 结论： 线芯采用高电导系数材料可以提高电缆传输。 增大线芯截面。
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★但随线芯截面的增大，电缆的体积也会增大。成本增，生产和 敷设均增加了难度。而且趋肤效应也会增大。为此，对截面在 800、1000mm2的导体应采用分裂导体的方法克服集肤效应造成 的电阻增大。一般电流应在2.5A/mm2的经济电流密度范围为宜。 2、绝缘层：提高电缆绝缘工作温度(Δ Ɵ)；提高电缆绝缘材料的
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由： 可得，当
此时其相应的电压
时，电缆的传输功率为零。
相应介质损耗角正切(tg δ)称为临界介质损耗角正切(tgδ )