Введение
В настоящее время основной причиной неисправностей при реальной эксплуатации коаксиальных ВЧ-кабелей с воздушной изоляцией являются внутренние дефекты, дефекты сопряжения или поверхностные инородные тела, образующиеся в процессе изготовления изолирующих прокладок и эксплуатации кабеля. Эти дефекты серьезно искажают распределение электрического поля и приводят к повторяющимся явлениям под напряжением переменного тока. Явление пробоя и гашения разряда приводит к старению диэлектрика, ускоренной коррозии и снижению диэлектрической прочности, что в конечном итоге приводит к пробою [8-11]. Кроме того, частичный разряд тесно связан с образованием и ростом электрических деревьев: частичные разряды в диэлектрических отверстиях приводят к образованию первичных электрических деревьев, а частичные разряды в ответвленных каналах еще больше способствуют росту электрических деревьев и в конечном итоге вызывают пробой изоляции. , что привело к большим потерям. . На рис. 1 представлена фотография образца кабеля, на котором произошел внешний частичный разряд. Поэтому большое значение имеет изучение влияния типичных дефектов на распределение электрического поля основных компонентов изоляции радиочастотных коаксиальных кабелей с воздушной изоляцией.
Рис.1 Образец кабеля с внешним частичным разрядом
В данной статье на основе численных моделей и экспериментальных данных построена имитационная модель радиочастотного коаксиального кабеля с воздушной изоляцией, а также проведены имитационные расчеты влияния трех вышеупомянутых дефектов на распределение напряженности электрического поля. Результаты исследования могут обеспечить теоретическую основу для предотвращения дефектов и контроля радиочастотных кабелей.
Модель бездефектного коаксиального ВЧ-кабеля с воздушной изоляцией
- Модельное здание
В мощных радиочастотных коаксиальных кабелях использование воздушной изоляции может улучшить мощность передачи. Другие меры включают увеличение размеров и использование жаростойких материалов [15]. Изолирующая прокладка из ПТФЭ является широко используемой конструкцией для изоляции воздуха. Изолирующая прокладка помещается между внутренним и внешним проводниками и служит механической опорой и изоляцией. Труба заполнена воздухом, как показано на рисунке 2.
Для изучения влияния дефектов изоляционных прокладок на распределение электрического поля радиочастотных коаксиальных кабелей была построена модель радиочастотного коаксиального кабеля с воздушной изоляцией, содержащая внутренние и внешние проводники и изоляционные прокладки, точность модели проверена методом эксперименты.
На основе этой модели исследованы изменения распределения электрического поля при наличии внутренних пузырьков, поверхностных посторонних веществ и межфазных дефектов в изолирующей прокладке и по сравнению с отсутствием дефектов сделаны следующие выводы:
1. Форма и параметры положения внутреннего пузырька будут оказывать влияние на распределение электрического поля: при увеличении длины полуоси пузырька а степень искажения электрического поля уменьшается, а влияние длины полуоси b и c от напряженности электрического поля имеют противоположные правила; расстояние до положения пузырька Чем ближе внутренний проводник, тем серьезнее будет искажение электрического поля.
(2) Влияние металлических инородных тел и неметаллических инородных тел на напряженность поля на поверхности подчиняется одинаковым правилам:
инородные тела на внутренней стороне изолирующей прокладки оказывают большее влияние на электрическое поле; по мере увеличения размеров инородного тела увеличивается степень искажения электрического поля и увеличивается объем воздействия; Несколько инородных тел При одновременном присутствии искажение электрического поля в листовой конструкции становится более серьезным. Из двух посторонних предметов большее влияние на напряженность электрического поля оказывают проводящие частицы.
3. Влияние дефектов интерфейса внутреннего и внешнего проводников на напряженность электрического поля отрицательно коррелирует с толщиной дефекта и положительно коррелирует с глубиной дефекта. Когда дефект интерфейса представляет собой острый треугольник, искажение электрического поля более серьезное.
Таким образом, среди трех типов дефектов дефектом, который оказывает наибольшее влияние на распределение электрического поля и вызывает наиболее серьезные искажения электрического поля, является поверхностное инородное вещество на изолирующей прокладке, за которым следуют дефекты интерфейса. Для сравнения, воздействие внутренних пузырьков меньше, но в условиях работы при высокой температуре и высоком давлении может возникнуть длительный частичный разряд, приводящий к ухудшению изоляции, которое нельзя игнорировать.