Моделирование поля в концевой разделке

Изложенный подход применен для решения практической задачи по выбору характеристик материала, регулирующего (выравнивающего) слоя концевой муфты силового коксиального кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена. Изоляция кабеля является двухслойной: первый слой расположен между внутренним и внешним проводниками, второй — между внешним проводником и металлическим экраном. Для моделирования влияния параметров выравнивающей трубки в месте разделки кабеля выбрана упрощенная геометрическая модель (рис. 1).

Здесь представлено продольное сечение кабеля в месте разделки наружной оболочки. Вертикальная линия (на рис. 1 она синего цвета) представляет собой след плоскости разделки A. Она прерывает наружную оболочку кабеля (1) и экран из медной ленты (4), нанесенный поверх изоляции токопроводящей жилы (6). Основная изоляция (5) и жила (6) в плоскости разделки не прерываются.

Для выравнивания электрического поля поверх основной изоляции и медного экрана натягивается выравнивающая трубка (3) из полупроводящего материала с нелинейными электрическими свойствами. Слева от плоскости разделки она охватывает изоляцию вместе с медным экраном; справа — только слой изоляции. Моделирование электрического поля показывает, что максимальное значение напряженность E принимает в месте пересечения плоскости разделки с внешней поверхностью изоляции (точка B). Задачей расчета является анализ зависимости максимальной напряженности поля от параметров выравнивающей трубки.

Картина электрического поля при потенциале внешнего проводника U = 38 кВ частоты 50 Гц представлена на рис. 2, причем цветной заливкой показано распределение электрического потенциала.

Результаты моделирования при разной проводимости материала

Проведена серия расчетов при фиксированных размерах изоляционной конструкции с варьированием электропроводности материала выравнивающего слоя (трубки-регулятора). Результаты моделивания представлены на графике рис. 3.Все расчеты производились с помощью специализированного пакета прикладных программ ELCUT-5.6 — профессиональная версия.