2. 4 利用绝缘节省空间
空间是常见的限制因素之一, 它阻碍了利用空气作为绝缘。 如果采用空气绝缘,可以想象建筑物内裸线的绝缘空间要求会有多大。 有必要考虑将导体周围的空气替换
图2- 3 中, 导体对地电压与前文的例子相同。 在导体至包覆绝缘的表面, 以及绝缘表面对地之间, 形成两个等效阻抗, 产生了分压效应。 电压的分配与阻抗大小成正比。 需要着重说明的是,
由于大地距离绝缘导体相对较远,
图 2- 3 包覆绝缘的导体
因而施加电压大部分落在了绝缘表面对地之间。 也就是说, 绝缘表面电压与导体电压相比, 仅有很小的降低 ( 一般前者是后者的 95% ~ 97% )。
一定量的电流会通过完整绝缘经接地体流入大地, 其大小与绝缘厚度、 介电常数、 绝缘表面阻抗以及与接地体的接触面积有关。 如果绝缘层由优良绝缘构成, 则电流大部分为电容性充电电流, 且可以通过绝缘表面经由接地体释放。
在低压电缆 (600V 及以下) 的绝缘表面, 存在着极其微小的电流。 一旦这种情况在一定程度上是可信的, 则认为 “ 包覆层” 是 “ 绝缘的”, 可以与接地表面长期接触, 只要这种接触不会导致化学老化或热老化。 于是问题就变成了多大的电压才是低电压。 绝缘电缆的额定电压值基于相间电压。 通常认为 600V 及以下为低电压 ( 国际上 1kV 也很普遍)。 相关信息参见本书第 4 章和第 9 章。
由于与其他物体相邻和接触, 低压电缆的绝缘厚度一般取决于机械性能要求而非电气性能要求。 周围环境带来的特性需求, 如日照、 阻燃、 严苛的安装条件, 使单一绝缘材料难以满足所有相关要求。 低压电缆设计中普遍采用两层以上的设计结构。 虽然外层通常是绝缘的, 但它可能牺牲一定程度的绝缘性能而获得其他性能,如高强度、 耐日光性、 阻燃、 耐化学性等。 在这种情况下, 电缆外层可能同时起到绝缘和护套的作用。