4. 18 绝缘参数
4. 18. 1 电缆内的电应力
具有光滑圆整导体的屏蔽电缆内的电应力可定义为单位厚度绝缘耐受的电场强度或电压。 平均电场强度 ( V / mil) 由绝缘耐受电压除以其厚度得到。
Savg = 2V / ( D - d) (4- 18)
式中, Savg 为平均电场强度 ( V / mil); V 为绝缘耐受电压 ( V); D 为绝缘外径
( mil); d 为绝缘内径 ( mil)。
场强沿绝缘径向分布并不均匀。 绝缘内任一位置的场强可按下式计算:
S = V / 2. 303rlog10 ( D / d) (4- 19)
式中, S 为绝缘内距电缆轴心 r 处的电场强度。最大场强出现在导体屏蔽表面。
Smax = 0. 868V / dlog10 ( D / d) (4- 20)
式中, 变量名称和单位与式 (4- 16) ~ 式 (4- 18) 相同。
4. 18. 2 介电强度
尽管最大和平均场强很重要, 一般将介电强度定义为击穿时的平均场强。 材料的介电强度与样品尺寸和试验条件有关, 尤其是试验中的时间历程。 对于同一种材料, 薄绝缘击穿前能耐受的平均场强一般比厚绝缘高。
交流介电强度试验可按两种方式升压: 快速升压或阶梯升压。
在快速升压法中, 施加在绝缘上的电压匀速上升, 直至绝缘击穿。 例如, 500V / s 的升速为快速升压。
在阶梯升压法中, 电压升至预定水平, 保持一定时间 ( 如每阶保持 5min 或
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10min), 直至绝缘击穿。 选取较短的保持时间, 优点是试验击穿用时较短。 实际上, 在某一电压水平的保持时间长得多, 因此一些电缆工程师倾向于较长的保持时间, 如 30min 或 1h。 保持时间较长, 击穿电压低于保持时间短或快速升压的情况。
冲击强度
因为电缆绝缘经常受到雷电或操作冲击, 希望掌握电缆的冲击强度。 冲击的
“ 标准” 波形常在实验室采用, 如波前时间为 8μs ( 达到 90% 峰值), 波尾时间为
40μs ( 降至峰值的一半)。 提高的冲击电压施加在绝缘上, 先进行数次负极性冲击, 接着按相同的电压水平进行同样次数的正极性冲击。 依据冲击的峰值电压计算平均场强 ( V / mil), 即击穿发生时对应的电压值。