合绝缘的介电系数和介质损耗、组合绝缘的电场分布

一、组合绝缘的介电系数和介质损耗

除绝缘介质外，电力设备内的绝缘还有由多种绝缘介质构成的组合绝缘。如电机中常用云母、胶粘剂、浸渍剂组合成的绝缘；变压器中常采用由油间隙、绝缘层、屏障等组合起来的绝缘方式：充油套管常用油间隙和胶纸层或油纸层组合的绝缘；在电容器和电缆中常用纸或薄膜的迭层和浸渍剂组合的绝缘。

以两层介质的平行层状结构为例，电极间距离为d，各层电解质的介电系数为ε₁、ε₂，厚度为d₁、d₂，则电极间电容为

 （TYBZ01403010-1）

式中 C₁、C₂——分别为各层电介质的电容。

由式(TYBZ01403010-1)得  

   (TYBZ01403010-2)

整理可得组合绝缘的介电常数ε为

        （TYBZ01403010-3)

同理，可得组合绝缘的总介质损耗正切值为

     (TYBZ01403010-4)

式中 tanδ、tanδ₁、tanδ₂——分别为各层电介质的介质损耗角正切值。

二、组合绝缘的电场分布

外加电压在组合绝缘中各介质上的电压分布，将决定组合绝缘整体的击穿电压。电压分布情况和电压的性质及持续时间等因素有关。

在直流电压下，绝缘等效为绝缘电阻，各层绝缘承受的电压与其绝缘电阻成正比，所以应把电气强度高、电导率小的材料用在电场强的地方。

在交流和冲击电压下，绝缘等效为电容，各层绝缘承受的电压与其电容成反比，所以此时应该把电气强度高、介电常数小的材料用在电场强的地方。

1.均匀电场双层介质

在组合绝缘中，同时采用多种电介质，在需要对这一类绝缘结构中电场做定性分析时，常常采用简单的均匀电场双层介质模型。

2.分阶绝缘

所谓分阶绝缘是指由介电常数不同的多层绝缘构成的组合绝缘。分阶原则是对越靠近缆芯的内层绝缘选用介电常数越大的材料，以达到电场均匀化的目的。

超高压交流电缆常为单相圆芯结构，由于其绝缘层较厚，采用分阶结构，可以减小缆芯附近的最大电场强度。