소개
현재 공기절연 RF 동축케이블의 실제 동작에 있어서 오작동을 일으키는 주요 원인은 절연가스켓 제작 및 케이블 동작 과정에서 발생하는 내부결함, 인터페이스 결함 또는 표면 이물질 등이다. 이러한 결함은 전기장 분포를 심각하게 왜곡하고 AC 전압 하에서 반복적으로 발생합니다. 절연파괴 및 소멸의 방전현상은 유전노화, 부식촉진 및 절연내력 저하를 초래하여 궁극적으로는 절연파괴로 이어진다[8-11]. 또한, 부분방전은 전기트리의 형성 및 성장과 밀접한 관련이 있는데, 유전체 홀에서의 부분방전은 초기 전기트리의 형성으로 이어지며, 가지 채널의 부분방전은 전기트리의 성장을 더욱 촉진하여 결국 절연파괴를 일으킨다. , 큰 손실을 초래합니다. . 그림 1은 외부 부분방전이 발생한 케이블 샘플 사진을 보여준다. 따라서 공기절연 고주파 동축케이블의 주요 절연부품의 전기장 분포에 대한 전형적인 결함의 영향을 연구하는 것은 큰 의미가 있다.
그림 1 외부 부분 방전이 있는 케이블 샘플
본 논문에서는 수치 모델과 실험 데이터를 기반으로 공기 절연형 고주파 동축 케이블의 시뮬레이션 모델을 구축하고, 위의 세 가지 결함이 전계 강도 분포에 미치는 영향에 대한 시뮬레이션 계산을 수행합니다. 연구 결과는 무선 주파수 케이블의 결함 예방 및 제어를 위한 이론적 기초를 제공할 수 있다.
결함 없는 공기 절연 RF 동축 케이블 모델
- 모델 빌딩
고전력 무선 주파수 동축 케이블에서 공기 절연 구조를 사용하면 전송 전력을 향상시킬 수 있습니다. 다른 조치로는 크기를 늘리고 고온 내성 재료를 사용하는 것이 있습니다[15]. PTFE 절연 개스킷은 일반적으로 사용되는 공기 절연 구조입니다. 절연 개스킷은 내부 도체와 외부 도체 사이에 위치하여 기계적 지지 및 절연 역할을 합니다. 그림 2와 같이 파이프에는 공기가 채워져 있습니다.
절연 가스켓 결함이 고주파 동축 케이블의 전기장 분포에 미치는 영향을 연구하기 위해 내부 및 외부 도체와 절연 가스켓을 포함하는 공기 절연형 무선 주파수 동축 케이블 모델을 구축하고 모델의 정확도를 검증했습니다. 실험.
이 모델을 바탕으로 절연 가스켓에 내부 기포, 표면 이물질 및 계면 결함이 있을 때 전계 분포의 변화를 연구하고 결함이 없는 것과 비교하여 다음과 같은 결론을 도출했습니다.
(1) 내부 기포의 모양과 위치 매개변수는 전기장 분포에 영향을 미칩니다. 기포 a의 반축 길이가 증가하면 전기장 왜곡 정도가 감소하고 기포 길이의 영향을 받습니다. 전기장 강도에 대한 b와 c의 반축은 반대 규칙을 갖습니다. 버블 위치 거리 내부 도체가 가까울수록 전기장 왜곡이 더 심각해집니다.
(2) 금속 이물질과 비금속 이물질이 표면 전계 강도에 미치는 영향은 비슷한 규칙을 갖습니다.
절연 개스킷의 내부에 있는 이물질은 전기장에 더 큰 영향을 미칩니다. 이물질의 크기가 증가함에 따라 전기장 왜곡 정도가 증가하고 영향 범위가 증가합니다. 여러 개의 이물질이 동시에 존재할 경우 시트형 배열의 전기장 왜곡이 더욱 심해집니다. 두 개의 이물질 중에서 전도성 입자가 전기장 강도에 더 큰 영향을 미칩니다.
(3) 내부 및 외부 도체의 계면 결함이 전계 강도에 미치는 영향은 결함의 두께와 음의 상관 관계가 있고 결함의 깊이와 양의 상관 관계가 있습니다. 인터페이스 결함이 예리한 삼각형인 경우 전기장 왜곡이 더욱 심각합니다.
정리하면, 세 가지 결함 유형 중 전계 분포에 가장 큰 영향을 미치고 가장 심각한 전계 왜곡을 일으키는 결함은 절연 가스켓의 표면 이물질이고, 그 다음이 계면 결함이다. 이에 비해 내부 기포의 영향은 작지만 고온, 고압의 작업 조건에서는 장기간 부분 방전이 발생하여 절연 열화가 발생할 수 있으며 이는 무시할 수 없습니다.