Электрическая прочность изоляции кабелей и испытания кабелей

Теоретические сведения

Среди различных газов наибольшее техническое применение как диэлектрик имеет воздух, т. к. он является естественной изоляцией в большинстве электрических конструкций: трансформаторов, конденсаторов, воздушных выключателях, линий электропередачи.
Как диэлектрик воздух имеет положительные свойства: быстро восстанавливает свою электрическую прочность после пробоя, незначительно изменяет диэлектрическую проницаемость, его диэлектрические потери очень малы (tgδ=10). Отрицательные свойства воздуха как диэлектрика: Низкая теплопроводность 0.00025-0.00036 вт/см*С, невысокая электрическая прочность, по сравнению с твёрдыми и жидкими диэлектриками, способность увлажняться, образовывать оксиды, поддерживать горение. Электрическая прочность воздуха не является постоянной и зависит от ряда факторов: Давления, влажности, формы поля между электродами, температуры, химического состава газа.

Наиболее важными являются:

1) форма электродов и схема включения их в цепь, определяющая характер поля в промежутке между электродами;

2) плотность и влажность воздуха;

3) род приложенного напряжения (постоянное, переменное промышленной частоты, высокой частоты и импульсное).

Механизм пробоя газа в равномерном поле.

Газы при небольших значениях напряжённости электрического поля обладают исключительно малой проводимостью, т. к. количество носителей электрических зарядов в атмосферном воздухе и поэтому при приложении малой разности потенциалов к воздушному промежутку в нём потечёт ток, практически незаметный и не влияющий на изолирующую способность воздуха.

Небольшое количество содержащихся в газе положительных и отрицательных ионов и электронов, находящихся, как и нейтральные молекулы газа, в беспорядочном тепловом движении, при воздействии поля получает некоторую добавочную скорость и начинает в зависимости от знака заряда перемещаться в направлении поля или против. При этом заряженная частица получает энергию.

W=q*Uλ

Где q — заряд, Uλ — разность потенциалов на длинне свободного пробега.

Если поле достаточно, то можно считать, что

Uλ=E*l,

Где Е — напряжённость поля, l-среднее расстояние, пройденное заряженной частицей без столкновения, то есть, длинна свободного пробега – λ.

Отсюда

Определение степени загрязнения

1.9.28. В районах, не попадающих в зону влияния промышленных источников загрязнения (леса, тундра, лесотундра, луга), может применяться изоляция с меньшей удельной эффективной длиной пути утечки, чем нормированная в табл. 1.9.1 для 1-й СЗ.

1.9.29. К районам с 1-й СЗ относятся территории, не попадающие в зону влияния источников промышленных и природных загрязнений (болота, высокогорные районы, районы со слабозасоленными почвами, сельскохозяйственные районы).

1.9.30. В промышленных районах при наличии обосновывающих данных может применяться изоляция с большей удельной эффективной длиной пути утечки, чем нормированная в табл. 1.9.1 для 4-й СЗ.

1.9.31. Степень загрязнения вблизи промышленных предприятий должна определяться по табл. 1.9.3 — 1.9.12 в зависимости от вида и расчетного объема выпускаемой продукции и расстояния до источника загрязнений.

Расчетный объем продукции, выпускаемой промышленным предприятием, определяется суммированием всех видов продукции. СЗ в зоне уносов действующего или сооружаемого предприятия должна определяться по наибольшему годовому объему продукции с учетом перспективного плана развития предприятия (не более чем на 10 лет вперед).

1.9.32. Степень загрязнения вблизи ТЭС и промышленных котельных должна определяться по табл. 1.9.13 в зависимости от вида топлива, мощности станции и высоты дымовых труб.

1.9.33. При отсчете расстояний по табл. 1.9.3 — 1.9.13 границей источника загрязнения является кривая, огибающая все места выбросов в атмосферу на данном предприятии (ТЭС).

1.9.34. В случае превышения объема выпускаемой продукции и мощности ТЭС, по сравнению с указанными в табл. 1.9.3 — 1.9.13, следует увеличивать СЗ не менее чем на одну ступень.

1.9.35. Объем выпускаемой продукции при наличии на одном предприятии нескольких источников загрязнения (цехов) должен определяться суммированием объемов продукции отдельных цехов. Если источник выброса загрязняющих веществ отдельных производств (цехов) отстоит от других источников выброса предприятия больше чем на 1000 м, годовой объем продукции должен определяться для этих производств и остальной части предприятия отдельно. В этом случае расчетная СЗ должна определяться согласно 1.9.43.

1.9.36. Если на одном промышленном предприятии выпускается продукция нескольких отраслей (или подотраслей) промышленности, указанных в табл. 1.9.3 — 1.9.12, то СЗ следует определять согласно 1.9.43.

1.9.37. Границы зоны с данной СЗ следует корректировать с учетом розы ветров по формуле

• где S — расстояние от границы источника загрязнения до границы района с данной СЗ, скорректированное с учетом розы ветров, м;
• S0 — нормированное расстояние от границы источника загрязнения до границы района с данной СЗ при круговой розе ветров, м;
• W — среднегодовая повторяемость ветров рассматриваемого румба, %;
• W0 — повторяемость ветров одного румба при круговой розе ветров, %.

Значения S/S0 должны ограничиваться пределами 0,5 ≤ S/S0≤ 2.

1.9.38. Степень загрязнения вблизи отвалов пылящих материалов, складских зданий и сооружений, канализационно-очистных сооружений следует определять по табл. 1.9.14.

1.9.39. Степень загрязнения вблизи автодорог с интенсивным использованием в зимнее время химических противогололедных средств следует определять по табл. 1.9.15.

1.9.40. Степень загрязнения в прибрежной зоне морей, соленых озер и водоемов должна определяться по табл. 1.9.16 в зависимости от солености воды и расстояния до береговой линии. Расчетная соленость воды определяется по гидрологическим картам как максимальное значение солености поверхностного слоя воды в зоне до 10 км вглубь акватории. Степень загрязнения над поверхностью засоленных водоемов следует принимать на одну ступень выше, чем в табл. 1.9.16 для зоны до 0,1 км.

1.9.41. В районах, подверженных ветрам со скоростью более 30 м/с со стороны моря (периодичностью не реже одного раза в 10 лет), расстояния от береговой линии, приведенные в табл. 1.9.16, следует увеличить в 3 раза.

Для водоемов площадью 1000-10000 м2 СЗ допускается снижать на одну ступень по сравнению с данными табл. 1.9.16.

1.9.42. Степень загрязнения вблизи градирен или брызгальных бассейнов должна определяться по табл. 1.9.17 при удельной проводимости циркуляционной воды менее 1000 мкСм/см и по табл. 1.9.18 при удельной проводимости от 1000 до 3000 мкСм/см.

1.9.43. Расчетную СЗ в зоне наложения загрязнений от двух независимых источников, определенную с учетом розы ветров по 1.9.37, следует определять по табл. 1.9.19 независимо от вида промышленного или природного загрязнения.

Таблица 1.9.3 СЗ вблизи химических предприятий и производств

Таблица 1.9.4 СЗ вблизи нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий и производств

Таблица 1.9.5 СЗ вблизи предприятий по производству газов и переработке нефтяного газа

Таблица 1.9.6 СЗ вблизи предприятий по производству целлюлозы и бумаги

Таблица 1.9.7 СЗ вблизи предприятий и производств черной металлургии

Таблица 1.9.8 СЗ вблизи предприятий и производств цветной металлургии

Таблица 1.9.9 СЗ вблизи предприятий по производству строительных материалов

Таблица 1.9.10 СЗ вблизи машиностроительных предприятий и производств

Таблица 1.9.11 СЗ вблизи предприятий легкой промышленности

Таблица 1.9.12 СЗ вблизи предприятий по добыче руд и нерудных ископаемых

* Распространяется на определение СЗ вблизи терриконов.

Таблица 1.9.13 СЗ вблизи ТЭС и промышленных котельных

Таблица 1.9.14 СЗ вблизи отвалов пылящих материалов, складских зданий и сооружений, канализационно-очистных сооружений (золоотвалы, солеотвалы, шлакоотвалы, крупные промышленные свалки, предприятия по сжиганию мусора, склады и элеваторы пылящих материалов, склады для хранения минеральных удобрений и ядохимикатов, гидрошахты и обогатительные фабрики, станции аэрации и другие канализационно-очистные сооружения)

Таблица 1.9.15 СЗ вблизи автодорог с интенсивным использованием в зимнее время химических противогололедных средств

Таблица 1.9.16 СЗ в прибрежной зоне морей и озер площадью более 10000 м2

Таблица 1.9.17 СЗ вблизи градирен и брызгальных бассейнов с удельной проводимостью циркуляционной воды менее 1000 мкСм/см

Таблица 1.9.18 СЗ вблизи градирен и брызгальных бассейнов с удельной проводимостью циркуляционной воды от 1000 до 3000 мкСм/см

Таблица 1.9.19 Расчетная СЗ при наложении загрязнений от двух независимых источников

Фарфор электротехнический

Является наиболее распространенным керамическим электроизоляционным материалом. В состав фарфора входят: каолин – белая глина, огнеупорная глина, кварц и полевой шпат. Изготовление фарфоровых изделий состоит из следующих операций: измельчение составных частей фарфора и перемешивание их с водой в однородную массу. Путем прессования, обтачивания, отливки в гипсовые формы или выдавливания из этой массы получают изделия нужной конфигурации. Для удаления избытка воды изделия сушат, затем их покрывают стекловидной массой – глазурью, которая уменьшает гигроскопичность фарфора, придает определенную окраску изделиям и создает при обжиге ровную, гладкую поверхность. после глазуровки изделие опять сушат и обжигают в печах при температуре 1320 – 1450 °С. Фарфор характеризуется высокой теплостойкостью, стойкостью к электрическим дугам и весьма малым водопоглощением. Из фарфора изготовляют линейные (подвесные и штыревые) изоляторы, стационарные (опорные и проходные) изоляторы, аппаратные изоляторы, установочные фарфоровые изделия (ролики, детали предохранителей, патронов, штепселей и тому подобные). Электрическая прочность фарфора 6 – 10 кВ/мм; ε = 5 – 6,5. Кроме фарфора, применяется другой керамический материал – стеатит, изготовляемый на основе минерала – талька. Стеатит по сравнению с фарфором обладает более высокими электроизоляционными и физико-механическими свойствами.

Выводы

Современные приборы позволяют оценивать качество изоляции разнообразного оборудования и кабелей с высокой точностью и в различных условиях. Затраты на проведение испытаний специализированными сервисными организациями или ведомственными службами компенсируются сокращения расходов на простой и ремонт электрооборудования, а также на компенсации потребителям в случае аварийных перебоев в снабжении электроэнергией.

Если вам нужна профессиональная консультация по проверке изоляции кабелей и электрооборудовани, просто отправьте нам сообщение!

Вакуум как изолятор.

Когда металлические электроды помещены в газ с давлением меньше 10-2 Па, молекул газа недостаточно для образования заметного тока в межэлектродном зазоре, и в этом случае говорят об изоляции высоким вакуумом. Ионизация молекул остаточного газа при соударении с электронами или положительно заряженными ионами, вылетающими с электродов, при таких давлениях происходит редко. В условиях высокого вакуума при постоянном напряжении ниже 20 кВ на поверхности катода пробой может не наступать при напряженности поля до 5 МВ/см, а на аноде – при напряженности в несколько раз большей. Однако при более высоких напряжениях катодный градиент, при котором наступает пробой, быстро уменьшается. Пробой между металлическими электродами в вакууме происходит из-за обмена заряженными частицами между катодом и анодом. Электрон, вылетающий из катода, ускоряется электрическим полем и ударяет в анод, выбивая положительные ионы и фотоны. Положительные ионы и часть фотонов попадают на катод; ионы ускоряются электрическим полем и вызывают эмиссию вторичных электронов. При некотором критическом значении напряжения и градиента электрического поля для данного материала электродов этот процесс становится неустойчивым, и происходит искровой пробой.

Изоляция высоким вакуумом особенно широко применяется в электронике как для ускорения электронов низкой энергии в обычных электровакуумных приборах, так и для высоковольтных приложений в рентгеновских приборах и ускорителях для ядерных исследований.

Приборы для контроля качества изоляции

Выбор приборов для контроля качества изоляции зависит от типа обследуемого электрооборудования, кабелей, метода и условий проведения испытаний. При выборе измерителей следует обратить внимание на следующие факторы:

• допустимый измерительный диапазон контрольно-измерительного прибора, категория электробезопасности (CAT I…IV);
• параметры исследуемой электросистемы (постоянное/переменное напряжение на входе/выходе, ток нагрузки, частота, мощность), возможность отключения электроснабжения оборудования при проведении исследований;
• свойства материала изоляции (тепловые, диэлектрические);
• параметры окружающей среды (уровень влажности, температура);
• возможность доступа к тестируемому оборудованию (контакт, дистанционно).

Универсальные измерители электрических параметров – мультиметры, мегаомметры. Для бытовых, офисных и промышленных низковольтных электрических установок и проводов достаточно измерителей CAT I, II, для высоковольтных линий электропередач или распределительных ячеек – не ниже CAT III (1000 В).

Для проверки изоляции кабелей и электрооборудования постоянным/переменным повышенным напряжением применяют установки T99/1, T26/1, MMG5/10, HPG 50/70 с приборами для преобразования дефектов (прожига). Для дистанционного обнаружения дефектов подземных кабельных жил и оценки расстояния до неисправности пользуются популярностью генераторы ударных импульсов RSP 3, PWG 2000 и рефлектометры СТЭЛЛ РЕЙС-205, СТЭЛЛ РЕЙС-305, СТЭЛЛ РЕЙС-405.

Бесспорные преимущества тепловизоров линнейки Testo 868/871/872/882/885 – это компактность, мобильность, простота в использовании. Тепловизоры Fluke TiX500/580 обладают точностью 0,025 °С и расширенным диапазон измерений до +400 °С.

Что такое электрическая прочность?

Под электрической прочностью для любой изоляции следует понимать такую минимальную разность потенциалов, приложенную к единице толщины, при которой начинают происходить разряды. Электрическая прочность представляет собой нелинейную функцию, изменение которой зависит от таких факторов:

• Толщины изоляции;
• Диэлектрической проницаемости;
• Температуры как окружающего пространства, так и самой изоляции;
• Тип диэлектрика;
• Род приложенного напряжения (переменное или постоянное).

Таким образом, можно сказать, что прочность изоляции определяет пробивное напряжение. На практике для каждого материала этот параметр вычисляется эмпирическим путем после проведения многочисленных испытаний.

Рис. 1. Воздействие напряжения на диэлектрик

Величина измеряется как В/мм или кВ/см и т.д., к примеру, сухой воздух, в среднем, обладает прочностью 32кВ/см.

Однако прочность изоляции будет зависеть и от агрегатного состояния материала:

• Твердые диэлектрики – наиболее распространенные в кабельно-проводниковой продукции, предназначены для изготовления изоляции жил, корпусов приборов, прокладок и т.д. После пробоя или микро пробоя происходит разрушение изоляции, образуются каналы, по которым повторный пробой будет происходить уже при меньшем напряжении.
• Жидкие диэлектрики – наиболее распространенный вариант – трансформаторное масло, используемое в трансформаторах, выключателях, кабелях высокого напряжения. За счет подвижной структуры обладают способностью к восстановлению, благодаря чему они отлично проявляют себя в тех же масляных выключателях, где изоляция одновременно гасит дугу, а после этого восстанавливается.
• Газообразная изоляция – вокруг обмоток трансформатора или других электрических аппаратов используется воздух, то же можно сказать о некоторых типах высоковольтных выключателей. Но в современных приборах часто применяется элегаз или азот. Газы также легко восстанавливаются после пробоя.

Физически электрическая прочность диэлектриков обеспечивается за счет отсутствия свободных носителей заряда в материале. Молекулы диэлектрика настолько прочно удерживают электроны на крайних орбитах, что даже приложенное напряжение не может вырвать их с орбит. Разумеется, что если рассмотреть идеальный вариант – расположение материала между двумя пластинами, на которые подано напряжение, то через него протекать не будет. Однако все атомы будут получать дополнительную энергию, что создаст большую напряженность электрического поля, как во всей твердой изоляции, так и в каждом отдельном атоме.

Но, если между вышеприведенными пластинами поместить не один кусок диэлектрика, а две из разных материалов или половину из воздуха, а вторую из пластика, то напряженность электрического поля в этих материала будет отличаться из-за того, что у них разная диэлектрическая проницаемость. Это является одним из важнейших факторов снижения электрической прочности.

Испытания изоляции повышенным напряжением позволяют выявить локальные дефекты, не обнаруживаемые иными методами; кроме того, такой метод испытаний является прямым способом контроля способности изоляции выдерживать воздействия перенапряжений и дает определенную уверенность в качестве изоляции. К изоляции прикладывается испытательное напряжение, превышающее рабочее напряжение, и нормальная изоляция выдерживает испытания, а дефектная пробивается.

При испытаниях повышенным напряжением используются три основных вида испытательных напряжений: повышенное напряжение промышленной частоты, выпрямленное постоянное напряжение и импульсное испытательное напряжение (стандартные грозовые импульсы).

Основным видом испытательного напряжения является напряжение промышленной частоты. Время приложения

такого напряжения – 1 мин, и
изоляция считается выдержавшей испытания
, если за это время не наблюдалось пробоя или частичных повреждений изоляции. В некоторых случаях проводят испытания напряжением повышенной частоты (обычно 100 или 250 Гц).

При большой емкости испытуемой изоляции (при испытании кабелей, конденсаторов) требуется применение испытательной аппаратуры большой мощности, поэтому такие объекты чаще всего испытываются повышенным постоянным напряжением. Как правило, при постоянном напряжении диэлектрические потери в изоляции, приводящие к ее нагреву, на несколько порядков ниже, чем при переменном напряжении такого же эффективного значения; кроме того, и интенсивность частичных разрядов намного ниже. При таких испытаниях нагрузка на изоляцию существенно меньше, чем при испытаниях переменным напряжением, поэтому для пробоя дефектной изоляции требуется более высокое постоянное напряжение, чем испытательное переменное напряжение.

При испытаниях постоянным напряжением дополнительно контролируется ток утечки через изоляцию. Время приложения постоянного испытательного напряжения составляет от 5 до 15 мин. Изоляция считается выдержавшей испытания, если она не пробилась, а значение тока утечки к концу испытаний не изменилось или снизилось.

Третьим видом испытательного напряжения являются стандартные грозовые импульсы напряжения с фронтом 1,2 мкс и длительностью до полуспада 50 мкс. Испытания импульсным напряжением производят потому, что изоляция в процессе эксплуатации подвергается воздействию грозовых перенапряжений со схожими характеристиками. Воздействие грозовых импульсов на изоляцию отличается от воздействия напряжения частотой 50 Гц из-за гораздо большей скорости изменения напряжения, приводящей к другому распределению напряжения по сложной изоляции типа изоляции трансформаторов; кроме того, сам процесс пробоя при малых временах отличается от процесса пробоя на частоте 50 Гц, что описывается вольт-секундными характеристиками. По этим причинам испытаний напряжением промышленной частоты в ряде случаев оказывается недостаточно.

Воздействие грозовых перенапряжений на изоляцию часто сопровождается срабатыванием защитных разрядников, срезающих волну перенапряжения через несколько микросекунд после ее начала, поэтому при испытаниях используют импульсы срезанные через 2–3 мкс после начала импульса (срезанные стандартные грозовые импульсы). Амплитуда импульса выбирается исходя из возможностей оборудования, защищающего изоляцию от перенапряжений, с некоторыми запасами и исходя из возможности накопления скрытых дефектов при многократном воздействии импульсных напряжений. Конкретные величины испытательных импульсов определяются по ГОСТ 1516.1-76.

Испытания внутренней изоляции проводят трех ударным методом. На объект подается по три импульса положительной и отрицательной полярности, сначала полные, а затем срезанные. Интервал времени между импульсами – не менее 1 мин. Изоляция считается выдержавшей испытания, если во время испытания не произошло ее пробоев и не обнаружено повреждений. Методика обнаружения повреждений довольно сложна и обычно проводится осциллографическими методами.

Внешняя изоляция оборудования испытывается 15 ударным методом, когда к объекту с интервалом не менее одной минуты прикладывается по пятнадцать импульсов обеих полярностей, как полных, так и срезанных. Изоляция считается выдержавшей испытания, если в каждой серии из пятнадцати импульсов было не более двух полных разрядов (перекрытий).

Все виды испытаний можно разделить на три основные группы, различающиеся по назначению и соответственно по объему и нормам:

· испытания новых изделий на заводе-изготовителе;

· испытания после прокладки или монтажа нового оборудования, испытания после капитального ремонта;

· периодические профилактические испытания.

При профилактических или послеремонтных испытаниях проверяется способность изоляции проработать без отказа до следующих очередных испытаний. Контроль изоляции повышенным напряжением дает только косвенную оценку длительной электрической прочности изоляции, и основная его задача — проверка отсутствия грубых сосредоточенных дефектов.

Испытательные напряжения для нового оборудования на заводах-изготовителях определяются ГОСТ 1516.2-97, а при профилактических испытаниях величины испытательных напряжений принимаются на 10 –15% ниже заводских норм. Этим снижением учитывается старение изоляции и ослабляется опасность накопления дефектов, возникающих при испытаниях.

Контроль изоляции повышенным напряжением в условиях эксплуатации проводится для некоторых видов оборудования (вращающиеся машины, силовые кабели) с номинальным напряжением не выше 35 кВ

, поскольку при более высоких напряжениях испытательные установки слишком громоздки.

Кабели.

Испытательные напряжения для кабелей устанавливаются в соответствии с ожидаемым уровнем внутренних и грозовых перенапряжений.

На заводах-изготовителях маслонаполненные кабели и кабели с маловязкой пропиткой испытывают повышенным напряжением промышленной частоты (около 2,5 Uном). Кабели с вязкой пропиткой и газовые кабели для предотвращения повреждения изоляции испытывают выпрямленным напряжением порядка (3,5..4) Uном, где Uном – линейное напряжение при рабочих напряжениях 35 кВ и менее.

Кроме того, измеряют сопротивление изоляции, а при рабочих напряжениях 6 кВ и более измеряют сопротивление изоляции и tgδ

.

После прокладки кабеля, после капитального ремонта и во время профилактических испытаний изоляцию кабелей испытывают повышенным выпрямленным напряжением. Время испытаний для кабелей напряжением 3–35 кВ составляет 10 мин для кабелей после прокладки и 5 мин после капитального ремонта и во время профилактических испытаний. Периодичность профилактических испытаний составляет от двух раз в год до одного раза в три года для разных кабелей. При испытаниях контролируется ток утечки, значения которого лежат в пределах от 150 до 800 мкА/км для нормальной изоляции. До и после испытаний измеряется сопротивление изоляции.

Силовые трансформаторы

. На заводе-изготовителе внутренняя и внешняя изоляция испытывается полными и срезанными стандартными грозовыми импульсами, а также повышенным переменным напряжением промышленной частоты. Обнаружение повреждений продольной изоляции чаще всего проводят осциллографированием тока в нейтрали трансформатора и сравнением осциллограммы с типовой.

Если изоляция нейтрали и линейного вывода одинакова, то при испытаниях повышенным переменным напряжением оба конца испытуемой обмотки изолируются и на обмотку подается напряжение от постороннего источника. Если уровень изоляции нейтрали понижен, то испытания проводятся индуктированным напряжением повышенной частоты (до 400 Гц) с тем, чтобы можно было бы подавать напряжение порядка 2 Uном. Нейтраль при этом заземляется или на нее подается постороннее напряжение той же частоты. Поскольку ЭДС самоиндукции в обмотке пропорциональна частоте, то при той же максимальной индукции можно приложить повышенное, по сравнению с рабочим, испытательное напряжение.

При испытаниях изоляции должна быть испытана поочередно каждая электрически независимая цепь или параллельная ветвь (в последнем случае – при наличии полной изоляции между ветвями), а испытательное напряжение прикладывается между выводом и заземленным корпусом, все другие обмотки заземляются. Измерения сопротивления изоляции проводят до и после испытаний повышенным напряжением.

Перед первым включением вновь смонтированного трансформатора измеряют пробивное напряжение трансформаторного масла, сопротивление изоляции и коэффициент абсорбции, отношение C

2/
C
50,
tgδ
(значение которого сравнивают с результатами заводских испытаний).

Во время периодических профилактических испытаний проводят те же испытания, что и перед первым включением, но допустимые значения tgδ

при этом увеличены. Испытания изоляции повышенным напряжением при профилактических испытаниях предполагаются для обмоток напряжением до 35 кВ, значения испытательных напряжений при этом снижаются до 0,85-0,9 значения заводского испытательного напряжения.

Периодичность профилактических испытаний для разных трансформаторов колеблются от одного раза в год до одного раза в четыре года.

Вводы высокого напряжения

. Основной вид контроля — периодический осмотр (от одного раза в трое суток до одного раза в шесть месяцев), также измеряют сопротивление изоляции между специальной измерительной обкладкой ввода и соединительной втулкой. Периодичность таких испытаний для разных вводов разная, но не реже одного раза в 4 года.

5.1. Нормируемые величины [1]

Испытания электрооборудования повышенным напряжением проводятся перед приемкой в эксплуатацию в сроки, предусмотренные графиком планово-предупредительных ремонтов и профилактических испытаний электрооборудования.

Нормы, условия испытаний и порядок их проведения представлены в таблице 1.

Таблица 1. Нормы, условия испытаний повышенным напряжением и указания их проведению

5.2. Приборы и установки для испытания электрооборудования повышенным напряжением [2 – 5]

Для испытания электрооборудования повышенным напряжением могут быть использованы следующие приборы и установки:

· универсальная пробойная установка УПУ-5М;

· аппарат для испытания изоляции силовых кабелей и твердых диэлектриков АИД 70/50;

· малогабаритная испытательная установка МИУ-60;

· установка для испытания изоляции кабелей УИ-70;

· мегаомметры типа Ф4100, Ф4101, Ф4102 и ЭСО202/2 (Г) с выходным напряжением 2500 В.

Описание и схемы присоединения мегаомметров к испытываемому оборудованию приведены в лабораторной работе №3.

5.2.1. Универсальная пробойная установка УПУ-5М

Предназначена для измерения электрической прочности изоляции при испытании постоянным или переменным напряжением до 6 кВ.

Установка (рис. 1) выпускается в двух вариантах исполнения:

· «У» — универсальная (переменное и постоянное напряжение);

· «П» — только переменное напряжение;

Рис. 1. Универсальная пробойная установка УПУ-5М

Основные технические характеристики УПУ-5М приведены в таблице 2.

Таблица 2. Технические характеристики универсальной пробойной установки УПУ-5М

5.2.2. Аппарат для испытания изоляции силовых кабелей и твердых диэлектриков АИД 70/50

Аппарат испытательный АИД-70/50 (рис 5.2) предназначен для испытания изоляции силовых кабелей и твердых диэлектриков выпрямленным электрическим напряжением, а также для испытания твердых диэлектриков синусоидальным электрическим напряжением частотой 50 Гц.

Таблица 3. Технические характеристики АИД-70/50

5.3 Порядок проведения испытаний изоляции повышенным напряжением

Измерить сопротивление изоляции испытываемого объекта.

Собрать испытательную схему в следующей последовательности:

· подготовить к работе испытательную установку в соответствии с инструкцией завода-изготовителя;

· наложить переносное заземление на высоковольтный вывод испытательной установки;

· произвести необходимые отключения (отсоединения) испытуемого электрооборудования;

· наложить переносные заземления на испытуемое электрооборудование или включить заземляющие ножи;

· установить регулятор напряжения испытательной установки в положение, соответствующее нулевому значению напряжения на выходе;

· присоединить высоковольтный вывод к испытываемому объекту (шина, кабель, провод, вывод обмотки двигателя, трансформатора и т.д.);

· снять переносное заземление с высоковольтного вывода испытательной установки (с этого момента производить изменения в схеме испытаний категорически запрещено). Все изменения в испытательной схеме производить только при отсоединенном и заземленном высоковольтном выводе;

· включить испытательную установку в сеть.

Перед снятием переносного заземления с высоковольтного вывода и включением испытательной установки в сеть производитель работ обязан громко и отчетливо предупредить бригаду о подаче напряжения на испытываемый объект и убедиться, что его предупреждение услышано всеми членами бригады.

После включения испытательной установки необходимо увеличить выходное напряжение от нуля до испытательного значения. Скорость подъема напряжения до 1/3 испытательного значения может быть произвольной. После этого скорость подъема испытательного напряжения должна допускать визуальный отсчет по измерительным приборам, и по достижении установленного значения напряжения оно должно поддерживаться неизменным в течение требуемого времени испытаний.

По истечении времени испытаний напряжение плавно снижается до нуля, после чего испытательную установку можно отключить. После этого необходимо повторно измерить сопротивление испытанной изоляции.

Испытание изоляции повышенным напряжением позволяет убедиться в наличии необходимого запаса прочности изоляции, отсутствии местных дефектов, не обнаруживаемых другими способами. Испытанию изоляции повышенным напряжением должны предшествовать тщательный осмотр и оценка состояния изоляции другими методами (измерение сопротивления изоляции, определение влажности изоляции и т.п.).

Величина испытательного напряжения для каждого вида оборудования определяется установленными нормами «Правил эксплуатации электроустановок потребителей».

Изоляция считается выдержавшей электрическое испытание повышенным напряжением в том случае, если не было пробоя, перекрытия по поверхности, поверхностных разрядов, увеличения тока утечки выше нормированного значения, наличия местных нагревов от диэлектрических потерь. В случае несоблюдения одного из этих факторов – изоляция электрического испытания не выдержала.

Типовая схема испытания изоляции электрооборудования повышенным переменным напряжением представлена на русунке 3.

Рис. 3. Схема испытания изоляции электрооборудования повышенным переменным напряжением

Испытательная установка состоит из регулирующего устройства TV1 (автотрансформатора), повышающего трансформатора TV2, аппарата защиты QF (автоматического выключателя), средств измерения тока и напряжения pV1, pV2, pA и дополнительного сопротивления R, который необходим для защиты установки при пробое изоляции испытуемого объекта.

Измерение напряжения может производится как косвенным методом с применение специальных измерительных трансформаторов TV3, при этом измерительный трансформатор TV3 и вольтметр pV2 включаются во вторичную цепь повышающего трансформатора (на рисунке 5.5 таким образом включен вольтметр V, проградуированный в кВ), так и методом прямого измерения испытательного напряжения непосредственно на испытуемом объекте с применением киловольтметров (применение измерительного трансформатора TV3 в данном случае не требуется).

Автоматический выключатель QF предназначен для быстрого отключения испытательной установки при возникновении большого тока через регулирующий трансформатор в момент пробоя изоляции. Таким образом, этот автоматический выключатель ограничивает время воздействия испытательного напряжения на объект при пробое изоляции и защищает испытательную установку от повреждения.

Для испытания изоляции постоянным (выпрямленным) напряжением используют испытательные установки, которые схематично аналогичны установкам для испытания изоляции повышенным напряжением промышленной частоты, только в схему вводят выпрямительное устройство. Примерная схема испытательной установки для проведения испытаний с использованием постоянного тока представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Схема испытания изоляции электрооборудования повышенным постоянным напряжением

5.4. Порядок проведения испытаний установкой АИД-70

5.4.1. Подготовка испытаний

Установить источник испытательного напряжения (в дальнейшем – источник) вблизи испытуемого объекта. Подсоединить объект к высоковольтному выводу источника.

Заземлить источник прилагаемым к аппарату гибким медным проводом, сечение которого 4 мм2.

Кабели источника подсоединить к соответствующим разъемам пульта управления.

Удалить пульт управления аппарата от источника на расстоянии не менее 3 м.

Подключить пульт управления к питающей сети и заземлить его при помощи прилагаемого к аппарату сетевого кабеля.

РАБОТА БЕЗ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЗАПРЕЩАЕТСЯ!

5.4.2. Проведение испытаний

Лица, присутствующие при испытании, должны быть удалены от источника и испытуемого объекта на расстоянии не менее 3 м.

Вставить спецключ от аппарата в переключатель пульта управления и включить необходимый вид испытательного напряжения, при этом должен загореться зеленый сигнал.

При работе на выпрямленном напряжении во избежание выхода из строя источника, а также для правильного измерения величины испытательного напряжения строго следить за положением тумблера «кV».

Вращая ручку регулятора испытательного напряжения против часовой стрелки, установить ее в исходное положение до упора.

Включить испытательное напряжение кнопкой, при этом должен загореться красный сигнал.

Вращая ручку регулятора испытательного напряжения по направлению движения часовой стрелки и наблюдая за показаниями киловольтметра, установить необходимую величину испытательного напряжения.

При испытании емкостных объектов необходимо помнить, что после прекращения вращения ручки регулятора напряжения испытательное напряжение на объекте продолжает увеличиваться (стрелка киловольтметра продолжает отклоняться) по мере зарядки емкости.

В таких случаях подъем напряжения надо осуществлять медленно и плавно, не допуская превышения нормированной величины испытательного напряжения на объекте, а также не допуская превышения наибольшего рабочего напряжения аппарата, равного 70 кВ.

При работе на выпрямленном испытательном напряжении измерение тока нагрузки величиной до 1 мА следует производить микроамперметром, при этом следует нажать кнопку, шунтирующую этот прибор.

После окончания испытания необходимо ручку регулятора испытательного напряжения, вращая ее против движения часовой стрелки, установить в исходное положение до упора.

Кнопкой отключить испытательное напряжение и только после этого отключить аппарат от сети спецключом, установив его в положение 0.

Контроль за снятием остаточного емкостного заряда с испытуемого объекта необходимо осуществлять, наблюдая за показанием киловольтметра аппарата – стрелка киловольтметра должна стоять на числовой отметке шкалы 0.

В случае испытания выпрямленным напряжением, равным 70 кВ, емкостного объекта с величиной емкости более 4 мкФ после окончания испытания и установленной ручки регулятора напряжения в исходное положение до упора остаточный заряд с объекта необходимо снимать при помощи специальной разрядной штанги с ограничительным сопротивлением, затем кнопкой отключить испытательное напряжение и только после этого отключить аппарат от сети спецключом.

Применение специальной разрядной штанги исключает выход из строя вторичной обмотки высоковольтного трансформатора.

При испытании емкостных объектов выпрямленным напряжением ниже 70 кВ величина максимально допустимой емкости испытуемого объекта, без применения специальной разрядной штанги должна определяться по формуле:

где С

– максимально допустимая емкость испытуемого объекта без применения специальной разрядной штанги, мкФ;

U

– испытательное напряжение, кВ.

Стекло

Получают переплавкой кремнезема – SiO2 (в виде песка) с окислами различных металлов – натрия, калия, свинца, кальция (в виде соды, селитры, буры, различных каменных пород). Стекло – аморфное тело, поэтому оно не имеет определенной температуры плавления. При нагреве стекло размягчается и становится жидким. В этом состоянии стекло можно выдувать, вытягивать, прессовать, отливать. Физические и механические свойства стекла зависят от его состава и обработки. Если обычное стекло хрупкое, то особо закаленное стекло – сталинит обладает высокой прочностью на удар. Стекло практически водонепроницаемо, на него не действуют кислоты (за исключением плавиковой) и щелочи. Однако, стекла, содержащие только щелочные окислы (Na2O, K2O), хорошо растворяются в воде (жидкое стекло). Электроизоляционные свойства стекла очень высоки. С нагревом стекло быстро теряет изоляционные качества. В электротехнике стекло используют для изготовления баллонов осветительных и электронных ламп, изоляторов и тому подобного. Из стекла можно получить волокна диаметром до 0,005 – 0,006 мм. Отдельные волокна свиваются в нити. Стеклянные нити (стеклопряжа) используют для нагревостойкой изоляции проводников марки ПСД. Электрическая прочность стекла 10 – 40 кВ/мм; ε = 5,5 – 10.

Методы контроля качества изоляции проводов и электрооборудования

• коэффициент абсорбции (R60/R15 – отношение сопротивлений, рассчитанных через 60 и 15 секунд после подачи напряжения);
• тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ=P/Q – отношение активной и реактивной мощности);
• электрическая прочность при подаче повышенного напряжения 3-35 кВ;
• температура поверхностных или внутренних слоев изоляции.

Изолента

Изоляционная лента или изолента знакома пожалуй каждому. По внешнему виду это узкий (не всегда) рулон цветного или чёрного материала. Внутренняя сторона ленты покрыта клеящим составом для приклеивания. Используется лента накручиванием на место изоляции перекрывающими витками.

По материалу изготовления изоляционная лента бывает:

• Поливинилхлоридной (ПВХ)
• Хлопчатобумажной (ХБ)

Первый тип изоленты представлен широким цветовым спектром. ХБ изолента чёрного цвета с характерным запахом резины или битума.

Изолента ПВХ

ПВХ изоленту изготавливают из винила, нанося на одну сторону ленты клеящий состав. Ширина изоленты ПВХ от 15 до 50 мм. Достоинства изоленты ПВХ в высокой эластичности. Недостатки в изменении своих свойств при снижении и повышении температуры. ПВХ изоленты отличные, однако дальше низких напряжения её применение не распространяется.

Изолента ХБ

ХБ изолента характерно чёрного цвета в рулонах шириной 15- 50 мм. Изготавливается из хлопчатобумажных лент из пропиткой в резине и нанесением клеящего слоя на одну сторону. Сочетание хлопка (возможно стеклоткани) делают ХБ ленту устойчиво к колебаниям температур и её применение распространяется на сети напряжением свыше 1000 В.

В физике

Когда напряжение в проводниках увеличивается, соответственно повышается и значения напряжённости в электрических полях. Сам пробой изоляции же возникает в проводниках, которыми могут выступать кабельные жилы или пластины.

При этом значение прочности электричества измеряется киловольтом на миллиметр или киловольтом на сантиметр. Это подходит плоским кабелям, выполненным в виде лент или пластинок, обладающими равномерными изоляционными слоями. Отличным примером является бумажный конденсатор.

Пробои в изоляции становятся причиной коротких замыканий в электрической сети. Для слоёв изоляции её значения прочности изоляции являются ключевым параметром.

О том, какой именно прочностью должны обладать изоляционные слои на тех или иных электрических установках или электрическом оборудовании, можно прочитать в соответствующих разделах ГОСТа.

Электрическая прочность воздушных промежутков

Основы > Электротехнические материалы > Диэлектрики

Электрическая прочность воздушных промежутков При нормальных условиях (давление 0,1 МПа; температура 293 К, абсолютная влажность 11 г/м3) разрядное напряжение воздушного промежутка между плоскими электродами (однородное поле) s — расстояние между электродами, м.Зависимости разрядных напряжений от расстояния между электродами для промежутков с резко неоднородным полем (стержень — стержень, стержень — плоскость) при напряжениях с частотой 50 Гц и импульсном (50%) приведены на рис. 6-1 и 6-2.При условиях, отличных от нормальных, где — относительная плотность воздуха; p — давление, Па; T — температура, К; k — поправочный коэффициент для учета влажности воздуха (рис. 6-3).Для промежутков со слабо неоднородным полем (шары) коэффициент k принимается равным единице. При напряжениях, амплитуды которых меньше 141 кВ, процентная поправка на влажность уменьшается, по сравнению с указанной на рис. 6-3, пропорционально амплитуде напряжения. При предразрядных временах менее 10 мкс процентная поправка на влажность уменьшается пропорционально величине предразрядного времени, т. е. по отношению к 10 мкс.

Рис. 6-1. Разрядные напряжения для воздушных промежутков стержень — стержень и стержень — плоскость при 50 Гц.

Рис. 6-2. Разрядные 50% — ные импульсные напряжения для воздушных промежутков стержень — стержень и стержень — плоскость.

Рис. 6-3. Поправочный коэффициент k для учета влажности воздуха (по ГОСТ 1516-731)

Условия возникновения коронного разряда в случае резко неоднократного поля описаны в разделе.При выборе изоляционных расстояний по воздуху в конструкциях с резко неоднородными полями следует использовать разрядные характеристики промежутков со стержневыми электродами по рис. 6-1 и 6-2 (как наиболее неблагоприятный случай). Для аппаратов высокого напряжения минимальные изоляционные расстояния по воздуху можно принимать равными: где Uн в кВдейств.Если необходимо повысить электрическую прочность воздушных промежутков с тем, чтобы сократить расстояния при недостатке места, принимают меры для выравнивания электрического поля до слабо неоднородного, для чего:а) увеличивают радиусы кривизны электродов так, чтобы они превышали межэлектродное расстояние;б) предусматривают тщательную обработку и устранение каких-либо местных неровностей на поверхностях электродов;в) предусматривают меры против загрязнения и запыления поверхности электродов.Выбор изоляционных расстояний в случае слабо неоднородного поля может быть выполнен по разрядной характеристике для промежутка с шаровыми электродами достаточно большого диаметра (рис. 6-4).Минимальные изоляционные расстояния в распределительных установках нормируются Правилами устройства электроустановок.

Рис. 6-4. Разрядные напряжения для воз душного промежутка со слабо неоднородным полем (шары диаметром более 100 см, один шар за землен) при напря жениях — постоян- ном, переменном 50 Гц и импульсном.

Смотри ещё по разделу на websorКлассификация диэлектриков Поляризация диэлектриков Электропроводность диэлектриков Пробой диэлектриков Электрическая прочность воздушных промежутков Разряд по поверхности твердого диэлектрика Разряд в масле

Общие требования

1.9.7. Выбор изоляторов или изоляционных конструкций из стекла и фарфора должен производиться по удельной эффективной длине пути утечки в зависимости от СЗ в месте расположения электроустановки и ее номинального напряжения. Выбор изоляторов или изоляционных конструкций из стекла и фарфора может производиться также по разрядным характеристикам в загрязненном и увлажненном состоянии.

Выбор полимерных изоляторов или конструкций в зависимости от СЗ и номинального напряжения электроустановки должен производиться по разрядным характеристикам в загрязненном и увлажненном состоянии.

1.9.8. Определение СЗ должно производиться в зависимости от характеристик источников загрязнения и расстояния от них до электроустановки (табл. 1.9.3 — 1.9.18). В случаях, когда использование табл. 1.9.3 — 1.9.18 по тем или иным причинам невозможно, определение СЗ следует производить по КСЗ.

Вблизи промышленных комплексов, а также в районах с наложением загрязнений от крупных промышленных предприятий, ТЭС и источников увлажнения с высокой электрической проводимостью определение СЗ, как правило, должно производиться по КСЗ.

1.9.9. Длина пути утечки L (см) изоляторов и изоляционных конструкций из стекла и фарфора должна определяться по формуле

L = λэ· U · k,

• где λэ — удельная эффективная длина пути утечки по табл. 1.9.1, см/кВ;
• U — наибольшее рабочее междуфазное напряжение, кВ (по ГОСТ 721);
• k — коэффициент использования длины пути утечки (1.9.44-1.9.53).

Жидкие диэлектрики.

Органические соединения, в частности углеводороды, широко используются в качестве жидких диэлектриков. Для углеводородов характерны низкая диэлектрическая проницаемость (от 2 до 4) и умеренно высокое удельное электрическое сопротивление (ок. 1012 ОмЧсм). Поскольку углеводороды не содержат кислорода или азота, они являются химически стабильными и поэтому подходят для использования в сильных электрических полях, в которых процессы ионизации усиливают химическую нестабильность. Примерами жидких диэлектриков могут служить циклические углеводороды, такие, как бензол (C6H6), или ациклические соединения типа гексана [CH3 (CH2)4CH3]. Большинство углеводородов встречаются в виде смесей; химический состав и строение входящих в них компонентов точно не известны. К ним относятся, в порядке возрастания вязкости, петролейный эфир, парафиновое масло, трансформаторные масла, парафин и различные воски.

Некоторые галогенопроизводные продукты, такие, как хлороформ (CHCl3) и четыреххлористый углерод (CCl4), являются диэлектриками. К жидким неорганическим диэлектрикам относятся такие сжиженные газы, как двуокись углерода и хлор.

Важным преимуществом жидких диэлектриков является их способность к восстановлению своих свойств после искрового пробоя и способность проводить тепло, что важно для трансформаторов

Характеристики диэлектриков

К данной группе относятся пироэлектрики, сегнетоэлектрики, релаксоры, пьезоэлектрики. В современной технике активно используются пассивные и активные свойства таких материалов, поэтому остановимся на них подробнее.

Пассивные свойства изоляторов применяются в тех случаях, когда они используются в обычных конденсаторах.

Электроизоляционными материалами считают диэлектрики, не допускающие потери электрических зарядов. С их помощью можно отделять друг от друга электрические цепи, части приборов от проводящих частей. В таких ситуациях диэлектрическая проницаемость не имеет особой роли.

Активные (управляемые) диэлектрики — это пироэлектрики, сегнетоэлектрики, электролюминофоры, материалы для затворов и излучателей в лазерной технике.

Спрос на диэлектрические материалы ежегодно возрастает. Причиной является увеличение мощности промышленных предприятий и коммерческих учреждений.

Кроме того, повышенный спрос на диэлектрики можно объяснить увеличением числа средств связи и различных электрических приборов.

В технике особое значение играет электрическая прочность изоляторов, связанная с расположением молекул и атомов в кристаллической решетке.

Причины уменьшения электрической прочности

Наиболее отрицательное влияние на электрическую прочность изоляции оказывает переменное напряжение и температура. При переменном напряжении, то есть напряжении, которое меняется время от времени, например, электростанция выдает в линию 220 кВ, из-за технической неисправности или планового ремонта, величина напряжения уменьшена до 110 кВ, после ремонта стало опять 220 кВ. Это и есть переменное напряжение, то есть изменяющееся за определенный период времени. Ввиду того что в Российской Федерации 50 процентов электроустановок для передачи электроэнергии уже выработали свой ресурс (а он составляет 25-30 лет), то переменное напряжение довольно-таки частое явление. Среднее значение такого напряжение определяется с помощью графика:

Или определяется по формуле:

Температура нагрева кабеля, вследствие протекания электрического тока, значительно уменьшает срок службы проводника (происходит, так называемое, старение изоляции). Зависимость напряженности пробоя при различной температуре изображена на графике:

Связь с газом

Не все знают, как связаны между собой газ и изоляционные слои на электрическом оборудовании. При этом они тесно связаны между собой, поскольку газ считается хорошим диэлектрическим веществом.

С помощью газа обеспечивается изоляция на электрическом оборудовании, рассчитанном на большое количество вольт.

Для такой изоляции применяют:

1. Воздух.
2. Азот.
3. Гексафторид серы.

Гексафторид серы можно называть элегазом, он является одним из самых лучших способов обеспечения изоляции. Чтобы распределять и принимать электричество больше ста киловольт, применяют специальные устройства распределения.

Благодаря таким устройствам можно создавать отводы на электрических подстанциях, или создавать приём электрической энергии в большие города.

Для устройства распределения как раз используют элегаз. Его применяют не только как слой изоляции: газ может возникать при работе проводов, наполненных маслом. При прохождении напряжений с разным значением возникают прогрев и охлаждение.

«Термической деструкцией» называют кабели, где изоляционный слой из бумаги пропитан маслянистым веществом. При распаде целлюлозы образуется такие вещества, как метан, газы (углекислый и угарный), другие летучие вещества.

Когда слой изоляции начинает устаревать, может возникнуть пробой с ионизацией. По этой причине сегодня всё реже применяются проводники с изоляцией из пропитанной бумаги, а если они где и встречаются, то в сетях до тридцати пяти киловольт.

Электрическая прочность — воздух

На величину электрической прочности воздуха, как и других газов, оказывает большое влияние давление. При повышении давления электрическая прочность газов существенно возрастает ( сравните р с. Это обстоятельство используется в некоторых электрических аппаратах и кабелях. При понижении давления электрическая прочность воздуха ( и других газов) уменьшается; однако при достижении очень глубокого вакуума электрическая прочность вновь сильно повышается.  

При атмосферном давлении электрическая прочность воздуха, как известно, ниже, чем изоляция. При определенных условиях напряженность поля в воздушном включении может превысить критическое значение ( в среднем 33 кв / см), и тогда произойдет его пробой.  

Влияние давления на электрическую прочность воздуха в сильной степени зависит от характера электрического поля между контактами.  

Влияние давления на электрическую прочность воздуха в сильной степени зависит от характера электрического поля между контактами. Только в равномерном поле пробивное напряжение воздуха при частоте 50 гц повышается с повышением давления. В неоднородном поле, которое обычно имеет место в существующих дуго-гасительных устройствах, при небольших давлениях пробивное напряжение сначала повышается с увеличением давления, но при дальнейшем повышении давления оно начинает понижаться, а затем опять повышается.  

Ввиду того, что электрическая прочность воздуха значительно меньше, чем твердых и жидких диэлектриков, расстояние между неизолированными ( голыми) токоведущими частями, находящимися под высоким напряжением, для надежности работы установки должно выбираться значительно большим, чем расстояние между токоведущими частями, разделенными твердым или жидким диэлектриком.  

При увеличении абсолютной влажности электрическая прочность воздуха также увеличивается. Это явление незначительно сказывается в однородных или слабо неоднородных полях. Но его следует учитывать в резко неоднородных полях, особенно при точных измерениях. Однако более важным параметром является относительная влажность. Если в данном помещении относительная влажность высока, то на поверхности твердых материалов образуется влажная пленка. В результате поверхностное сопротивление материала снижается и заряды стекают с поверхности. Образование влажной пленки на поверхности зависит от качества поверхности, является она гидрофобной или гидрофильной. Удельное объемное сопротивление также зависит от относительной влажности.  

Для очень длинных промежутков электрическая прочность воздуха при атмосферном давлении ( 61) стремится к значению 2 45 кВ / мм, в то время как при том же давлении, но при расстоянии между электродами 10 мм разрядный градиент будет примерно 3 1 кВ / мм. Надо отметить, что даже в однородном поле разрядные градиенты не остаются строго постоянными, а уменьшаются по мере возрастания длины промежутка. При давлении сжатого воздуха свыше 1 МПа все более заметно проявляется эффект автоэлектронной эмиссии, приводящей к весьма существенным отклонениям разрядных характеристик от закона Пашена, вследствие чего напряженность поля Е перестает изменяться пропорционально давлению и потому все более заметной становится разница в разрядных напряжениях промышленной частоты при кратковременном и длительном его приложении. Ввиду этого, очевидно, теряет всякий смысл говорить о разрядных градиентах сжатого воздуха даже в однородном поле в отрыве от конкретной длины межконтактных промежутков и фактической плотности газа.  

Напряженность поля близка к электрической прочности воздуха.  

При какой форме электродов величина электрической прочности воздуха наибольшая.  

Понижение давления приводит к падению электрической прочности воздуха, что может вызвать перекрытие воздушных зазоров и появление разряда. Изменение атмосферного давления также влияет на величину емкости воздушного конденсатора, вызывая тем самым изменение выходных параметров аппаратуры в целом.  

Выбор изоляции по разрядным характеристикам

1.9.27. Гирлянды ВЛ напряжением 6-750 кВ, внешняя изоляция электрооборудования и изоляторы ОРУ напряжением 6-750 кВ должны иметь 50%-ные разрядные напряжения промышленной частоты в загрязненном и увлажненном состоянии не ниже значений, приведенных в табл. 1.9.2.

Удельная поверхностная проводимость слоя загрязнения должна приниматься (не менее): для 1-й СЗ — 5 мкСм, 2-й СЗ — 10 мкСм, 3-й СЗ — 20 мкСм, 4-й СЗ – 30 мкСм.

Таблица 1.9.2 50%-ные разрядные напряжения гирлянд ВЛ 6-750 кВ, внешней изоляции электрооборудования и изоляторов ОРУ 6-750 кВ в загрязненном и увлажненном состоянии

Электрическая прочность.

Повышение давления воздуха приводит к увеличению напряжения коронного разряда и напряженности электрического поля, при которой происходит пробой для рассматриваемой системы электродов. Согласно закону Пашена, в однородном электрическом поле напряжение пробоя не изменится, если при уменьшении межэлектродного зазора во столько же раз увеличить давление газа в зазоре. Такие распространенные газы, как азот, кислород и двуокись углерода, по своей изолирующей способности близки к воздуху при атмосферном давлении. Некоторые пары, особенно те, что содержат серу, хлор или фтор, такие, как гексафторид серы (SF6), четыреххлористый углерод (CCl4) и фреон-12 (CCl2F2), имеют втрое большую электрическую прочность, чем воздух при том же давлении. Влияние давления на напряжение пробоя для некоторых материалов показано на рисунке.

Электроизолирующие свойства газов оказываются наихудшими при давлениях от 1 до 0,01 кПа. Прохождение тока через газ при таких давлениях сопровождается ярким свечением (например, в ртутных или неоновых лампах). Это явление называется тлеющим разрядом.

Теории возникновения пробоя диэлектриков

К этому времени накоплено много экспериментального материала по теме пробоя жидких диэлектриков, но это не помогло обосновать единую теорию его возникновения.

Сейчас наибольшей популярностью пользуются три группы теорий:

1. тепловая, объясняющая появление газового канала как результата кипения самого диэлектрика в местах локальной повышенной неоднородности поля (пузырьки воздуха и т.п.).
2. газовая, согласно которой к пробою приводит наличие пузырьков газа, адсорбированных на электродах или растворенных в масле;
3. химическая, объясняющая пробой как результат химических реакций, имеющих место в диэлектрике при воздействии электрического разряда в пузырьке газа.

Не сложно заметить, что все три теории объединяет признание того, что пробой масла происходит в паровом канале, образованном за счет испарения самого жидкого диэлектрика.

На величину пробивного напряжения оказывает влияние наличие связанной воды. При применении вакуумной сушки трансформаторного масла наблюдается три этапа:

1. резкое повышение пробивного напряжения, соответствующее удалению эмульсионной воды;
2. пробивное напряжение изменяется мало и останавливается на уровне 60 кВ. На данном этапе происходит удаление растворенной и слабо связанной воды;
3. медленное повышение пробивного напряжения за счет удаления связанной воды.