Hvad er dielektrisk styrke?
Fysisk betydning
Den elektriske feltstyrke øges med stigende spænding mellem lederne, det kan være en plade i en kondensator eller kabelkerne (i en individuel vikling), på et tidspunkt opstår der en isolationsnedbrud. Værdien, der kendetegner spændingen på nedbrydningstidspunktet kaldes elektrisk styrke og bestemmes af formlen:
her: U er spændingen mellem lederne, d er dielektrikens tykkelse.
Dielektrisk styrke måles i kV / mm (kV / cm). Denne formel er gyldig for flade ledere (i form af bånd eller plader) med et ensartet lag isolering imellem dem, som for eksempel i en papirkondensator.
Kortslutning i elektriske apparater og kabler forekommer netop på grund af isolationsnedbrud, opstår i dette øjeblik elektrisk lysbue. Derfor er elektrisk styrke en af de vigtigste egenskaber ved isolering. Kravene til den elektriske styrke til isolering af elektrisk udstyr og elektriske installationer spænding på 1 - 750 kV er anført i GOST 55195-2012 og GOST 55192-2012 (metoder til test af den elektriske styrke på installationsstedet).
Typer af fordeling
I homogene dielektrik skelnes adskillige typer af sammenbrud - elektrisk og termisk. Eksisterer også ionisering nedbrydning, som er en konsekvens af ioniseringen af gasindeslutninger i et fast dielektrikum. Dielektrikernes elektriske styrke afhænger i mange henseender af feltets inhomogenitet og forekomsten af gasioniseringsprocesser (intensitet og art) eller andre kemiske ændringer i materialet. Dette fører til det faktum, at nedbrydningen i det samme materiale sker ved forskellige spændinger. Derfor afbrydes spændingsspændingen af gennemsnitsværdien i henhold til resultaterne af adskillige test. Afhængigheden af den elektriske gasstyrke af densiteten (trykket) og tykkelsen af gaslaget udtrykkes ved Paschen-loven: Uetc= f (pA)
Gas og isolering
Det ser ud til, hvordan er ionisering af gasser og isolering af elektrisk udstyr relateret? Gas og elektricitet er forbundet på den nærmeste måde, fordi det er en fremragende dielektrik.Og derfor bruges et gasmedium til at isolere højspændingsudstyr.
Som dielektrisk anvendt: luft, nitrogen og gas. Elegaz er svovlhexafluorid, det mest lovende materiale med hensyn til elektrisk isolering. Til distribution og modtagelse af højspændingselektricitet bruges mere end 100 kV (fjernelse af kraftværker, modtagelse af elektricitet i store byer osv.), Komplette switchgears (GIS).
Det primære anvendelsesområde for SF6-gas er netop switchgear. Gas kan ud over at blive brugt som elektrisk isolering også forekomme under drift af oliefyldte kabler (eller kabler med imprægneret papirisolering). Da cyklisk opvarmning og afkøling af kablet sker som et resultat af spændingens passage i forskellige størrelser.
Udtrykket "termisk nedbrydning" gælder for kabler med imprægneret papirisolering. Pyrolysen af cellulose producerer brint, methan, carbondioxid og kulilte. I processen med aldring af isoleringen forårsager de resulterende gasformationer (med forøget spænding) en ioniseringsafbrydelse af isoleringen. Lige på grund af ioniseringsfænomener bruges strømkabler med isolering lavet af olieblødt papir (med tyktflydende imprægnering) i kraftledninger med spændinger op til 35 kV og bruges mindre og mindre i moderne energi.
Årsager til faldet i dielektrisk styrke
Den mest negative virkning på en dielektrisk styrke for en isolering udøves af vekselstrøm og spænding. Ved vekslende spænding, dvs. spænding, der skifter fra tid til anden, for eksempel udleverer kraftværket 220 kV til linjen, på grund af en teknisk funktionsfejl eller planlagt reparation, reduceres spændingsværdien til 110 kV, efter reparationen er den igen 220 kV. Dette er en vekslende spænding, det vil sige at ændre sig over et bestemt tidsrum. Vekslende spænding er ret almindelig. Den gennemsnitlige værdi af denne spænding bestemmes ved hjælp af grafen:
Eller bestemmes af formlen:
Kablets opvarmningstemperatur på grund af strømmen af elektrisk strøm reducerer lederens levetid markant (den såkaldte aldring af isoleringen forekommer). Afhængigheden af nedbrydningsintensiteten ved forskellige temperaturer er vist i grafen:
Elektrisk styrke på strømkabler
Den mest krævende elektriske styrkeindustri er sandsynligvis kabelprodukter. Hovedtypen kabler, der bruges i energiteknik (designet til nominel spænding op til 500 kV) er oliefyldte papirisolerede kabler.
Jo højere den nominelle spænding, som de er designet til, jo højere er vægten af kablet. Olie anvendes som imprægneringsafgasset og lav viskositet (MN-3, MN-4 og analoger). En stigning i olietryk fører til en stigning i dielektrisk styrke i oliepapirisolering. Kabler med et tryk på 10-15 atmosfærer anvendes ved høj spænding, styrkeværdien når 15 kV / mm.
I de senere år er oliefyldte kabler erstattet af tværbundne polyethylenkabler (SPE-kabler). De er lettere, lettere at betjene, og levetiden er den samme. Derudover er SPE'er ikke så følsomme over for temperaturændringer og har ikke brug for ekstra udstyr, såsom olieudligningstanke (for at kompensere for overskydende olie ved forskellige tryk). Tværbundne polyethylenkabler er meget lettere at installere, afslutninger og koblinger er lettere at vedligeholde.
Hele verden udvikler SPE kabler (XLPE kabler), dette har ført til det faktum, at sådanne ledere allerede er mærkbart bedre i deres parametre end oliefyldte kabler:
Den eneste ulempe ved SPE er intensiv aldring, men adskillige undersøgelser af alle verdensproducenter har bremset denne proces. De såkaldte prøvninger er ikke længere årsagerne til isolering.Væksten i energiforbrug i den moderne verden stimulerer udviklingen af ikke kun elektricitetskilder, men også kabelprodukter og switchgears. Undersøgelser om isoleringens elektriske styrke er hovedfokus inden for energiteknik.
Relaterede materialer:
Indlæser...
