Mikä on dielektrinen lujuus?
Fyysinen merkitys
Sähkökentän voimakkuus kasvaa, kun johtimien välistä jännitettä kasvaa, se voi olla kondensaattorin tai kaapelin sydämen levy (yksittäisessä käämityksessä), jossain vaiheessa tapahtuu eristysvaurio. Jännitystä karakterisointiarvoa erittelyhetkellä kutsutaan sähkövahvuudeksi, ja se määritetään kaavalla:
tässä: U on johtimien välinen jännite, d on dielektrisen paksuus.
Dielektrinen lujuus mitataan yksiköissä kV / mm (kV / cm). Tämä kaava pätee tasaisiin johtimiin (nauhojen tai levyjen muodossa), joiden välinen erotuskerros on tasainen, esimerkiksi paperikondensaattorissa.
Oikosulku sähkölaitteissa ja kaapeleissa esiintyy juuri eristyksen rikkoutumisen vuoksi, tällä hetkellä syntyy sähkökaari. Siksi dielektrinen lujuus on eristeen tärkeimpiä ominaisuuksia. Sähkölaitteiden ja 1 - 750 kV jännitteisten sähkölaitteiden eristyksen dielektristä lujuutta koskevat vaatimukset on kuvattu julkaisuissa GOST 55195-2012 ja GOST 55192-2012 (sähkön lujuuden testausmenetelmät asennuspaikalla).
Jaotyypit
Homogeenisissa dielektrikoissa erotellaan useita erittelytyyppejä - sähköinen ja lämpö. On myös olemassa ionisaatio hajoaminen, joka on seurausta kaasun sulkeumien ionisoitumisesta kiinteässä dielektrisessä yksikössä. Dielektrien sähköinen lujuus riippuu monessa suhteessa kentän epähomogeenisuudesta ja kaasuionisaatioprosessien (intensiteetti ja luonne) tai muiden kemiallisten muutosten esiintymisestä materiaalissa. Tämä johtaa tosiasiaan, että saman materiaalin rikkoutuminen tapahtuu eri jännitteillä. Siksi jakojännite määritetään keskiarvolla lukuisten testien tulosten perusteella. Kaasun sähkövoiman riippuvuus tiheydestä (paineesta) ja kaasukerroksen paksuudesta ilmaistaan Paschenin lailla: Ujne.= f (pA)
Kaasu ja eristys
Vaikuttaa siltä, miten kaasujen ionisoituminen ja sähkölaitteiden eristys liittyvät toisiinsa? Kaasu ja sähkö kytketään lähinnä, koska se on erinomainen dielektrinen.Ja siksi kaasuväliainetta käytetään korkeajännitelaitteiden eristämiseen.
Dielektrisinä käytettynä: ilma, typpi ja kaasu. Elegaz on rikkiheksafluoridi, lupaavin materiaali sähköeristyksen suhteen. Suurjännitesähkön jakeluun ja vastaanottamiseen käytetään yli 100 kV (voimalaitosten poisto, sähkön vastaanottaminen suurissa kaupungeissa ja niin edelleen), täydellisiä kytkinlaitteita (kojeistoja).
SF6-kaasun pääasiallinen käyttöalue on tarkalleen kytkentälaite. Kaasua voidaan käyttää sähköeristyskäytön lisäksi öljyllä täytettyjen kaapeleiden (tai kyllästetyllä paperieristeellä varustettujen kaapeleiden) käytön aikana. Koska kaapelin sykliset lämmitykset ja jäähdytykset tapahtuvat erikokoisten jännitteiden siirtymisen seurauksena.
Termiä "lämpöhajoaminen" voidaan käyttää kaapeleissa, joissa on kyllästetty paperieriste. Selluloosan pyrolyysi tuottaa vetyä, metaania, hiilidioksidia ja hiilimonoksidia. Eristyksen vanhenemisen aikana syntyvät kaasumoodistukset (lisääntyneellä jännitteellä) aiheuttavat eristyksen ionisoitumisen. Vain ionisaatioilmiöiden takia öljyllä liotetusta paperista (viskoosilla kyllästyksellä) tehdyillä eristyskaapeleilla käytetään voimajohtoja, joiden jännite on enintään 35 kV, ja niitä käytetään vähemmän ja vähemmän nykyaikaisessa energiassa.
Dielektrisen lujuuden laskun syyt
Negatiivisimmat vaikutukset eristyksen dielektriseen lujuuteen ovat vaihtojännitteellä ja lämpötilalla. Vaihtelevalla jännitteellä, ts. Jännitteellä, joka muuttuu aika ajoin, esimerkiksi voimalaitos antaa johdolle 220 kV, teknisen vian tai suunnitellun korjauksen vuoksi jännitearvo alenee 110 kV: seen, korjauksen jälkeen siitä tulee jälleen 220 kV. Tämä on vaihtuva jännite, ts. Muuttuva tietyn ajanjakson ajan. Vaihtojännite on melko yleinen. Tämän jännitteen keskiarvo määritetään kuvaajan avulla:
Tai määritetään kaavalla:
Kaapelin lämmityslämpötila lyhentää sähkövirran virtauksesta merkittävästi johtimen käyttöikää (tapahtuu eristyksen ns. Vanheneminen). Hajoamisen voimakkuuden riippuvuus eri lämpötiloissa on esitetty kaaviossa:
Virtajohtojen sähköinen lujuus
Vaativin sähkölujuusteollisuus on todennäköisesti kaapelituotteet. Energiateollisuudessa käytettävät pääkaapelityypit (jotka on suunniteltu nimellisjännitteeseen jopa 500 kV) ovat öljytäytteisiä kaapeleita, joilla on paperieristys.
Lisäksi mitä suurempi nimellisjännite niille on suunniteltu, sitä suurempi kaapelin paino on. Öljystä käytetään kyllästämistä, josta on poistettu kaasu ja alhainen viskositeetti (MN-3, MN-4 ja analogit). Öljynpaineen nousu johtaa öljypaperin eristyksen dielektrisen lujuuden lisääntymiseen. Kaapeleita, joiden paine on 10-15 ilmakehää, käytetään korkeassa jännityksessä, lujuusarvo on 15 kV / mm.
Viime vuosina öljyllä täytetyt kaapelit ovat korvanneet silloitetut polyeteenikaapelit (SPE-kaapelit). Ne ovat kevyempiä, helpompia käyttää ja käyttöikä on sama. Lisäksi SPE: t eivät ole niin herkkiä lämpötilan muutoksille, että ne eivät tarvitse lisävarusteita, kuten öljykompensointitankeja (ylimääräisen öljyn kompensoimiseksi eri paineissa). Silloitettuja polyeteenikaapeleita on paljon helpompaa asentaa, liittimiä ja kytkimiä on helpompi ylläpitää.
Koko maailma kehittää SPE-kaapeleita (XLPE-kaapeleita), tämä on johtanut siihen, että tällaiset johtimet ovat jo parametreissaan huomattavasti parempia kuin öljyllä täytetyt kaapelit:
SPE: n ainoa haitta on intensiivinen ikääntyminen, mutta kaikkien maailman valmistajien lukuisat tutkimukset hidastivat tätä prosessia. Ns. Trilat eivät ole enää syitä eristyksen rikkoutumiseen.Energiankulutuksen kasvu nykymaailmassa stimuloi paitsi sähkölähteiden, myös kaapelituotteiden ja kytkinten kehitystä. Eristyksen sähkövahvuustutkimukset ovat pääpaino energiateollisuudessa.
Aiheeseen liittyvät materiaalit:
Ladataan ...
