Kas ir dielektriskā izturība?
Fiziskā nozīme
Elektriskā lauka stiprums palielinās, palielinoties spriegumam starp vadītājiem, tā var būt kondensatora vai kabeļa serdes plāksne (atsevišķā tinumā), kādā brīdī notiek izolācijas sabrukums. Vērtību, kas raksturo spriedzi sabrukšanas laikā, sauc par elektrisko stiprību, un to nosaka pēc formulas:
šeit: U ir spriegums starp vadītājiem, d ir dielektriķa biezums.
Dielektrisko stiprību mēra kV / mm (kV / cm). Šī formula attiecas uz plakaniem vadītājiem (lentu vai plākšņu veidā) ar vienmērīgu izolācijas slāni starp tiem, piemēram, papīra kondensatorā.
Īssavienojums elektriskajos aparātos un kabeļos rodas tieši izolācijas sabrukuma dēļ elektriskā loka. Tāpēc dielektriskā izturība ir viens no vissvarīgākajiem izolācijas raksturlielumiem. Elektroiekārtu un elektrisko instalāciju ar spriegumu 1 - 750 kV izolācijas dielektriskās stiprības prasības ir aprakstītas GOST 55195-2012 un GOST 55192-2012 (metodes elektriskās stiprības pārbaudei uzstādīšanas vietā).
Sadalījuma veidi
Viendabīgā dielektrikā izšķir vairākus sadalījuma veidus - elektriskā un termisks. Pastāv arī jonizācija sadalījums, kas ir gāzu ieslēgumu jonizācijas sekas cietā dielektrikā. Dielektriķu elektriskā izturība daudzos aspektos ir atkarīga no lauka nehomogenitātes un gāzes jonizācijas procesu (intensitātes un rakstura) vai citu ķīmisku izmaiņu rašanās materiālā. Tas noved pie tā, ka sadalījums vienā un tajā pašā materiālā notiek ar dažādiem spriegumiem. Tāpēc sadalījuma spriegumu nosaka vidējā vērtība saskaņā ar daudzu testu rezultātiem. Gāzes elektriskās stiprības atkarība no blīvuma (spiediena) un gāzes slāņa biezuma ir izteikta ar Pashenas likumu: Upr= f (pA)
Gāze un izolācija
Varētu šķist, kā ir saistīta gāzu jonizācija un elektrisko iekārtu izolācija? Gāze un elektrība ir savienota vistuvākajā veidā, jo tā ir lieliska dielektriķe.Tāpēc augstsprieguma iekārtu izolēšanai tiek izmantots gāzes līdzeklis.
Kā dielektriķi: gaiss, slāpeklis un gāze. Elegaz ir sēra heksafluorīds, visdaudzsološākais materiāls elektriskās izolācijas ziņā. Augstsprieguma elektroenerģijas sadalei un uztveršanai tiek izmantoti vairāk nekā 100 kV (spēkstaciju noņemšana, elektrības saņemšana lielās pilsētās un tā tālāk), pilnie sadales mehānismi (ĢIS).
Galvenā SF6 gāzes pielietojuma joma ir tieši slēdži. Gāze, papildus tam, ka to izmanto kā elektrisko izolāciju, var rasties ar eļļu pildītu kabeļu (vai kabeļu ar piesūcinātu papīra izolāciju) darbības laikā. Tā kā kabeļa cikliska sildīšana un dzesēšana notiek dažāda lieluma sprieguma pārejas rezultātā.
Termins “termiskā sadalīšanās” attiecas uz kabeļiem ar piesūcinātu papīra izolāciju. Celulozes pirolīze rada ūdeņradi, metānu, oglekļa dioksīdu un oglekļa monoksīdu. Izolācijas novecošanas procesā iegūtie gāzu veidojumi (pie augsta sprieguma) izraisa izolācijas jonizācijas sadalījumu. Tikai jonizācijas parādību dēļ strāvas kabeļi ar izolāciju, kas izgatavota no eļļā samērcēta papīra (ar viskozu piesūcināšanu), tiek izmantoti elektropārvades līnijās ar spriegumu līdz 35 kV, un mūsdienu enerģijā tos izmanto arvien mazāk.
Elektriskās stiprības samazināšanās iemesli
Visnegatīvākā ietekme uz izolācijas dielektrisko izturību ir mainīgam spriegumam un temperatūrai. Ar maiņstrāvu, tas ir, spriegumu, kas laiku pa laikam mainās, piemēram, elektrostacija līnijai izdod 220 kV, tehniskas darbības traucējumu vai plānota remonta dēļ sprieguma vērtība tiek samazināta līdz 110 kV, pēc remonta tas atkal ir 220 kV. Tas ir mainīgs spriegums, tas ir, mainās noteiktā laika posmā. Maiņstrāva ir diezgan izplatīta parādība. Šī sprieguma vidējo vērtību nosaka, izmantojot diagrammu:
Vai arī to nosaka pēc formulas:
Kabeļa sildīšanas temperatūra elektriskās strāvas plūsmas dēļ ievērojami samazina vadītāja kalpošanas laiku (notiek tā saucamā izolācijas novecošanās). Sadalījuma intensitātes atkarība dažādās temperatūrās ir parādīta grafikā:
Strāvas kabeļu elektriskā izturība
Iespējams, ka visprasīgākā elektriskās izturības nozare ir kabeļu izstrādājumi. Galvenais kabeļu tips, ko izmanto enerģētikā (paredzēts nominālajam spriegumam līdz 500 kV), ir ar eļļu pildīti kabeļi ar papīra izolāciju.
Turklāt, jo augstāks nominālais spriegums ir paredzēts, jo lielāks ir kabeļa svars. Eļļu izmanto kā impregnēšanu bez atgāzēm un zemu viskozitāti (MN-3, MN-4 un to analogi). Eļļas spiediena palielināšanās palielina eļļas-papīra izolācijas dielektrisko izturību. Kabeļi ar spiedienu 10-15 atmosfēras tiek izmantoti ar lielu spriedzi, stiprības vērtība sasniedz 15 kV / mm.
Pēdējos gados ar eļļu pildītus kabeļus aizstāj ar šķērssaistītiem polietilēna kabeļiem (SPE kabeļiem). Tie ir vieglāki, vieglāk darbināmi, un to kalpošanas laiks ir vienāds. Turklāt SPE nav tik jutīgi pret temperatūras izmaiņām, un viņiem nav vajadzīgs papildu aprīkojums, piemēram, eļļas kompensācijas tvertnes (lai kompensētu lieko eļļu dažādos spiedienos). Šķērssaistītus polietilēna kabeļus ir daudz vieglāk uzstādīt, spailes un savienojumus ir vieglāk uzturēt.
Visa pasaule izstrādā SPE kabeļus (XLPE kabeļus), un tas ir novedis pie tā, ka šādi vadītāji jau ir pamanāmi labāki pēc parametriem nekā ar eļļu pildīti kabeļi:
Vienīgais SPE trūkums ir intensīva novecošanās, tomēr daudzi pasaules ražotāju pētījumi ir palēninājuši šo procesu. Tā sauktie stiprinājumi vairs nav izolācijas sabrukšanas cēloņi.Enerģijas patēriņa pieaugums mūsdienu pasaulē stimulē ne tikai elektrības avotu, bet arī kabeļu izstrādājumu un slēdžu attīstību. Enerģētikā galvenā uzmanība tiek pievērsta izolācijas elektriskās izturības pētījumiem.
Saistītie materiāli:
Notiek ielāde ...
