Hva er dielektrisk styrke?
Fysisk mening
Den elektriske feltstyrken øker med økende spenning mellom lederne, det kan være en plate av en kondensator eller kabelkjerne (i en individuell vikling), på et tidspunkt oppstår et isolasjonsbrudd. Verdien som kjennetegner spenningen på tidspunktet for sammenbrudd kalles elektrisk styrke og bestemmes av formelen:
her: U er spenningen mellom lederne, d er tykkelsen på dielektrikumet.
Dielektrisk styrke måles i kV / mm (kV / cm). Denne formelen er gyldig for flate ledere (i form av bånd eller plater) med et jevnt lag isolasjon mellom seg, som for eksempel i en papirkondensator.
Kortslutning i elektriske apparater og kabler oppstår nettopp på grunn av isolasjonsbrudd, oppstår i dette øyeblikk elektrisk lysbue. Derfor er dielektrisk styrke en av de viktigste egenskapene til isolasjon. Krav til elektrisk styrke for isolasjon av elektrisk utstyr og elektrisk installasjonsspenning på 1 - 750 kV er angitt i GOST 55195-2012 og GOST 55192-2012 (metoder for testing av den elektriske styrken på installasjonsstedet).
Typer sammenbrudd
I homogene dielektrika skilles flere typer sammenbrudd - elektrisk og hete. Eksisterer også ionisering sammenbrudd, som er en konsekvens av ioniseringen av gassinneslutninger i et fast dielektrikum. Den elektriske styrken til dielektrikum avhenger i mange henseender av inhomogeniteten i feltet og forekomsten av gassioniseringsprosesser (intensitet og natur) eller andre kjemiske endringer i materialet. Dette fører til at sammenbruddet i det samme materialet skjer ved forskjellige spenninger. Derfor blir nedbrytningsspenningen bestemt av gjennomsnittsverdien i henhold til resultatene fra en rekke tester. Avhengigheten av den gasselektriske styrken av tettheten (trykket) og tykkelsen på gasslaget uttrykkes ved Paschen-loven: Uetc.= f (pA)
Gass og isolasjon
Det ser ut til, hvordan er ionisering av gasser og isolasjon av elektrisk utstyr relatert? Gass og elektrisitet er koblet på den nærmeste måten, fordi det er en utmerket dielektrikum.Og derfor brukes et gassmedium for å isolere høyspent utstyr.
Som dielektrikum brukt: luft, nitrogen og gass. Elegaz er svovelheksafluorid, det mest lovende materialet når det gjelder elektrisk isolasjon. For distribusjon og mottak av høyspent elektrisitet, mer enn 100 kV (fjerning av kraftverk, mottak av strøm i store byer og så videre), brukes komplette bryterutstyr (GIS).
Hovedområdet for anvendelse av SF6-gass er nettopp koblingsutstyret. Gass, i tillegg til å bli brukt som elektrisk isolasjon, kan oppstå under drift av oljefylte kabler (eller kabler med impregnert papirisolasjon). Siden syklisk oppvarming og avkjøling av kabelen skjer som et resultat av spenningens passasje i forskjellige størrelser.
Begrepet "termisk nedbrytning" gjelder kabler med impregnert papirisolasjon. Pyrolysen av cellulose produserer hydrogen, metan, karbondioksid og karbonmonoksid. Under aldringsprosessen av isolasjonen forårsaker de resulterende gassformasjoner (ved høyspenning) en ionisasjonsnedbrytning av isolasjonen. Bare på grunn av ioniseringsfenomener, brukes kraftkabler med isolasjon laget av oljeprøvet papir (med tyktflytende impregnering) i kraftledninger med spenninger opp til 35 kV og blir mindre og mindre brukt i moderne energi.
Årsaker til reduksjon i dielektrisk styrke
Den mest negative effekten på den dielektriske styrken til en isolasjon utøves av vekslende spenning og temperatur. Med vekslende spenning, det vil si spenning som endrer seg fra tid til annen, for eksempel utsteder kraftverket 220 kV til ledningen, på grunn av en teknisk funksjonsfeil eller planlagt reparasjon, reduseres spenningsverdien til 110 kV, etter reparasjonen blir den 220 kV igjen. Dette er en vekslende spenning, det vil si å endre seg over en viss periode. Vekslende spenning er ganske vanlig. Gjennomsnittsverdien på denne spenningen bestemmes ved hjelp av grafen:
Eller bestemt av formelen:
På grunn av strømmen av elektrisk strøm reduserer kabelens oppvarmingstemperatur betydelig levetiden til lederen (den såkalte aldring av isolasjonen skjer). Avhengigheten av nedbrytningsintensiteten ved forskjellige temperaturer er vist i grafen:
Elektrisk styrke på strømkabler
Den mest krevende industrien for elektrisk styrke er sannsynligvis kabelprodukter. Hovedtypen kabler som brukes i kraftteknikk (designet for nominell spenning opp til 500 kV) er oljefylte kabler med papirisolasjon.
Dessuten, jo høyere nominell spenning de er designet for, desto høyere er vekten på kabelen. Olje brukes som impregnering avgasset og lav viskositet (MN-3, MN-4 og analoger). En økning i oljetrykk fører til en økning i dielektrisk styrke for oljepapirisolasjon. Kabler med et trykk på 10-15 atmosfærer brukes ved høyspenning, styrkeverdien når 15 kV / mm.
De siste årene er oljefylte kabler erstattet av tverrbundne polyetylenkabler (SPE-kabler). De er lettere, lettere å betjene, og levetiden er den samme. I tillegg er SPE-er ikke så følsomme for temperaturendringer og trenger ikke tilleggsutstyr, for eksempel oljekompenseringstanker (for å kompensere for overflødig olje ved forskjellige trykk). Tverrbundne polyetylenkabler er mye enklere å installere, termineringer og koblinger er lettere å vedlikeholde.
Hele verden utvikler SPE-kabler (XLPE-kabler), dette har ført til at slike ledere allerede er merkbart bedre i sine parametere enn oljefylte kabler:
Den eneste ulempen med SPE er intensiv aldring, men mange studier av verdens produsenter har bremset denne prosessen. De såkalte prøvene er ikke lenger årsakene til isolasjonsnedbrytning.Veksten i energiforbruk i den moderne verden stimulerer utviklingen av ikke bare strømkilder, men også kabelprodukter og koblingsutstyr. Studier om elektrisk isolasjon er hovedfokuset i kraftteknikk.
Relaterte materialer:
Laster inn ...
